Vom Kraftwerk zur Steckdose – wieso Strom transformiert wird

Man unterscheidet zwischen Gleichstrom (direct current, DC) und Wechselstrom (alternating current, AC). Batterien liefern über die Zeit Strom der gleichen Stärke und Richtung – also Gleichstrom. Auch Photovoltaikpanele liefern Gleichstrom. Aus den Schweizer Steckdosen kommt jedoch 230 Volt Wechselstrom, da sinusförmiger Wechselstrom einfacher zu transformieren und transportieren ist. Doch was bedeutet transformieren?

Wenn man Strom transformiert, ‘verwandelt‘ man ihn. Ein Trafo (Transformator), macht aus Gleichstrom Wechselstrom, wenn Sonnenstrom ins Netz eingespeist werden soll. Ein Trafo kann aber auch aus Steckdosenstrom Strom kleinerer Spannung (3, 5 oder 7 Volt) machen, damit die Modelleisenbahn nicht ‘gebraten‘ wird.

Höchstspannung

Ein Grosskraftwerk wie ein Atomkraftwerk oder ein Laufwasserkraftwerk produzieren kontinuierlich Elektrizität. Das Stromnetz, an welches ein Kraftwerk angeschlossen ist, soll ebenfalls kontinuierlich Strom gleicher Spannung liefern. Leider geht beim Transport mit Kabeln ein Teil des Stromes verloren. Übertragungsverluste entstehen vorwiegend wegen des Ohmschen Widerstands, in dessen Folge sich die Kabel erwärmen. Je höher die Spannung des Stromes ist, desto weniger Einfluss hat der Widerstand. Damit Strom also mit möglichst wenig Verlust über weite Distanzen transportiert werden kann, wird er im Kraftwerk von einem Maschinentransformator auf Höchstspannungen von 220‘000 oder gar 380‘000 Volt hochtransformiert.

Höchstspannungsleitungen erkennt man an ihrer massiven Bauweise. Sie sehen dem Eiffelturm ähnlich: Vier metallische Stützen, oben spitz zulaufend. Meist sind fünf Kabel von Mast zu Mast gezogen. Jeweils zwei für die normalen Kraftwerke, zwei für die SBB und eins als Erdung.

Der Strom der SBB wird separat transportiert, da die SBB mit einem anderen Takt (Frequenz) arbeitet. Der normale Wechselstrom hat 50 Hertz, der Strom der SBB 16.7 Hertz. Die SBB kann auch normale 50 Hertz-Ströme beziehen, sie dann transformieren und ins eigene Netz einspeisen.

Hoch-, Mittel und Niederspannung

In einem Unterwerk (jenen umzäunten Ansammlungen von Transformatoren, wie sie verschiedentlich in der Landschaft vor sich hin summen) wird die Höchstspannung zu Hochspannung transformiert (50‘000 oder 110‘000 Volt). Mit solchen Leitungen wird die Versorgung kleinerer Städte oder die Überlandversorgung realisiert. Manche kleinere Kraftwerke speisen den Strom auch direkt auf dieser Stufe ins Netz.

An einer Unterstation wird der Strom auf Mittelspannung (10‘000 bis 20‘000 Volt) umgewandelt. Die betreffenden Strommasten bestehen aus Holz und sind mit drei Kabeln bestückt.

An einem Stangentransformator wird zuletzt für Niederspannung gesorgt. 230 Volt kommen dann aus einer herkömmlichen Steckdose, 400 Volt aus einer roten 5-Punkt-Steckdose für grosse Maschinen oder zum Aufladen des Elektroautos.

Von der Unterstation kann der Strom auch direkt in eine Transformatorenstation und von dort über einen Verteilerkasten in eine Überbauung geleitet werden.

Kabel im Boden statt im Freiland

Stromkabel können auch unsichtbar im Boden geführt werden. Damit die Kabel jedoch gut genug isoliert sind, braucht es für die Bodenkabel viel mehr Material. Die drei Leitungen, die es auch im Boden braucht, dürfen sich auf keinen Fall berühren. Da Strom je nach Spannung zwischen Leitern überspringen kann, muss die Isolation dicker sein, je höher die Spannung ist. Bei der Höchstspannung braucht man ungleich viel mehr Material für eine Bodenleitung, als für eine Freilandleitung (beim dortigen Abstand der Kabel genügt die dazwischenliegende Luft als Isolation).

Der Nachteil der Freilandleitungen ist offensichtlich: Sie verschandeln die Landschaft und können durch einen einzelnen Baum zum Ausfall gebracht werden. Deshalb muss in der Nähe von Stromleitungen sehr viel Baumpflege betrieben werden. Jedoch haben wir uns so sehr an ihren Anblick gewöhnt, dass wir sie kaum mehr wahrnehmen. Wer weiss, vielleicht würde uns das auch in Bezug auf Windräder gelingen?

Fachbegriffe
Die elektrische Spannung ist eine physikalische Größe, die angibt, wie viel Energie nötig ist, um eine elektrische Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen.
Die elektrische Stromstärke oder kurz Stromstärke (selten auch Strommenge oder Stromintensität) gibt an, wie viel elektrische Ladung einen definierten Querschnitt passiert, bezogen auf die dazu benötigte Zeitspanne.
Der elektrische Widerstand ist in der Elektrotechnik ein Maß dafür, welche elektrische Spannung erforderlich ist, um eine bestimmte elektrische Stromstärke durch einen elektrischen Leiter (Bauelement, Stromkreis) fließen zu lassen. (Quelle Wikipedia).