Wissenswertes

der Stromkrieg

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In diesem Beitrag möchte ich versuchen, die Unterschiede zwischen Wechseltrom (AC, alternating current) und Gleichstrom (DC, direct current) zu erläutern.

Schon vor über 2000 Jahren wurde die Wirkung von statischer Aufladung und Entladung - also die ersten elektrischen Effekte - beobachtet. Diese konnten seinerzeit freilich noch nicht erklärt werden. Ungefähr um 1865 entdeckte dann Werner von Siemens (Ernst Werner Siemens) das Dynamoprinzip, welches besagt das alleine durch den Restmagnetismuss eine Erregerspannung erzeugt werden kann, die sich immer weiter verstärkt, bis der Kern gesättigt ist, und der Stromgenerator maximale Leistung liefert - das alles ohne von außen einen Erregerstrom hinzuleiten zu müssen. Werner von Siemens gründete daraufhin seinerzeit die heutige Siemens AG, welche damals Telegrafen baute. Um 1880 entwickelten sich diese Generatoren weiter, und versorgten Glühlampen und Lichtbogenlampen, teilweise auch einzelne Haushalte mit elektrischen Strom. Um 1900 wurden diese Generatoren mit Dampfmaschinen angetrieben.

Dann kam die Zeit des "Stromkriegs", welcher um 1900 zwischen Edison und Westinghouse geführt wurde. Edison hatte sich seinerzeit für die Gleichspannung eingesetzt, die jedoch damals nicht transformiert werden konnte, und damit nicht gut transportiert werden konnte. Westinghouse bevorzugte seine "Wechselspannung", die man problemlos mittels Transformatoren herauf und herab setzen konnte, und damit optimal auch über große Entfernungen übertragen konnte. Damals war das ein echter Vorteil, und so konnte sich Westinghouse durchsetzen.

Bis heute wird dieses Verfahren angewandt, bei dem Wechselspannung mittels Trafos auf sehr hohe Spannungen (400000 Volt) hochtransformiert wird, um es dann möglichst verlustfrei (hohe Spannung = geringer Strom = geringer Spannungsabfall = wenig Verluste) transportieren zu können. Bei der Wahl der Netzfrequenz von 50 Hz hat man sich auf einen Kompromiss aus verschiedenen technischen Randbedingungen eingeschossen. Die Entscheidung für 50 Hz erfolgte um die Jahrhundertwende zwischen dem 19. und 20. Jahrhundert. In Nordamerika verwendet man übrigens eine Netzfrequenz von 60 Hz, und die Bahngesellschaften arbeiten mit einer Netzfrequenz (Fahrstrom) von 16,7 Hz. In Flugzeugen wird eine Netzfrequenz von 440 Hz angewandt, weil man dann kleinere und damit leichtere Trafos verwenden kann. Das Brummen was wir hören ist übrigens ein 100 Hz Brummton. Die Frequenz beträgt aber 50 Hz. Etwas mehr über Wechselspannung erfahren Sie hierzu noch auf der Seite Licht, Lampen, Leuchten... und zwar im ersten Absatz "Grundsätzliches".

Eine neue Situation: Eigentlich brauchen wir heute gar keinen Wechselstrom mehr. Alle modernen Geräte haben intern einen sog. ZK (Zwischenkreis). Die Netzspannung (230 V AC, aber auch 400 V AC Drehstrom) wird gleichgerichtet, und dann weiter verarbeitet. Diese Geräte benötigen also nicht wirklich Wechselspannung, sondern würden - in aller Regel - auch mit Gleichspannung funktionieren. Auch typische Wechselstromgeräte wie Motoren (Bohrmaschinen....) auch als Drehstromversion (3 phasig) werden immer über eine Elektronik betrieben, welche auch intern einen ZK hat. Jeder moderne FU (Frequenzumrichter) der vor noch so riesigen und kräftigen Industriemotoren geschaltet ist, arbeitet so. Anders wäre es unmöglich, die riesigen Anlaufströme der Motoren in den Griff zu bekommen, und anders könnte man die Leistung der Motoren (die Drehzahl) auch nicht regeln.

Der damalige Vorteil, ist also eigentlich ein heutiger Nachteil. Denn Wechselspannung verursacht über große Distanzen in den 400 KV (Kilovolt) Hochspannungsleitungen extrem große Verluste. Die Leitung wirkt wie ein riesiger Elko / Kondensator. Und dieser muss immer wieder im Rhytmus der Netzfrequenz (50 Hz) umgepolt werden. Das kostet Kraft. So viel Kraft, wie ein ganzes Kraftwerk, z.B. ein Atomkraftwerk leistet, geht in etwa dabei verloren. Verrückt, nicht wahr? Das ist auch der Grund, warum heute schon darüber nachgedacht wird, über große Entfernungen nicht mehr Wechselstrom, sondern Gleichstrom zu übertragen - die Verluste sind dann geringer.

Was wäre also heute anders, wenn der Stromkrieg damals anders ausgegangen wäre (nämlich FÜR Edison, FÜR Gleichspannung, GEGEN Westinghouse, GEGEN Wechselspannung)? Dann hätten wir heute vermutlich viel weniger Probleme. Wir könnten viel einfacher und kostengünstiger Stromleitungen unter der Erde verlegen, anstatt sie über recht unschöne Masten (mit vielen einzelnen Drähten) zu führen. In Folge bräuchte es auch keine lästigen Diskussionen mehr über das Stromnetz geben, welches dringend ausgebaut werden muss, weil es die riesigen Leistungen der WKA (Windkraftanlagen) zumindest zeitweilig nicht aufnehmen kann.

Ich persönlich befürworte jedoch eine sog. dezentrale Energieversorgung, die ohne Großkraftwerke auskommt. Rein technisch wäre es möglich, und sogar kostengünstig, dass sich jeder (private) Haushalt und auch jede Firma selber mit elektrischen Strom versorgt, und zwar auf 230 V AC Basis, bzw. 3 phasig auf 400 V AC Drehstrombasis. Dies könnte z.B. mit großen PV (Photovoltaik) Anlagen und WKA geschehen. Die einzelnen (kleinen) Stromerzeuger könnten sich über ganz normale einfache, billige Stromleitungen auch vernetzen. Jeder Haushalt und jede Firma könnte einen kleinen Stromspeicher selber installieren, und damit auch den Nachtstrom abdecken. Dieses Konzept würde freilich den Energieerzeugern, den Großkraftwerksbetreibern nicht sonderlich gut gefallen :-)

So, weiter möchte ich dieses Thema "Stromkrieg" hier in den Grundlagen nicht ausführen :-)