Das Verteilnetz im Stromsystem
Das Stromsystem ist in drei klar voneinander getrennte Bereiche unterteilt: Erzeugungssysteme, Verbraucher und das Verteilnetz. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns auf das Verteilnetz. Wenn wir vom Stromsystem sprechen, meinen wir damit das gesamte Stromnetz – also alle Leitungen, Umspannwerke und Anlagen, die den Strom von der Erzeugung bis zu dir nach Hause bringen.
Inhaltsverzeichnis
Schlüssel zur Verteilung des Stromsystems
Wie funktioniert das elektrische Übertragungsnetz?
Kabel, damit bei dir zu Hause das Licht angeht
Schlüssel zur Verteilung des Stromsystems
Das Übertragungsnetz sorgt dafür, dass die Energie von den Erzeugungsorten (konventionelle Kraftwerke oder Anlagen für erneuerbare Energien) zu den Verbrauchszentren (also zu dir nach Hause) gelangt. Diese Entfernungen werden in Abschnitten mit unterschiedlichen Spannungen überbrückt: Nach der Hochspannung erhalten Verbraucher mit hoher Leistung die Energie in Mittelspannung und schließlich nähern wir uns den Städten in Niederspannung.
Das heißt: Dein Haus ist nicht direkt an ein Kernkraftwerk angeschlossen, sondern an Umspannwerke mit geringerer Spannung, damit du Strom in einer geeigneten Spannung bekommst. Dieser Transport ist ein wesentlicher Bestandteil des Stromsystems. All diese Schritte gehören zur Stromversorgung, die sicherstellt, dass jederzeit genügend elektrische Energie mit der richtigen Spannung verfügbar ist. Soweit klar – aber wie genau senken wir nun die Spannungen ab?
Phasen der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie
Was ist ein Transformator?
Um die Spannungen schrittweise zu verringern, nutzen wir Umspannwerke, deren Schlüsselelement die Transformatoren sind. Transformatoren funktionieren im Prinzip wie Generatoren und Motoren – nur dass sie sich nicht bewegen.
Das Mittelspannungsnetz besteht aus Masten, die den Hochspannungsmasten ähneln, aber kleiner sind. Über diese Masten gelangt der Strom bis an den Stadtrand, wo er dann an das schwarze, gebündelte Kabel angeschlossen wird – genau das Kabel, das schließlich bei dir zu Hause ankommt.
Phasen der Stromübertragung
So lässt sich der Transport elektrischer Energie in mehrere Phasen unterteilen:
1) Kraftwerke oder Erzeugungsanlagen
Der erste Schritt im Transport sind die Kraftwerke oder Stationen, in denen der Strom erzeugt wird. Die Energiequelle kann stark variieren. In der Regel wird mit Spannungen zwischen 10 und 20 Kilovolt erzeugt, also zwischen 10.000 und 20.000 Volt. Damit die Energie Städte oder Industrieanlagen erreicht, müssen oft große Entfernungen überwunden werden – deshalb muss die Spannung deutlich erhöht werden.
2) Umspannwerk der Übertragungsebene
Der nächste Schritt ist das Übertragungs-Umspannwerk, das die Spannung mithilfe eines Hochspannungstransformators anhebt, um den Kabelquerschnitt und die elektrischen Verluste zu minimieren. Wie stark die Spannung erhöht wird, hängt von der Entfernung ab, die überbrückt werden muss, und von der Art der Anlagen, die am Ende versorgt werden sollen. Typische Spannungen liegen zwischen 200.000 und 380.000 Volt, also zwischen 200 und 380 Kilovolt. Je höher die Masten, desto höher die Spannung, die sie transportieren.
3) Unterübertragung (Subtransmission)
Die elektrische Energie wird anschließend in verschiedene Richtungen zu den jeweils geeigneten Unterübertragungs-Umspannwerken verteilt. Diese befinden sich näher am Endverbraucher und daher wird die Spannung dort durch einen Abwärtstransformator auf ein geeignetes Niveau reduziert. Die Spannung wird auf etwa 60.000 Volt abgesenkt.
4) Verteil-Umspannwerk
Im vierten Schritt wird der Strom zu einem Verteil-Umspannwerk geleitet, in dem die Spannung durch weitere Abwärtstransformatoren auf nutzbare Spannungen reduziert wird. Von dort aus wird die elektrische Energie an Haushalte (230–240 Volt) und an Anlagen oder Betriebe (normalerweise 400 Volt) verteilt.
5) Ortsnahe Transformatoren beim Verbraucher
In jedem Wohngebiet oder in der Nähe der Gebäude befinden sich Transformatoren, die die Spannung auf das passende Niveau für die Nutzung anpassen. Eine große Industrieanlage zum Beispiel verwendet eigene Abwärtstransformatoren auf ihrem Gelände, um die unterschiedlichen Spannungsniveaus bereitzustellen, die für die verschiedenen Prozesse benötigt werden.
Leiter und Kabel in der Stromverteilung
Was die Leitungen bzw. Leiter angeht, so gehören sie zu den wichtigsten Teilen der Stromverteilung, denn sie transportieren die Energie von ihrer Quelle bis zum Ziel. Die Leitungen, die quer durchs Land verlaufen, sind im Verhältnis zu den sehr hohen Spannungen, die sie führen, relativ dünn. Das hängt mit dem Strom zusammen: Je geringer der Strom (die Stromstärke), desto wirtschaftlicher und effizienter ist der Energietransport.
Um die Frage „Wie wird elektrische Energie verteilt?“ zu beantworten, sollte man bedenken, dass die Verteilung in mehrere Phasen unterteilt ist, bevor der Strom unsere Haushalte erreicht.
Das nächste Mal, wenn du Hochspannungsmasten mit ihren schwarzen Leitungen siehst, denk daran, dass dank ihnen das Stromsystem korrekt funktioniert und wir Strom in unseren Wohnungen nutzen können. Aber trotzdem gilt: Finger weg – nicht anfassen!