Stromnetz
Der Begriff Stromnetz steht in Deutschland meist für das Verbundnetz zur Versorgung der Bevölkerung mit elektrischer Energie.Um die Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen ist es notwendig, Leitungen von den Kraftwerken zum Verbraucher zu legen. Über weite Distanzen wird in Deutschland die Energie mittels Dreiphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von bis zu 400 kV übertragen. Erst kurz vor dem Verbraucher wird er auf die bekannte Niederspannung von 230 V Einphasenwechselstrom bzw. 400 V Dreiphasenwechselstrom transformiert. In anderen Ländern sind auch andere Spannungen oder Frequenzen möglich. Weit verbreitet ist auch das System mit 110 V Netzspannung und einer Frequenz von 60 Hz (insbesondere in Nordamerika).
Dabei werden Leistungen von bis zu 600 MW übertragen. Um diese Leistung zu übertragen wird entweder eine hohe Spannung oder ein hoher Strom benötigt (siehe: Leistung). Die Übertragung mit Hochspannung hat sich aus verschiedenen Gründen durchgesetzt, weil
- hohe Spannungen technisch leichter zu kontrollieren sind als hohe Ströme,
- eine hohe Übertragungsleistung gewährleistet ist,
- geringere Übertragungsverluste auftreten,
- große Entfernungen überbrückt werden können
- und geringere Investitionen getätigt werden müssen.
- Höchstspannung 220 oder 380 kV
- Hochspannung 50 bis 150 kV
- Mittelspannung 10 bis 30 kV
- Niederspannung 230 oder 400 V
Nach Angaben des VDN (Verband der Netzbetreiber) beim Verband der Elektrizitätswirtschaft beträgt die Anzahl der in Deutschland im Jahre 2003 installierten Transformatoren 557.000 Stück.
Diese Betreiber sind Mitglieder im UCTE und somit auch am europäischen Verbundnetz beteiligt.
Neben diesen vier Netzbetreibern gibt es noch um die 900 weitere Netzbetreiber, die auf regionaler Ebene agieren.
Table of contents |
2 Verbundnetz 3 Verteilung 4 Netz der Bahn 5 Bezeichnung |
Das Höchstspannungsnetz ist ein Übertragungsnetz. Es verteilt die größtenteils von Kern- und Kohlekraftwerken eingespeiste Energie landesweit an Transformatoren die nahe an den Verbrauchsschwerpunkten liegen. Diese Kraftwerke übernehmen die Grundlastversorgung. Auch ist es an das internationale Verbundnetz angeschlossen.
Das Hochspannungsnetz sorgt für die Grobverteilung von elektrischer Energie. Leitungen führen hier in verschiedene Regionen, Ballungszentren oder große Industriebetriebe. Abgedeckt wird ein Leistungsbedarf von 10 bis 100 MW.
Das Mittelspannungsnetz verteilt den Strom an die Transformatorstationen des Niederspannungsnetzes oder Einrichtungen wie zum Beispiel Behörden, Schulen oder Fabriken. Stadtwerke, die ebenfalls Kraftwerke, oft auch mit Kraft-Wärme-Kopplung betreiben, speisen ihren Strom in dieses Netz.
Die Niederspannungsnetze sind für die Feinverteilung zuständig. Der Strom wird auf 230 oder 400 V transformiert und damit werden Haushalte, Industrie, Gewerbe und Verwaltungen versorgt.
Daneben gibt es auch noch Leitungen mit hochgespannten Gleichstrom für Übertragung über weite Strecken, insbesondere Seekabel (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung)
In einem Verbundnetz werden Kraftwerke und Abnehmerzentren zusammengefasst. Sie stellen somit den Gegenpol zu Inselnetzen dar.
Durch ein Verbundnetz ergeben sich Vorteile
Die elektrische Energie kann in diesen Größenordnungen nur kabelgebunden übertragen werden. Für diese Aufgabe stehen Freileitungen und Kabel zur Verfügung. Hierbei haben beide Systeme Vor- und Nachteile.
Für die Freileitung sprechen die geringeren Kosten, die leichtere Lokalisierbarkeit und Behebbarkeit von Fehlern. Dem gegenüber sind die Leitungen größeren Umwelteinflüssen ausgesetzt, wirken sich störend auf das Landschaftsbild aus und können eine Gefahrenquelle für Menschen und Maschinen darstellen (Beispiel: Klettern auf Strommasten). Bei Freileitungen werden verschiedene Typen von Masten eingesetzt, z. B. Tragmasten, Winkeltragmasten, Abspannmasten, Weitabspannmasten und Endmasten.
