Induktion und Transformator

Da sich die Kraftwerke in der Regel nicht direkt in den Ballungszentren mit großem Energiebedarf befinden (überlege warum?), muss die elektrische Energie über größere Strecken transportiert werden. Dabei sind die Leistungsverluste umso geringer, je höher die Spannung ist, auf welche die Kraftwerksspannung (6kV - 21kV) in der Fernleitung transformiert wird.

In Europa arbeitet man mit vier verschiedenen Netzen:

Bezeichnung	Spannung	gespeist von	Abnehmer
Höchstspannungsnetz	380kV bzw. 220kV	Großkraftwerken	-
Hochspannungsnetz	110kV	Kohle- und Wasserkraftwerken1	große Industriebetriebe
Mittelspannungsnetz	20kV oder 10kV	Windkraftwerken1	Industriebetriebe; große Warenhäuser; Sendeanstalten
Niederspannungsnetz	400V oder 230V	Fotovoltaikanlagen1	Haushalte; Handwerksbetriebe; Landwirtschaft

¹ Die wesentliche Einspeisung in das Netz erfolgt durch Trafostationen, welche die Leistung aus der darüberliegenden Spannungsebene entnehmen. Windkraftanlagen oder Fotovoltaikanlagen stellen nur einen kleinen Anteil in dem jeweiligen Netz dar.

• Durch das abgestufte Leitungssystem sind in Deutschland die Verluste an elektrischer Energie in den Fernleitungen im Bereich von 2% - 4%.
• In der Elektrizitätswirtschaft arbeitet mit der folgenden Faustformel:
  Wirtschaftlich sinnvoller Transportweg in km entspricht der Nennspannung der Leitung in kV. Dies bedeutet z.B., dass eine 110kV-Leitung nicht länger als 110km sein sollte.

Die folgende Abbildung (teilweise entnommen aus der sehr empfehlenswerten CD: Energiewelten) zeigt sehr anschaulich, wie die verschiedenen Netze durch Umspannwerke und Trafostationen miteinander verknüpft sind.

Bild aus "Energiewelten"

Je nach Netz verwendet man verschieden aufgebaute Kabel und Leitungsmasten. Das folgende Bild zeigt ihnen den unterschiedlichen Aufwand bei den Hochspannungsmasten.

 

Die Freileitungen sind nicht aus Kupfer sondern zum erheblichen Teil aus Aluminium aufgebaut (überlegen Sie warum?). Hier einige Daten:

Art der Leitung	Querschnitt in mm2	maximale Stromstärke	maximale Dauerbelastung
Niederspannungskabel	240mm2 Al	375A	ca. 240kW
Mittelspannungskabel	240mm2 Al	325A	ca. 11MW
Freileitungsseil	240mm2 Al 40mm2 Stahl	645A	ca. 120MW

In Ausnahmefällen kommt es vor, dass Höchstspannungsleitungen unter Boden verlegt werden müssen. Der finanzielle Aufwand hierfür ist ca. zehnmal so hoch wie der Bau einer entsprechenden Freileitung. Außerdem dauert das Auffinden und die Beseitigung von Störungen bei Bodenkabeln erheblich länger als bei Freileitungen.

Schnitt durch ein Freileitungsseil

Höchstspannungs-Bodenkabel