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Um die Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen ist es notwendig Leitungen von den Kraftwerken zum Verbraucher zu legen. Über weite Distanzen wird in Deutschland die Energie mittels Dreiphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von bis zu 400 kV übertragen. Erst kurz vor dem Verbraucher wird er auf die bekannte Niederspannung von 230 V Einphasenwechselstrom bzw. 400 V Dreiphasenwechselstrom transformiert. In anderen Ländern sind auch andere Spannungen oder Frequenzen möglich. Weit verbreitet ist auch das System mit 110 V Netzspannung und einer Frequenz von 60 Hz (insbesondere in Nordamerika).
Dabei werden Leistungen von bis zu 600 MW übertragen. Um diese Leistung zu übertragen wird entweder eine hohe Spannung oder ein hoher Strom benötigt (siehe: Leistung (Physik)). Die Übertragung mit Hochspannung hat sich aus verschiedenen Gründen durchgesetzt, weil
Diese Betreiber sind Mitglieder im UCTE und somit auch am europäischen Verbundnetz beteiligt.
Neben diesen vier Netzbetreibern gibt es noch um die 900 weitere Netzbetreiber, die auf regionaler Ebene agieren.
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2 Verbundnetz 3 Verteilung 4 Netz der Bahn 5 Bezeichnung |
Das Höchstspannungsnetz ist ein Übertragungsnetz. Es verteilt die größtenteils von Atom- und Kohlekraftwerken eingespeiste Energie landesweit an Transformatoren die nahe an den Verbrauchsschwerpunkten liegen. Diese Kraftwerke übernehmen die Grundlastversorgung. Auch ist es an das internationale Verbundnetz angeschlossen.
Das Hochspannungsnetz sorgt für die Grobverteilung von elektrischer Energie. Leitungen führen hier in verschiedene Regionen, Ballungszentren oder große Industriebetriebe. Abgedeckt wird ein Leistungsbedarf von 10 bis 100 MW.
Das Mittelspannungsnetz verteilt den Strom an die Transformatorstationen des Niederspannungsnetzes oder Einrichtungen wie zum Beispiel Behörden, Schulen oder Fabriken. Stadtwerke, die ebenfalls Kraftwerke, oft auch mit Kraft-Wärme-Kopplung betreiben, speisen ihren Strom in dieses Netz.
Die Niederspannungsnetze sind für die Feinverteilung zuständig. Der Strom wird auf 230 oder 400 V transformiert und damit werden Haushalte, Industrie, Gewerbe und Verwaltungen versorgt.
In einem Verbundnetz werden Kraftwerke und Abnehmerzentren zusammengefasst. Sie stellen somit den Gegenpol zu Inselnetzen dar.
Durch ein Verbundnetz ergeben sich Vorteile
Die elektrische Energie kann in diesen Größenordnungen nur kabelgebunden Übertragen werden. Für diese Aufgabe stehen Freileitungen und Kabel zur Verfügung. Hierbei haben beide Systeme vor und Nachteile.
Für die Freileitung sprechen die geringeren Kosten, die leichtere Lokalisierbarkeit und Behebbarkeit von Fehlern. Dem gegenüber sind die Leitungen größeren Umwelteinflüssen ausgesetzt, wirken sich störend auf das Landschaftsbild aus und können eine Gefahrenquelle für Menschen und Maschinen darstellen. (Klettern auf Strommasten).
Kabel haben einen geringeren Platzbedarf, sind vor Umwelteinflüssen besser geschützt und sind bei der Bevölkerung mehr Akzeptiert. Sie zeichnen sich auch durch hohe Kosten, hohen Wartungsaufwand bei Defekten aus und es gibt technische Probleme wenn Hochspannungsleiten gewissen längen überschreiten. Beispielhaft ist hier die Wärmeabfuhr, die bei Freileitungen durch die umgebende Luft gewährleistet ist, bei Kabeln hingegen nicht.
Ein weiteres Energieversorgungsnetz in Deutschland betreibt die Bahn. Die DB Energie betreibt das größte zusammengeschaltete 110 kV Netz in Deutschland. Das Freileitungsnetz hat eine Länge von ca. 7600 km. Im Gegensatz zum nationalen Verbundnetz beträgt die Netzfrequenz 16 2/3 Hz und es wird Einphasenwechselstrom verwendet. An 171 Unterwerken wird die Spannung auf 15 kV transformiert und in die Bahnoberleitung eingespeist. Die DB Energie betreibt eigene Kraftwerke zur Abdeckung der Grund- und Mittellast. Die Energie für die Spitzenlast wird aus dem nationalen Energienetz bezogen.
Es gibt verschiedene gebräuchliche Bezeichnungen für das Stromnetz:
Energieverbundnetz, Stromverbundnetz, Elektroenergienetz,
Energieversorgungsnetz, Stromversorgungsnetz, Elektrizitätsnetz (gibt es auch die korrekte Bezeichnung?)
Prinzipiell ist ein Stromnetz ein weit gefasster Begriff und bezeichnet in der Physik ein Netzwerk von elektrischen Stromleitungen. Die physikalischen Gesetze in diesen Netzen werden durch die Kirchhoffschen Regeln beschrieben.
(bitte die Diskussion beachten! Diskussion:Stromnetz)
Aufgaben der verschiedenen Netze
Verbundnetz
Durch ein Verbundnetz ergeben sich auch Probleme, so muss bei der Nutzung von Wechselstrom darauf geachtet werden, dass alle Kraftwerke Strom mit der gleichen Frequenz einspeisen. In Europa ist dieses vor allem ein Problem, wenn elektrischer Strom aus UCTE Mitgliedsnetzen genutzt werden soll, da hier meist größere Frequenzschwankungen aufweisen, als im UCTE Netz zulässig. Abhilfe schafft hier die Umrichtung Wechselstrom - Gleichstrom - Wechselstrom.Verteilung
Netz der Bahn
Bezeichnung