Energieverteilung in Rechenzentren und Industrie Gleichstromnetze gewinnen in der Energieversorgung an Bedeutung

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Digitalisierung, Künstliche Intelligenz und erneuerbare Energien erhöhen den Bedarf an Gleichstromsystemen. Neue Schutz- und Schalttechnik soll den Einsatz in Rechenzentren, Industrie und Gebäuden unterstützen.

Ob Rechenzentren, digitalisierte Produktionsanlagen oder alternative Energiesysteme: Digitalisierung, Rechenzentren und der Ausbau erneuerbarer Energien erhöhen den Stellenwert der Gleichstromtechnologie (DC) in verschiedenen Anwendungsbereichen. Damit werden neue Schutz- und Schaltgeräte notwendig. Erste Geräte sind inzwischen verfügbar.

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Diese Innovationsstufe lässt sich noch mit einer zweiten kombinieren: Halbleiter-Technologie ermöglicht auch in DC-Anwendungen Abschaltzeiten im Mikrosekundenbereich und kann dadurch empfindliche Komponenten schützen. Je nach Anwendung lassen sich außerdem Energie- und Materialeinsparungen erzielen.

Seit über einem Jahrhundert dominiert der Wechselstrom (Alternating Current, AC) unsere globale Energieinfrastruktur. Das war nicht immer so, denn im späten 19. Jahrhundert lieferten sich die AC-Pioniere Nikola Tesla und George Westinghouse zunächst noch einen veritablen „Stromkrieg“ mit Thomas Edison, der Gleichstrom (Direct Current, DC) favorisierte. Dass sich schließlich die AC-Verfechter durchsetzen konnten, hatte sowohl technologische und als auch wirtschaftliche Gründe:

AC lässt sich mittels einfacher Transformatoren effizient auf hohe Spannungen transformieren und über weite Strecken verlustarm übertragen, bevor er für den Endverbrauch wieder heruntertransformiert wird. Dieses Modell prägte die zentrale Energieversorgung, wie wir sie noch heute kennen.

Doch die Welt hat sich zuletzt fundamental gewandelt: Wir stehen an der Schwelle zu einer neuen Ära der Energieversorgung, die geprägt ist durch zwei globale Megatrends: die Digitalisierung inklusive KI und die Energiewende.

Die Digitalisierung führt zu einer exponentiellen Zunahme elektronischer Geräte, Rechenzentren und datenintensiver Anwendungen. Die Energiewende fordert eine Abkehr von fossilen Brennstoffen hin zu dezentralen, erneuerbaren Energiequellen wie Photovoltaik, Batteriespeicher und Windkraft. Beide Trends haben eine gemeinsame, entscheidende Schnittmenge: Sie erzeugen oder benötigen intern DC.

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DC in der Niederspannungsverteilung

Der steigende Energiebedarf, das zunehmende Risiko für Netzengpässe sowie das rasante Wachstum digitaler Infrastruktur und DC-basierter Geräte bringen herkömmliche Wechselstromnetze an ihre Grenzen. DC im Niederspannungsbereich (LVDC) gilt als möglicher Ansatz zur Verbesserung der Energieverteilung.

Die Vorteile: weniger Wandlungsschritte zwischen Stromerzeugung, -einspeisung, -speicherung und -verbrauch, höhere Energie-Effizienz und größere Netzstabilität. Durch die Reduzierung von Energieverlusten, Materialeinsparungen, eine verringerte Komponentenanzahl und die nahtlose Integration von erneuerbaren Energien und Energiespeichern liefert DC messbare Vorteile bei Performance, Nachhaltigkeit und Resilienz.

Nachvollziehbarerweise erfordert der Wandel von der AC- zur DC-Technologie aber auch eine ganz neue Generation von Energieverteilungsanlagen sowie Schutz- und Schaltgeräten. Damit stehen die Hersteller vor großen Herausforderungen. Siemens beteiligt sich nach eigenen Angaben an verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsprojekten zur Gleichstromtechnologie. Dazu gehören Initiativen wie die Open Direct Current Alliance (ODCA) und Current/OS.

DC-Schaltkomponenten marktreif

Als ein Ergebnis dieser strategischen Ausrichtung wurde auf der Hannover Messe 2026 ein Portfolio mit Schutz- und Schaltlösungen für DC vorgestellt, das nun sukzessive ausgebaut wird. Erste Geräte werden ab Anfang 2027 marktreif verfügbar sein. Das neue Angebot erfüllt die wachsende Nachfrage nach nachhaltiger, effizienter und zuverlässiger DC-Energieverteilungs- und Industrieschalttechnik im Niederspannungsbereich, insbesondere für DC-basierte Hochleistungsanwendungen.

Eine Schlüsselinnovation im neuen Portfolio ist der Halbleiter-Leistungsschalter „Sentron 3QD2“. Er entspricht bereits den seit Mai 2026 gültigen normativen Vorgaben der DIN EN IEC 60947-10 [Quelle 1]. Dank Halbleitertechnologie und intelligenten Schutzalgorithmen ermöglicht er ultraschnelles Abschalten von Kurzschlussströmen im Mikrosekundenbereich – bis zu 1.000 mal schneller als herkömmliche Systeme. Dies ist für DC-Netze essenziell und sorgt für eine deutliche Verbesserung von Schutz und Systemverfügbarkeit.

