Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Die Verteilung des in den Kraftwerken erzeugten elektrischen Stroms erfolgt über das Stromnetz. Das europäische Stromnetz ist als Verbundnetz gestaltet. Im Verbundnetz ist eine Vielzahl unterschiedlicher Kraftwerke und Verbraucher zusammengeschlossen.

Spannungsebenen

Das Stromnetz in Deutschland weist unterschiedliche Spannungsebenen auf: Nieder-, Mittel-, Hoch- und Höchstspannung. Die einzelnen Spannungsebenen sind durch Transformatoren miteinander verbunden.

Durch Hoch- und Höchstspannung lassen sich große Leistungen über größere Entfernungen bei relativ geringen Leitungsverlusten übertragen. Eine Vergrößerung der Spannung bewirkt, dass die Stromstärke bei gleichbleibender Leistung abnimmt. Je kleiner die Stromstärke, desto kleiner ist die Verlustleistung der Leitung. Die regionale Versorgung erfolgt auf Hoch- und Mittelspannungsebene, Ortsnetze werden mit Niederspannung ausgeführt.

Niederspannung (230/400 V): Haushalten, kleine Gewerbebetriebe und landwirtschaftliche Betriebe werden mit Niederspannung aus relativ kleinen, regionalen Netzen versorgt. Auf dieser Spannungsebene erfolgt teils auch eine Einspeisung Erneuerbarer Energien, z.B. Strom aus kleinen Solaranlagen.
Mittelspannung (6 bis 60 kV): Mit Mittelspannung werden regionale und große städtische Verteilnetze betrieben, außerdem erfolgt auf dieser Spannungsebene die Versorgung von Industrie- und größeren Gewerbebetrieben sowie die Einspeisung Erneuerbare Energien, z.B. Strom aus Biomasse(heiz)kraftwerken.
Hochspannung (110 kV): Mit Hochspannung werden regionale und große städtische Verteilnetze betrieben, sie dient der Übertragung der elektrischen Energie zu Verbrauchszentren (z.B. lokale Stromversorger, Industriebetriebe).
Höchstspannung (220/380 kV): Der überregionale Stromtransport geschieht in den Übertragungsnetzen auf Höchstspannungsebene. Hier erfolgt der Transport der elektrischen Energie über große Entfernungen vom Großkraftwerk zu Umspannanlagen nahe den Verbrauchsschwerpunkten, insbesondere die Versorgung regionaler Stromversorger und sehr großer Industriebetriebe, außerdem wird auf dieser Spannungsebene der grenzüberschreitende Stromhandel abgewickelt.

Entwicklung der Stromversorgung

Die Versorgung mit elektrischem Strom, wie wir sie heute kennen, begann in Deutschland Ende des 19. Jahrhunderts. Um 1880 wurden vereinzelt erste mit Wasser- oder Dampfkraft angetriebene Generatoren installiert; sie lieferten Strom für Galvanisierbetriebe und für die elektrische Beleuchtung (in Bayern z.B. Linderhof 1878, Nürnberg 1882). Durch diese ersten Demonstrationsanlagen und durch werbewirksame Ausstellungen - u.a. Paris (1881), München (1882), Wien (1883) - wurde das breite Publikum auf die neue Technik der Elektrizitätserzeugung und -verteilung aufmerksam.

In der Folge entstanden Insellösungen, so genannte „Blockkraftwerke", die ausgewählte Kundengruppen mit Gleichstrom für Licht, teilweise auch schon für Kraftzwecke versorgten. Erzeugt wurde der Strom mit Wasser- oder Dampfkraft, der Lastausgleich erfolgte durch Stromspeicher, die beim Erzeuger aufgestellt waren. 1909 gab es in Bayern bereits rund 2.200 Elektrizitätserzeugungsanlagen, davon arbeitete die eine Hälfte mit Wasserkraft, die andere mit Dampfkraft. Allerdings war die Leistung der Kraftwerke noch sehr klein; bei den Wasserkraftanlagen lag sie im Durchschnitt um 40 kW, bei den Dampfkraftanlagen um 150 kW.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts bekamen die gerade erst entstandenen kleinen Kraftwerke Konkurrenz durch große Elektrizitätswerke. In Bayern wurden um 1910 erste Dampfkraftwerke großer Leistung realisiert, z.B. Ponholz (1910), Nürnberg (1913), finanziert von kapitalkräftigen privaten Investoren. Der Drehstrom, den man mit den neuen Großanlagen erzeugte, wurde mittels Fernleitungen zu den Verbrauchern geleitet. Dazu wurden so genannte Überlandwerke gegründet, die mit dem Aufbau einer flächigen Stromversorgung für private, kommunale, gewerbliche und industrielle Kunden sowie für die Landwirtschaft begannen.

