Was ein Stromnetz ist und wie es funktioniert

Leben ohne Strom ist nicht einfach und äußerst beschwerlich. So richtig bemerkt man die Abhängigkeit vom Strom erst dann, wenn er ausfällt. Sei es ein Stromausfall durch Unwetter, ein Kurzschluss im Wohnbereich oder im Verkehr, wenn eine Ampelanlage an einer sensiblen Stelle aufgrund eines Stromausfalls nicht funktioniert.

Der Handel, der Transport, die Kommunikation und vieles mehr sind abhängig von einem gut funktionierenden Stromnetz und einer sicheren Stromversorgung. Das bestehende Stromnetz Deutschland trägt dazu bei, dass die Stromversorgung gesichert ist.

Die Energie aus Luft, Sonne oder Wasser kann durch technische Hilfsmittel in Elektronen umgewandelt werden. Dies gilt auch für die erzeugte Energie in Großkraftwerken. Diese Elektronen stellen zusammengefasst den Strom dar und bewegen sich in Stromkabeln von Ort zu Ort.

Durch die sich bewegenden Elektronen entsteht somit Strom, der in einem Stromkreis zu fließen beginnt. Die Stromstärke hingegen ist die Geschwindigkeit der Elektronen. Das bedeutet, je schneller sich Elektronen bewegen, desto höher ist die Stromstärke. Wenn der Strom in ein Stromkabel fließt, kann er somit einfach mit einer Strömung verglichen werden.

Gemessen wird der Strom durch eine international festgelegte Einheit, die Ampere genannt wird. Ampere ist die Bezeichnung der Menge an Elektronen, die in einem festgelegten Zeitraum durch einen Stromkreis fließen.

Die Berechnung des Stroms kann mit der Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit von Wasser verglichen werden. Beim Wasser wird zum Beispiel gemessen, wie viele Liter in einem festgelegten Zeitraum an einem bestimmten Punkt vorbeiströmen. Beim Strom ist diese Berechnungsvariante ebenfalls durchführbar. Hier wird im Gegensatz jedoch 1 Sekunde lang ein bestimmter Punkt in dem Stromkreis gemessen.

Nimmt man zum Beispiel 1 Ampere, so bedeutet das, dass sich 6,24 × 1.018 Elektronen in dieser Sekunde an dem vorbestimmten Punkt vorbeifließen. Das Ergebnis des Rechenbeispiels wird übrigens als 1 Coulomb bezeichnet. Der Strom wird zudem nach Spannung und Art in Gleichstrom und Wechselstrom unterschieden.

‼️Der Physiker und Mathematiker André-Marie Ampere war der Entdecker der Maßeinheit der Stromstärke. Er fand heraus, dass, wenn um einen Leiter ein Magnetfeld erzeugt wird, der Strom gleichmäßig durch den Leiter fließt.

Die erzeugten Elektronen aus erneuerbaren Energien oder einem Großkraftwerk fließen durch ein Leitermaterial. In der Regel handelt es sich hierbei um einen Kupfer- oder Metalldraht.
Um das Fließen zu ermöglichen, müssen jedoch zwei Voraussetzungen erfüllt werden:

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In Deutschland ist zu jeder Zeit Strom aus der Steckdose verfügbar. Die zuverlässige Versorgung mit Strom ist nur möglich, weil das Stromnetz Deutschland so gut ausgebaut wurde. Dadurch gelangt der Strom von der Stelle der Erzeugung rasch und sicher an die Verbraucher.

Strom wird von den Orten der Erzeugung, zum Beispiel von:

Dann wird er zu den Verbrauchern wie zum Beispiel:

Das Stromnetz besteht aus vielen einzelnen Teilen, die zusammen ein umfassendes Netzwerk bilden.

Das Stromnetzwerk besteht aus elektrischen Leitungen, Erdkabeln und Freileitungen und Umspannwerken, die den Strom befördern. Die Umspannwerke dienen dazu, die einzelnen Netze, die verschiedene Stromspannungen aufweisen, miteinander zu verbinden.

In der Regel wird Strom vom Erzeugungsort bis zu einem Endverbraucher über bis zu vier Netzebenen, die aufeinanderfolgen geleitet:

Durch diese Vorgehensweise kann der Strom von der Stelle der Erzeugung zu den Endverbrauchern wie Haushalten, Fabriken und viele weitere verteilt werden.

