STROM

Abb. 1.2: Netzebenen
Ausland
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KWK
Leitungen und ist wegen der besseren Kühlung
im Winter etwas höher als im Sommer.
Das deutsche Höchstspannungs-Übertragungsnetz
hat eine Gesamtlänge von 36.000 km
mit zahlreichen Verbindungspunkten, so dass
sich viele „Maschen“ ergeben. Der Strom kann
dann über verschiedene Verbindungen zu den
Abnehmern geleitet werden. Das ermöglicht die
Abschaltung einzelner Trassen für Reparaturen
und Wartungsarbeiten. Außerdem wird die
Zuverlässigkeit und Übertragungssicherheit
entscheidend vergrößert.
„N minus Eins“ – Sicherheit
T
T
M G M G
PV
M
G
Bio
HöS
HS
Bio
MS
NS
M: Motor, G: Generator
T: Turbine für Wasserkraft
„n-1“-Sicherheit ist ein Schlüsselbegriff für
den Betrieb der Stromversorgung. Von den
zahlreichen Systemkomponenten (deren Anzahl
sei n), also von den vielen Kraftwerken, Schaltstationen
und Leitungen muss eine beliebig
wählbare Komponente ohne Probleme für die
Gesamtversorgung ausfallen dürfen. Entsprechend
ist die Struktur des Netzes aufgebaut
und die Verfügbarkeit an Kraftwerken gesichert.
Der Ausfall einer Leitung oder aber eines Kraftwerks
kann gegenwärtig ohne Einschränkungen
ausgeglichen werden.
Warum ist das wichtig? Wenn durch den Ausfall
eines Kraftwerks oder einer einzigen Leitung
andere Leitungen überlastet würden, so käme
es in einem vermaschten Netz zu sich ausbreitenden
automatischen Abschaltungen.
Dieser „Domino-Effekt“ kann zu einem flächendeckenden
„Blackout“ führen. Das „n-1“-
Konzept hat dafür gesorgt, dass großräumige
schwere Störungen in Deutschland bisher sehr
selten waren.
Wenn man bedenkt, dass man von Nord- nach
Süddeutschland maximal 1.000 km überbrücken
muss, dann erscheint die Gesamtlänge von
36.000 km als ausreichend, um regionale
Leistungsdefizite auszugleichen. Wenn man
sich jedoch klar macht, dass jede Verbindung
nur wenige GW an Leistung übertragen kann,
dann erkennt man die Notwendigkeit, die
großen Windparks im Norden mit den Verbrauchszentren
im Süden durch neue Trassen zu
verknüpfen.
Die gestaffelten Verteilnetze
Wie erwähnt, gibt es nur ein einziges, einheitliches
Höchstspannungsnetz für den Ferntransport
von elektrischer Energie in Europa. In den
tiefer liegenden Spannungsebenen ist diese
Einheitlichkeit aufgehoben, denn dort existieren
zahlreiche unterschiedliche regionale Verteilnetze.
Sie werden von vielen Gesellschaften
und Stadtwerken betrieben und sind in drei
Spannungsebenen gegliedert. Der große Vorteil
des Wechselstroms, seine Transformierbarkeit
zwischen den verschiedenen Spannungen, wird
dabei voll ausgenutzt.
Das Hochspannungsnetz,
110 kV, 76.000 km
Die zahlreichen überregionalen Verteilnetze mit
einer Spannung von 110 kV, die „Hochspannungsnetze“,
umfassen insgesamt 76.000 km
Leitungslänge, die ebenfalls überwiegend als
Freileitungen ausgeführt sind. Auf der „Hochspannungsebene“
werden Großabnehmer wie
Industrieanlagen bedient und kleinere Kraftwerke
angeschlossen. Vor allem versorgen die
Hochspannungsnetze die vielen Umspannwerke
überall im Lande.
Das Mittelspannungsnetz,
10 kV oder 20 kV, 507.000 km
Diese Umspannstationen versorgen ihrerseits
die Mittelspannungsnetze. Jedes Mittelspannungsnetz
ist bereits ein recht feingliedriges
Netz mit einer Ausdehnung von insgesamt
507.000 km. Hier werden Großkunden wie
Industriebetriebe, Krankenhäuser oder Flugplätze
angeschlossen. Die Leitungen sind oft
als Erdkabel verlegt und nutzen meistens eine
Spannung von 10 oder 20 kV. Die zahllosen Trafostationen
(Ortsnetzstationen) in allen Stadtteilen
werden von den Mittelspannungsnetzen
versorgt.
Das Niederspannungsnetz,
230/400 Volt, über 1 Million km Kabel
Meistens führen Erdkabel die vertraute Netzspannung
von 230 V in Form von Dreileiter-
Drehstrom (400 V) von den Transformatoren
der Ortsnetzstationen bis in die Häuser. Diese
„letzte Meile“ folgt den Straßenzügen und ist
relativ kurz, aber besonders weit verzweigt.
Das bedingt eine gewaltige Verkabelungslänge
von insgesamt 1.160.000 km. Auf jeden der ca.
40 Millionen Haushalte kommen damit ca. 30 m
Niederspannungs-Anschlussleitungen.
Die feingliedrige Verteilung benötigt zahlreiche
Transformatoren. Gegenwärtig verbinden über
550.000 „Trafos“ die unterschiedlichen Spannungsebenen.
Autobahnen und Sackgassen
Man kann diese Hierarchie des Stromnetzes mit
dem Straßennetz vergleichen:
Das Übertragungsnetz entspricht den Autobahnen.
Es verbindet die Hauptproduzenten
und das Ausland, die „Fahrtrichtung“ ist frei
wählbar. Dazu kommen Fernstraßen, Durchgangsstraßen
und am Schluss entspricht das
Niederspannungsnetz den zahllosen Straßen
in den Wohngebieten, die bisweilen auch als
Sackgassen ausgeführt sind.
Auf den Stromstraßen herrschte früher eine
Verkehrsregelung mit klarer Vorgabe für die
Fahrtrichtung (d.h. für den Energietransport,
„Lastfluss“ genannt): Wer die Autobahnen mit
ihren zwei Fahrtrichtungen verließ, konnte seine
Ware über Fern- und Durchgangsstraßen bis
zu jedem Haus in den Vororten transportieren
- aber nicht umgekehrt. Der Energiestrom
verlief früher nur aus dem Übertragungsnetz
heraus „auf Einbahnstraßen“ bis zum Haus des
Kunden. Der gegenwärtige Umbau der Ener-
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