Kabel haben einen geringeren Platzbedarf, sind vor Umwelteinflüssen besser geschützt und sind bei der Bevölkerung mehr akzeptiert. Sie zeichnen sich auch durch hohe Kosten, hohen Wartungsaufwand bei Defekten aus und es gibt technische Probleme wenn Hochspannungsleitungen gewisse Kabellängen überschreiten. Beispielhaft ist hier die Wärmeabfuhr, die bei Freileitungen durch die umgebende Luft gewährleistet ist, bei Kabeln hingegen nicht.
Das deutsche Stromnetz ist ca. 1,6 Mio. km lang. Davon waren im Jahre 2003 ca. 71% unterirdisch, d.h. in Kabelausführung verlegt. Im Vergleich zu dem Wert für 1993 von nur ca. 64% zeigt sich die Tendenz die unterirdische Stromverteilung auszubauen.
Ein weiteres Energieversorgungsnetz in Deutschland betreibt die Bahn. Die DB Energie betreibt das größte zusammengeschaltete 110-kV-Netz in Deutschland. Das Freileitungsnetz hat eine Länge von ca. 7600 km. Im Gegensatz zum nationalen Verbundnetz beträgt die Netzfrequenz 16 2/3 Hz und es wird Einphasenwechselstrom verwendet. An 171 Unterwerken wird die Spannung auf 15 kV transformiert und in die Oberleitung eingespeist. Die DB Energie betreibt eigene Kraftwerke zur Abdeckung der Grund- und Mittellast. Die Energie für die Spitzenlast wird aus dem nationalen Energienetz bezogen. Daneben wird auch noch Elektroenergie mit den Bahnstromnetzen der Schweiz und Österreich ausgetauscht.
In den übrigen Ländern erfolgt die Energieversorgung elektrischer Bahnen aus dem öffentlichen Stromnetz. Bei Gleichstrombahnen durch Gleichrichter in den Unterwerken, bei mit Einphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz betriebenen Bahnen werden die Phasen des Drehstromsystems im Unterwerk aufgespalten und verschiedenen Streckenabschnitten zugewiesen. In Schweden, Norwegen, sowie den Bundesländern Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen-Anhalt wird der für die Speisung der Oberleitung nötige Einphasenwechselstrom von 16 2/3 Hz in den Unterwerken mit Hilfe rotierender Umformer oder Frequenzumrichter erzeugt. In diesen Gebieten gibt es keine Bahnstromleitungen.
Es gibt verschiedene gebräuchliche Bezeichnungen für das Stromnetz:
Energieverbundnetz, Stromverbundnetz, Elektroenergienetz,
Energieversorgungsnetz, Stromversorgungsnetz, Elektrizitätsnetz (gibt es auch die korrekte Bezeichnung?). In Fahrzeugen spricht man vom Bordnetz.
Prinzipiell ist ein Stromnetz ein weit gefasster Begriff und bezeichnet in der Physik ein Netzwerk von elektrischen Stromleitungen. Die physikalischen Gesetze in diesen Netzen werden durch die Kirchhoffschen Regeln beschrieben.
Siehe auch: Energieversorgungsunternehmen, Bahnstromleitung, Erdseil, Deadline (Hochspannungstechnik)
Niederspannungsnetze: TNC-Netze TNS-Netze TNCS-Netze TT-Netze und IT-Netze
Spezielle Anlagen des deutschen Stromnetzes:
Nord-Süd-Leitung, Elbekreuzung 1, Elbekreuzung 2, Baltic-Cable,Kontek, Konti-Skan.
Dieser Artikel stellt nur die Situation in Deutschland dar. Es fehlen noch allgemeine Definitionen und/oder Informationen zu anderen (deutschsprachigen) Ländern.
Aufgaben der verschiedenen Netze
Verbundnetz
Durch ein Verbundnetz ergeben sich auch Probleme, so muss bei der Nutzung von Wechselstrom darauf geachtet werden, dass alle Kraftwerke Strom mit der gleichen Frequenz einspeisen. In Europa ist dieses vor allem ein Problem, wenn elektrischer Strom aus UCTE Mitgliedsnetzen genutzt werden soll, da hier meist größere Frequenzschwankungen aufweisen, als im UCTE Netz zulässig. Abhilfe schafft hier die Umrichtung Wechselstrom - Gleichstrom - Wechselstrom.Verteilung
Netz der Bahn
Bezeichnung