Gleichstrom und Wechselstrom: Grundlagen und Einsatzgebiete

Elektrische Energie ist ein Grundpfeiler moderner Technologien und Alltagsgeräte, aber nicht aller Strom ist gleich. Während Gleichstrom eine konstante Richtung des Stromfluss aufweist, ändert Wechselstrom periodisch seine Richtung. Beide spielen beim Stromverbrauch im Einfamilienhaus eine wichtige Rolle.

In diesem Artikel erklären wir die Unterschiede und Anwendungen von Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) und den Bezug zur Photovoltaik.

Was ist Gleichstrom?

Gleichstrom (DC: “direct current”) ist eine Form von elektrischem Strom, bei dem Elektronen in einer einzigen, gleichbleibenden Richtung fließen. Diese Eigenschaft macht Gleichstrom ideal für viele elektronische Geräte, die vor allem mit Batterien oder Akkus betrieben werden, wie zum Beispiel Smartphones, Laptops oder Taschenlampen. Historisch war DC die erste Art von Strom, die kommerziell genutzt wurde. Er eignet sich besonders für die Transportation über lange Distanzen ohne erhebliche Energieverluste.

Gleichstrom spielt eine zentrale Rolle, insbesondere bei der Photovoltaik zur Erzeugung von Grünstrom: Solarzellen wandeln das Sonnenlicht direkt in Gleichstrom um. Dieser Prozess, bekannt als photovoltaische Umwandlung, ermöglicht es, Solarenergie effizient zu nutzen, indem sie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Sie kann dann entweder direkt verbraucht oder in einem Stromspeicher gespeichert werden.

Für die Nutzung im Haushalt oder bei der Einspeisung ins öffentliche Stromnetz muss dieser Gleichstrom jedoch mithilfe von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden, da die meisten modernen Stromnetze und Haushaltsgeräte auf Wechselstrom ausgelegt sind.

Was ist Wechselstrom?

Wechselstrom (AC: “alternating current”) ist eine Art von elektrischem Strom, bei dem die Richtung des Stromflusses periodisch wechselt. Dieser Wechsel erfolgt in der Regel mehrmals pro Sekunde, je nach Frequenz des Stromnetzes. In den meisten Teilen Europas werden die Stromnetze mit 50 Hz betrieben, der Strom ändert also 50 Mal pro Sekunde die Richtung.

Wechselstrom ist die vorherrschende Form des Stroms in Wohn- und Geschäftsbereichen, da er einfacher in Kraftwerken produziert werden kann und die Spannung durch Transformatoren leicht hoch- oder heruntertransformiert werden kann.

In der Photovoltaik wird der von den Solarzellen erzeugte Gleichstrom mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt. Diese Umwandlung ist notwendig, um den Solarstrom kompatibel mit dem öffentlichen Stromnetz und den elektrischen Systemen und Geräten zu machen. In Haushalten zählen dazu zum Beispiel die Waschmaschine, der Kühlschrank oder Föhn. Der Wechselrichter ändert für diese Geräte den Stromtyp und reguliert die Spannung für eine sichere und effiziente Einspeisung des Solarstroms ins Netz.

Vergleich von Gleichstrom und Wechselstrom

Der Unterschied zwischen Gleichstrom (DC) und Wechselstrom (AC) ist wichtig für das Verständnis ihrer jeweiligen Anwendungen und Vorteile in verschiedenen technischen Kontexten. Hier sind die wesentlichen Unterschiede aufgeführt:

In der folgenden Grafik ist der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom veranschaulicht:

Mischstrom und Dreiphasenwechselstrom

Neben Gleichstrom und Wechselstrom gibt es auch noch andere Stromarten. Daher hier ein kleiner Exkurs zum Mischstrom und Dreiphasenwechselstrom: 

Mischstrom (“pulsating direct current”) bezeichnet eine Kombination aus Gleichstrom und Wechselstrom in einem Stromkreis oder System. Dieser Ansatz wird in bestimmten technischen Anwendungen genutzt, bei denen die Vorteile beider Stromarten kombiniert werden sollen. Mischstrom wird vor allem genutzt, um elektrische Energie in Stromnetzen zu transportieren.

Dreiphasenwechselstrom, auch als Drehstrom bekannt, ist eine Form des Wechselstroms, die insbesondere in der Industrie und bei größeren Installationen verwendet wird. Er besteht aus drei einzelnen Wechselströmen, die jeweils um 120 Grad phasenversetzt sind. Diese Phasenverschiebung ermöglicht den effizienten und stabilen Betrieb von großen Motoren und anderen energieintensiven Geräten. 

Fazit

Gleichstrom ist aufgrund seiner konstanten Richtung und Spannung ideal für empfindliche elektronische Geräte. Gleichstrom wird aus der direkten Nutzung von Photovoltaikanlagen gewonnen und durch einen Wechselrichter dann in Wechselstrom umgewandelt. Wechselstrom bietet Vorteile, wie die flexible Anpassung des Spannungsniveaus.

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