Stromnetz

Ein Stromnetz verbindet verschiedene elektrische Leitungen zu einem Netzwerk. Es gibt eine Vielzahl von in sich abgeschlossenen Stromnetzen, etwa das Bordnetz in einem Flugzeug. Mit „Stromnetz“ ist aber vor allem das Gesamtnetz der Stromversorgung gemeint.

In Deutschland ist das das sog. Verbundnetz, eigentlich ein europäisches Verbundnetz. Der deutsche Teil dieses europäischen Verbundnetzes ist über eineinhalb Millionen Kilometer lang. In ihm sind die Kraftwerke und die Verbraucher verbunden. Die Verbindung vollzieht sich in einer Verästelung von Netzen mit abgestuften Spannungsniveaus. Um elektrische Energie zu transportieren, stehen die Stromleitungen nämlich unter Spannung. Es gilt in etwa: Je höher die transportierte Energie, desto höher die Spannung.

Durch diese unterschiedlichen Spannungsniveaus gibt es verschiedene Netze in dem einen Verbundnetz, vergleichbar etwa mit dem Blutkreislauf oder dem Straßennetz. Da sind die “Hauptschlagadern” oder „Autobahnen“ – Höchstspannungsleitungen bzw. -netze. Sie verteilen vor allem die Stromproduktion der Großkraftwerke über das Land. Dann gibt es Hochspannungsleitungen (Arterien, Bundesstraßen), die vor allem in Ballungsgebieten die Verteilung des Stroms übernehmen, darunter Mittelspannungsnetze für die Versorgung größerer Einheiten, z.B. einer Fabrik, eines Rechenzentrums – und Niederspannung für die Haushalte.

Zwischen diesen Netzen liegen Transformatoren, bzw. bei hoher Spannung Umspannanlagen. In Deutschland gibt es über 550.000 solcher Transformatoren.

Der Strom wird also beispielsweise von einem AKW per Höchstspannungsleitung in ein Höchstspannungsnetzwerk (in Europa: 220 kV bzw. 400 kV, also 220.000 bzw. 400.000 Volt, in den USA z.B. noch deutlich höher) eingespeist und von dort schrittweise herunter transformiert, bis in der Steckdose des europäischen Verbrauchers der Standardwert von 230 Volt ankommen.

Stromnetze haben einen geringfügigen Stromwärmeverlust, es kommen also nicht 100% des eingespeisten Stroms auch beim Endverbraucher an. Höchstspannungsleitungen können diesen Verlust auf 0,5% pro hundert Kilometer reduzieren - Leitungen mit niedriger Spannung können dagegen theoretisch bis zu 5 oder 6% auf dieser Strecke einbüßen.

Besondere Anforderungen stellen sich für Stromnetze, die Strom aus dezentralen Anlagen und erneuerbaren Energiequellen verbinden. Da das Einspeisevolumen hierbei stark schwankt – wegen Wetterbedingungen, Eigenverbrauch bei dezentralen Hausanlagen – ist dezentrales Energiemanagement gefordert. Im Fall der so genannten Lastumkehr – eine Art Richtungswechsel des Stroms, plötzlich wird mehr eingespeist als verbraucht oder umgekehrt – droht Spannungsabfall in den Leitungen. Konventionelle Leitungen sind auf dezentrale Stromerzeugung noch zu wenig eingestellt.

Hier soll das Konzept von „Smart grids“, also „intelligenten Stromleitungen“ helfen. Sie übernehmen wesentliche Teile des dezentralen Energiemanagements selbst, da sie Erzeuger, Speicher und Verbraucher kommunikativ vernetzen, also mithilfe detaillierter Informationen und Berechnungen den Strom effizienter und bedarfsgerechter verteilen können. An Smart Grids wird gegenwärtig noch geforscht, erste Pilotprojekte der Anwendung gibt es bereits wie etwa das EU-geförderte Pilotprojekt "Web2Energy" in Hessen.

Verknüpfung zum Spiel

Stromnetze müssen von dir nicht eigens gebaut werden, sie sind in Energetika sozusagen Teil des Kraftwerks und generieren sich von selbst, nehmen neue Kraftwerke in ihren Verbund auf und schließen automatisch alle Städte an. Allerdings können Netze durch Forschung automatisch modernisiert werden. "Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung" (HGÜ) und "Smart Grids" zum Beispiel helfen, Schwankungsverluste aus Wind- oder Sonnenenergie aufzufangen. Je nach dem von Dir gewählten Energiemix kann das sehr wichtig sein.

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