Grundlagen der Stromerzeugung und -verteilung
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Turbinen und Stromerzeugung
Der elektrische Strom, der in unseren Häusern ankommt, wird in Kraftwerken erzeugt. In diesen Einrichtungen wird die Bewegung der Spule (Rotor) der Generatoren in der Regel durch große Turbinen in Bewegung gesetzt. Eine Turbine besteht aus einer Reihe von Schaufeln, die auf einer Welle befestigt sind. Diese setzt eine Flüssigkeit (Wasser, Luft, Gas oder Dampf) unter Druck, sodass sich die Welle dreht. Die meisten Kraftwerke sind mit Turbinen ausgestattet, die mit dem Rotor des Generators gekoppelt sind. Wenn sich die Turbine dreht, dreht sich auch der Generator (die Lichtmaschine). Der Unterschied zwischen den verschiedenen Kraftwerken liegt in der Art und Weise, wie die Bewegung der Turbine genutzt oder erzeugt wird.
Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)
KWK ist der Prozess, durch den wir sowohl Strom als auch Wärme gewinnen (Kraft-Wärme-Auskopplung). Bei der konventionellen thermischen Stromerzeugung werden oft nur etwa 30 % der Energie aus der Verbrennung des Kraftstoffs genutzt; der Rest geht als Abwärme verloren. In einem Blockheizkraftwerk (BHKW) wird diese Wärme für andere Zwecke verwendet, zum Beispiel zur Beheizung eines Gebäudes. KWK führt zu einer erheblichen Energieeinsparung und steigert die Kraftstoffeffizienz auf über 80 %.
Stromleitungen und Transport
Verluste beim Energietransport
Die Verbindung zwischen Kraftwerken und unseren Häusern erfolgt über Hochspannungsleitungen. Ein großer Nachteil des Transports ist die enorme Menge an Energie, die als Wärme verloren geht. Da diese Verluste von der Stromstärke abhängen, muss die Intensität reduziert werden. Dies geschieht, indem die an die Leitung angelegte Spannung erhöht wird.
Spannungstransformation
Der elektrische Strom wird zunächst mit 10.000 V bis 20.000 V erzeugt. Er muss dann in hohe Spannungen (Hochspannung) umgewandelt werden:
- 100.000 V
- 220.000 V
- 380.000 V
Transformatoren sind für diesen Vorgang verantwortlich. Die Umwandlung von Hochspannung in Mittelspannung erfolgt in den Umspannwerken, wo der Strom auf 66.000 V umgewandelt wird. In der Schaltanlage wird die Spannung weiter auf 22.000 V reduziert. Die letzte Senkung auf 220 V oder 380 V (Niederspannung) erfolgt in den Verteilzentren.