Um die Sicherheit des Energiesystems aufrechtzuerhalten, ist es außerordentlich wichtig und notwendig, die Frequenz des Netzes auf 50 Hz zu halten. Um diese Stabilität aufrechtzuerhalten, wird das Stromnetz von Fachkräften kontrolliert. Diese Fachkräfte befinden sich in den sogenannten Netzleitstellen und überwachen den Strom von der Erzeugung bis zum Endverbraucher.

Die Netzleitstellen kontrollieren nicht nur die Stabilität, sondern können auch eine steuernde Funktion übernehmen. Wenn zum Beispiel an einem stürmischen Tag im Bereich der Nordsee durch Windkraftanlagen viel erneuerbarer Strom erzeugt wird, kann im Stromnetz ein Engpass entstehen. Um einem Engpass entgegenzuwirken, können die Fachleute hier eingreifen, um die Netzspannung Deutschlands gleichbleibend zu halten.

Falls das Risiko besteht, dass eine Staugefahr auftreten kann, bestehen verschiedene Möglichkeiten, diese Staugefahr zu verhindern. Eine dieser Möglichkeiten ist der Redispatch zum Beispiel. Bei einem Redispatch werden die Kraftwerksbetreiber durch das Fachpersonal angewiesen, die reguläre Stromeinspeisung zu reduzieren.

Kommt es zu einer solchen Maßnahme, weil zum Beispiel in einem Kraftwerk zu wenig Strom erzeugt wird, müssen im Gegenzug andere Kraftwerke die Stromeinspeisung erhöhen.

Eine weitere mögliche Maßnahme, die von Fachkräften durchgeführt werden kann, um eine Netzüberlastung verhindern zu können, ist das Einspeisemanagement. Mit dem Einspeisemanagement kann die technische Überlastung des Stromnetzes vorgebeugt werden.

Das Management ermöglicht es, den Fahrplan der Anlagen für erneuerbare Energien, die Strom erzeugen, zu verändern. In Deutschland werden die Erneuerbare-Energien-Anlagen bevorzugt behandelt bei der Stromerzeugung. Aus diesem Grund haben die Fachleute die Möglichkeit, zum Beispiel Windräder zu regeln und sogar bei Bedarf abzuschalten.

Um das Eingreifen in das Stromnetz reduzieren zu können und somit das Einspeisemanagement und Redispatch zu reduzieren, werden die Stromnetze in Deutschland verbessert. Dadurch sollen die Kapazitäten der Aufnahme und des Transports verbessert werden. Die Verbesserung der Stromnetze wird auf die modernen erneuerbaren Energien angepasst, die auf schwankender Stromerzeugung basieren.

Die verschiedenen Komponenten des Stromnetzes in Deutschland sind optimal aufeinander abgestimmt, wodurch der Verbrauch und die Erzeugung im Gleichgewicht bleiben. Durch den hohen Anteil von 80 Prozent erneuerbarer Energien wird der Treibhausgas-Ausstoß reduziert und das Stromnetz bleibt stabil und sicher.

Es ist geplant, dass bis zum Jahre 2050 der Strombedarf zu mindestens 80 Prozent aus den Anlagen für erneuerbare Energien stammt. Darum werden Solaranlagen und Windkraftanlagen dort gebaut, wo die meiste Sonne und der meiste Wind herrschen. Mehr als 90 Prozent dieser Anlagen speisen derzeit den erzeugten Strom in die Mittel- und Nieder-Verteilernetze ein.

Bisher stammte der Strom in Deutschland aus den zentralen Großkraftwerken, die den erzeugten Strom in das Stromübertragungsnetz übertragen haben. Das Stromnetz in Deutschland wurde seit mehr als 120 Jahren für diese Art der Stromversorgung gebaut.

Durch die Energiewende ist es notwendig, das Stromnetz aufzuwerten, um die Stromerzeugung der Erneuerbaren-Energie-Anlagen aufnehmen zu können.

Dadurch ist der Ausbau des Stromnetzes in Deutschland, besonders der Bau von Stromautobahnen von Norden nach Süden enorm wichtig. Der Ausbau ermöglicht die Verteilung des Stroms aus erneuerbaren Energien.