Hoch-, Mittel-, Niederspannung – Warum gibt es eigentlich verschiedene Spannungsebenen?
Wenn Sie einen Photovoltaik-Park auf einer Freifläche bauen wollen, ist dessen Einspeiseleistung so hoch, dass der Anschluss in der Mittelspannungsebene oder sogar in der Hochspannungsebene installiert werden muss. Im Prinzip verhält sich zwar alles wie bei einem „normalen“ Hausanschluss, in der Praxis heißt das aber: Sie benötigen auf einmal eine Trafostation, Papierkram und Verwaltungsaufwand steigen enorm und von den explodierenden Kosten wollen wir an dieser Stelle gar nicht erst anfangen.
Warum aber gibt es diese unterschiedlichen Spannungsebenen überhaupt und wie führen eben diese trotzdem dazu, dass sich die Mehrkosten auf lange Sicht doch lohnen?
Energieverlust – Schon Newton beschrieb die Grundlage für warme Ladegeräte
Die Naturgesetze der Physik geben uns vor, dass Energie niemals verlustfrei umgewandelt oder übertragen werden kann. Diese Verluste treten auch bei der Übertragung von elektrischem Strom auf. Sie merken dies zum Beispiel durch die Erwärmung des Netzteils beim Aufladen Ihres Handys. Die Hauptfunktion – eben dieses Laden – ist zwar gegeben und der Füllstand des Akkus erhöht sich beständig, aber es muss mehr Energie aufgewendet werden, als am Ende tatsächlich im Akku gespeichert bleibt.
Dass sich dieser Effekt erhöht, je mehr Energie man übertragen möchte, ist leicht zu verstehen. Dem kann man jedoch mit dickeren Kabeln entgegenwirken, denn Kabel mit höherem Querschnitt können mehr Leistung transportieren. Somit ist geklärt, warum das Ladekabel für ein E-Auto um einiges dicker ist als das fürs Handy.
Doch mit höheren Querschnitten kommt man auch schnell an Grenzen. Schließlich lassen sich meterdicke Leitungen aufgrund des hohen Gewichtes nur sehr schwer an Freileitungsmasten montieren. Zum Glück gibt es mit der Spannung noch einen weiteren Parameter, den man verändern und so die Verluste stark reduzieren kann.
Straßen und Stromleitungen – Ähnlicher als man vielleicht denkt
Sie wissen sicherlich, dass bei uns in Deutschland an der Steckdose eine Spannung von 230 V anliegt. Dies ist die so genannte Niederspannungsebene. Erhöht sich bei gleicher Leistung die Spannung, sinkt im Gegenzug der Strom. Da weniger Stromfluss auch weniger Verlust bedeutet, macht man sich diesen Effekt bei der Energieübertragung zu Nutze.
Durch die Nutzung verschiedener Spannungsebenen kann man also Verluste bei der Übertragung von viel Energie verringern. Die passende Analogie dazu finden Sie im Straßenverkehr. Die Höchstspannungsebene kann man sich wie eine Autobahn vorstellen. Es ist möglich, dort viele Autos in kurzer Zeit von A nach B zu schicken. Landstraßen stellen die Mittelspannungsebene dar. Dort ist zwar Platz für weniger Autos, aber man kommt dennoch zügig voran. Die Niederspannungsebene ist dann das Stadtgebiet. Die Autos, die dort über Autobahn und Landstraße angekommen sind, verteilen sich in viele kleine Straßen.
Die Gemeinsamkeit von Sonnenstrom und Fußballspielen
Wenn Sie nun die Energie aus einem großen Photovoltaik-Park einspeisen möchten, können Sie sich den Stromfluss so vorstellen, als wenn nach einem Fußballspiel gleichzeitig 20.000 Autos den Parkplatz verlassen. Befindet sich das Stadion mitten in der Stadt, wird das Ergebnis ein riesiger Stau bis hin zum unvermeidbaren Verkehrskollaps sein. Haben Sie aber die Möglichkeit, das Verkehrsaufkommen über mehrere große Straßen – wie zum Beispiel Autobahnen oder Landstraßen – zu verteilen, wird sich der Stau schnell auflösen.
Warum aber jetzt nicht auch zu Hause hohe Spannungen einführen, um niedrige Ströme und niedrige Verluste zu erhalten? Das erfahren Sie auf unserem Blogartikel „Achtung Hochspannung! Warum Abstand Leben rettet“.
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