STROM

Leistung und
Energie
Leistungsgrößen:
1 W = 1 Watt (Taschenlampe)
100 W kurzzeitige Leistungsabgabe eines
Menschen, typ. Leistungsbedarf eines PC
1 kW = 1.000 W (Kilowatt, Leistungsbedarf einer
kleinen Herdplatte)
1 kW = 1,36 PS
1 MW= 1.000 kW = 1.360 PS (Windkraftanlage,
Schiffsmaschine)
1 GW = 1.000 MW = 1 Million kW (Großkraftwerk)
Energie:
1 Ws = 1 J (Wattsekunde, Joule)
1 kWh = 3.600 kJ (1 Kilowattstunde = 860 kcal
“Kilokalorien”)
1 kWh erwärmt 10 Liter Wasser um 86 °C (= 86 K)
10 kWh Energieinhalt von 1 Liter Diesel oder
100 kg Li-Ionen-Batterie (voll geladen)
Durchschnittlicher Pro-Kopf-Strombedarf in
Deutschland:
0,9 kW x 24 Stunden = 22 kWh Tagesbedarf oder
7.900 kWh pro Jahr
Der Energieinhalt (Heizwert, Verbrennungswärme)
von einem Liter Heizöl, Diesel oder Speiseöl und
1 m³ Erdgas beträgt jeweils ca. 10 kWh. Wenn der
bei einer Verbrennung entstehende Wasserdampf
kondensiert wird, können zusätzlich circa 5% an
Wärme gewonnen werden („Brennwert“).
Täglicher Energiebedarf an Nahrungsmitteln
für einen Menschen von 70 kg:
Bei Büroarbeit: ca. 2.400 kcal/d ~ 10.000 kJ/d ~
2,8 kWh/d (Energiebedarf pro 24 Stunden).
Diese Energie pro Tag (24 h) entspricht einer
mittleren Leistung von 117 Watt.
Bei Schwerarbeit, hartem Training:
3.500 kcal/d ~ 14.700 kJ/d ~ 4 kWh/d
Das entspricht einer über 24 h gemittelten
Leistung von 167 Watt.
Die Großkraftwerke sind derzeit noch die wichtigsten
Produzenten von elektrischer Energie in
Deutschland. Ein Großkraftwerk kann mehr als
ein Gigawatt (1 GW) elektrischer Leistung in
das Höchstspannungsnetz einspeisen.
1 GW entspricht 1.000.000 kW, also 1 Million
Kilowatt. Damit deckt ein Großkraftwerk den
mittleren Bedarf von mehr als einer Million
Bürgern. In Deutschland gibt es über 120 Kraftwerke,
die fossile Energieträger, also Kohle und
Gas nutzen. Darunter sind ca. zwanzig mit einer
Leistung über 1 GW.
Bisher ist es mit dieser Technik auch bestens
gelungen, die Wünsche der Kunden zu befriedigen.
Strom ist für die Endkunden eine
besonders saubere Energieform, ohne Schmutz
und Abgase, doch ist die umweltfreundliche
Produktion von Strom eine sehr komplexe
Aufgabe. Inzwischen wird das gesamte System
umgebaut, weil viele Kunden fordern, dass ihr
Strom möglichst ökologisch produziert werden
soll. Dabei darf die zuverlässige Verfügbarkeit
natürlich nicht in Frage gestellt werden.
1 Esslöffel Kohle pro Minute und
Person
Wer das Lebensmittel Rapsöl als
Biosprit einsetzt, tankt mit einer Tankfüllung
von 56 Litern (560 kWh) so viel
Energie, dass man damit den gesamten
energetischen Tagesbedarf von
200 Menschen decken könnte.
Die beste Steinkohle hat einen Wärme-Energieinhalt
von 8 Kilowattstunden pro Kilogramm
(8 kWh/kg). Ein Kraftwerk mit einem Wirkungsgrad
von 40% kann daraus etwa 3,2 kWh an
elektrischer Energie erzeugen. Eine kleine
Rechnung zeigt: Wenn ein Kraftwerk 1 GW
elektrische Leistung ans Netz abgibt, muss es
in jeder Minute rund 5.000 kg Kohle (fein gemahlen)
verfeuern. Weil solch ein Großkraftwerk
über eine Million Menschen mit Strom versorgen
kann, sind das pro Kopf nur
erstaunlich winzige 5 Gramm Kohle
pro Minute (1 Esslöffel).
Es bereitet Schwierigkeiten, Faktoren
wie „1 Million“ oder „1 Milliarde“
in ihrer Bedeutung zu begreifen. Leider
ist ein Verständnis der Energieversorgung
ohne sie nicht möglich.
Ein eindrucksvolles Bild bieten die
gigantischen Braunkohlebagger
im Rheinischen Revier mit ihren
riesigen Schaufelrädern, bei denen
jede Schaufel größer als eine PKW-
Garage ist. Wer sie in Betrieb sieht
und sich vergegenwärtigt, dass
solch ein Ungetüm notwendig ist,
um ein Kraftwerk zu füttern, kann
sich die Dimensionen der großen Kraftwerke
gut veranschaulichen. Einige Millionen Menschen
verlangen pro Kopf mindestens einen
„Esslöffel Kohle pro Minute“ – und das wird bei
der weniger energiereichen Braunkohle dann
schnell zu „einer Garage voll Kohle“, und zwar
alle paar Sekunden!
Zu den zahlreichen Kohlekraftwerken kamen
in Deutschland für viele Jahrzehnte 17 große
Kernkraftwerke mit elektrischen Leistungen im
Gigawatt-Bereich. Derzeit sind noch neun in
Betrieb.
Das Höchstspannungsnetz,
380 oder 220 kV, 36.000 km
5.000 kW
Das Stromnetz spielt eine Schlüsselrolle, denn
es bringt Erzeuger und Kunden zusammen. Es
ist in eine klare Hierarchie gegliedert. Die oberste
und bestüberwachte Ebene ist das Höchstspannungs-
oder Übertragungsnetz. Es verbindet
die großen Stromerzeuger, die Großkraftwerke
und die großen Wasserkraftwerke sowie
einige Zusammenschlüsse leistungsstarker
Windkraftanlagen. Das Übertragungsnetz wurde
vor allem errichtet, um die deutschen Kraftwerke
zu verknüpfen und um Produktions- und
Bedarfsschwankungen ausgleichen zu können.
Außerdem ermöglichte es durch einige grenzüberschreitende
Verbindungen eine internationale
Zusammenarbeit sowie Unterstützung bei
Kraftwerksausfällen (Verbund-Aushilfe).
Inzwischen ist seine Bedeutung wesentlich
gewachsen, denn es dient auch dem länderübergreifenden
Handel mit elektrischer Energie
innerhalb Europas, so dass man von einem europäischen
Übertragungsnetz sprechen kann.
Das Höchstspannungsnetz besteht fast ausschließlich
aus Freileitungen. Man erkennt es an
den bis zu 90 m hohen, riesigen Masten und den
vier Meter langen Isolatoren, an denen die Leiterseile
hängen. Es wird bei einer Spannung von
380 kV betrieben, ältere Verbindungen auch mit
220 kV. Mit den hohen Spannungen und Stromstärken
von bis zu 2720 Ampere pro Leiterseil-
Viererbündel kann man sehr hohe Leistungen
übertragen. Die maximale Stromstärke ergibt
sich jeweils aus der zulässigen Erwärmung der
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