Im Zuge der fortschreitenden elektrischen Transformation und der intensiven Bemühungen um CO₂-Neutralität gewinnen Gleichstromlösungen in der elektrischen Energieverteilung und insbesondere im Niederspannungsbereich (NS) zunehmend an Bedeutung. Aufgrund der im Vergleich zu Wechselstrom-Lösungen (AC-Lösungen) höheren Effizienz ermöglichen Gleichstrom-Lösungen (DC-Lösungen) die Elektrifizierung einer Vielzahl neuartiger Lasten, z. B. im Transportwesen, in der Industrieautomation, in der Klimatechnik usw. Dies wiederum treibt die Integration von erneuerbaren Energien und die Implementierung von Energiespeichern im Stromnetz voran.
Aufgrund der wirtschaftlichen Vorteile, die die DC-Technologie in den verschiedenen Anwendungen ermöglichen kann, gilt deren Wachstumspotenzial als äußerst vielversprechend. Dies gilt besonders im Hinblick auf die höhere Effizienz und die dadurch geringeren Energiekosten, die mithilfe DC-gekoppelter Energiespeicher noch weiter verbessert werden können. Aufgrund dieses Effizienzvorteils werden DC-Lösungen bereits heute zunehmend in der Schifffahrt eingesetzt. Dennoch gibt es bedeutende Hürden, z. B. im Hinblick auf den Fehlerschutz und die Fehlerisolierung.
Die Hauptherausforderung resultiert aus der für diese Hochleistungs-DC-Systeme charakteristischen geringen Induktivität im Gesamtleistungspfad, deren Auswirkung im Fehlerfall in der Kombination mit zusätzlichen, direkt DC-gekoppelten Hochleistungs-Energiespeichern noch verstärkt wird. Kommt es zu einem Kurzschluss, ist die Anstiegszeit des resultierenden, sehr hohen Fehlerstroms aufgrund der geringen Induktivität und des geringen spezifischen Widerstands erheblich kürzer als bei AC-Anwendungen – mehrere Hundert Mikrosekunden oder weniger, was eine erhebliche Herausforderung für einen konventionellen Leistungsschalter darstellt.
Um den Fehlerstrom zu begrenzen und zu löschen, muss das Gerät schnellstmöglich eine Gegenspannung aufbauen, die mindestens der Nennbetriebsspannung des Systems entspricht. Bestehende DC- und AC-Systeme mit elektromechanischen Leistungsschaltern nutzen dazu Löschmechanismen, die den entstehenden Lichtbogen teilen, kühlen und die Lichtbogenenergie über eine Lichtbogenkammer abführen. Diese Methode eignet sich zwar zur Stromunterbrechung in den meisten bestehenden Anwendungen, ist aber – je nach Schaltergröße – mit mehreren Dutzend Millisekunden zu langsam für die sich entwickelnden neuen DC-Anwendungen.