Ergänzt wird der Sentron 3QD2 durch ein neues DC-Gerät aus dem „Sirius“-Portfolio für industrielle Schalttechnik: Das neue Halbleiterschaltgerät „Sirius 3RF5“ ist das erste seiner Art für DC-Anwendungen. Es kann ohmsche Lasten hochfrequent schalten und bietet eine verschleißarme und langlebige Lösung, die die Effizienz und Verfügbarkeit von Industrieanlagen erhöht.

Anwendungsbereiche und Praxisbeispiele

Zusammen mit der Niederspannungsschaltanlage „Sivacon S8“ und den Schienenverteiler-Systemen „Sivacon 8PS“ ebnen die neuen DC-Schutz- und Schaltgeräte den Weg für neue Lösungen in der DC-Verteilung und tragen so zu einer hohen Zuverlässigkeit und Effizienz in Produktion oder Infrastruktur bei.

Wie das in der Praxis aussieht, zeigt der Blick auf drei typische Anwendungsbereiche – in Rechenzentren, in der industriellen Produktion und in Gebäuden. Weitere Potenziale für die Nutzung einer DC-Energieverteilung finden sich aber beispielsweise auch in der E-Mobilität bis hin zu hybriden und vollelektrischen Antriebssystemen für Schiffe.

DC für moderne Rechenzentren: Getrieben von KI, Cloud-Computing und anderen datenintensiven Anwendungen erleben Rechenzentren einen Boom, der den Strombedarf rasant steigen lässt. Betreiber stehen vor der Frage, wie sie hier die maximale Leistung und Verfügbarkeit sowie die Sicherheit ihrer kostspieligen Serverracks sicherstellen können.

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Da alle IT- und Telekommunikationssysteme mit DC arbeiten und erneuerbare Energien diesen liefern, führt der nächste Schritt weg von herkömmlichen AC-Infrastrukturen und hin zu einer DC-basierten Energieverteilung und zu einem DC-Microgrid. Das reduziert Wandlungsverluste, Energieverbrauch, elektromagnetische Störungen sowie Komplexität und schützt bei Schwankungen und Ausfällen des überlagerten AC-Stromnetzes. Halbleiterbasierte Schutz- und Schalttechnik soll dabei den Betrieb von DC-Netzen unterstützen und deren Schutzkonzepte erweitern.

DC in industriellen Anwendungen: Moderne Produktionsanlagen verfügen über unzählige DC-native Geräte wie Frequenzumrichter, Roboter, Förderbänder, Beleuchtung, Steuerungssysteme, eine PV-Anlage und Energiespeicher zur Lastspitzenkappung oder Notstromversorgung. Ein DC-Netz speist den Solarstrom direkt in die DC-Zwischenkreise ein, reduziert AC/DC-Wandlungen, spart Energie, senkt den Wärme- und Kühlbedarf ebenso wie die Betriebskosten und verringert den CO₂-Fußabdruck der Anlage.

DC in Gewerbe- und Bürogebäuden: In modernen Gebäuden nutzen LEDs, Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen, IT-Geräte und Aufzüge bereits häufig DC. Hier reduziert der Einsatz eines DC-Netzes die Anzahl der AC/DC-Wandlungen – insbesondere, wenn eine PV-Anlage vorhanden ist, die DC erzeugt.

Auswirkungen auf Material- und Energiebedarf

Die charakteristischen Vorteile DC-basierter Energieverteilungslösungen gehen jedoch noch weit über einzelne konkrete Anwendungen beziehungsweise Geräte hinaus. So lassen sich durch die Implementierung von DC-Netzen auch konkrete erhebliche Kosten- und Materialeinsparungen erzielen.

Beispielsweise kann in einer Produktionsumgebung mit Robotern durch Einsatz von DC-Technologie in Verbindung mit Energierückgewinnung und -speicherung der Spitzenstrombedarf um bis zu 80 Prozent gesenkt werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen führt.

Zudem machen DC-Systeme eine Blindleistungskompensation überflüssig und erfordern weniger Kupfer für Verkabelung oder Sammelschienen. Dies führt zu Materialeinsparungen von bis zu 50 Prozent und einer geringeren Umweltauswirkung.

Nicht zuletzt reduzieren DC-Netze die AC-DC-Wandlungsstufen und deren Wandlungsverluste. Zusätzlich lassen sich erneuerbare Energien direkt integrieren und nahezu verlustfrei nutzen. Dadurch ergibt sich eine Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs um bis zu 8 Prozent.

Quelle 1: E DIN EN IEC 60947-10 / VDE 0660-122:2026-06 – Niederspannungsschaltgeräte, Teil 10: Halbleiter-Leistungsschalter (abgerufen am 15. Mai 2026)

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