Nach dem Ersten Weltkrieg und dem erfahrenen Mangel an Heizmitteln, Brenn- und Kraftstoffen bestand in der Bevölkerung ein starkes Interesse an einer weitergehenden Versorgung mit elektrischem Strom. Es wurde der Ausbau der bis dahin nicht nutzbaren großen Wasserkräfte vorangetrieben, und es wurden neue Kohlekraftwerke gebaut. Die Überlandwerke lösten zunehmend die kleinen Elektrizitätswerke ab; damit ließen sich Kosten senken und auch weniger dicht besiedelte Gebiete erschließen; eine Entwicklung, die durch gesetzliche Begrenzung der Einspeisung und Durchleitung ab 1935 unterstützt wurde. Das Angebot förderte die Nachfrage: Verfügten 1925 rund 45 % der Einwohner des rechtsrheinischen Bayern über einen Stromanschluss, waren es 1943 bereits rund 85 %.

Nach dem Zweiten Weltkrieg, im Zuge von Wiederaufbau und Wirtschaftswunder, nahm die Nachfrage nach elektrischem Strom weiter zu, insbesondere stieg jetzt auch der Bedarf der Industrie. Es entstanden einzelne weitere große Wasserkraftwerke, seit den 1960er Jahren neben neuen Kohle- auch Ölkraftwerke, schließlich Gas- und Atomkraftwerke. Gegenwärtig weist das Stromnetz in Bayern eine Länge von rund 310.000 km auf, das deutsche Stromnetz ist rund 1,7 Mio. km lang.

Elektrische Energie hat sich als bequem und sicher zu handhabende Energieform für Haushalte, Gewerbe, Industrie und Landwirtschaft erwiesen. Entsprechend stark gestiegen ist die Nachfrage seit der Gründung der ersten Elektrizitätswerke. In der gewerblichen Wirtschaft und in der Industrie hat der elektrische Strom andere, weniger bequem nutzbare Energieformen für die Kraftbereitstellung innerhalb weniger Jahrzehnte abgelöst (z.B. dezentrale Dampfkraft, Dieselmotore, kleine Wasserkraft). Der Strom wurde seit den 1920er Jahren zum wesentlichen Motor der wirtschaftlichen Entwicklung. Eine wichtige Voraussetzung für diese Entwicklung waren allerdings die nur scheinbar unbegrenzt vorhandenen fossilen Rohstoffe, die aus technischen und wirtschaftlichen Gründen bevorzugt in Großkraftwerken genutzt wurden.  Mit den regional verfügbaren Erneuerbaren Energien, deren Netzzugang mit dem Stromeinspeiungsgesetz und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz geregelt wurde, tritt jetzt (wieder) eine dezentrale Komponente hinzu.

Verbundnetz

Die Bereitstellung elektrischer Energie wird vom Verbraucher bestimmt. Elektrische Energie muss zum gewünschten Zeitpunkt in der benötigten Menge mit der gewünschten Leistung zur Verfügung gestellt werden. Eine Speicherung elektrischer Energie ist begrenzt möglich, dazu muss sie jedoch mitunter in eine andere Energieform überführt werden, z.B. potenzielle Energie bei Pumpspeicherkraftwerken.

Im modernen Verbundnetz ist eine Vielzahl unterschiedlicher Kraftwerke und Verbraucher zusammengeschlossen. Dadurch können statistische Bedarfsschwankungen in gewissem Umfang ausgeglichen werden. Dies geschieht durch so genannte Primär- und Sekundärregelung.

Primärregelung: Erfahrungswerte und Prognosen führen zum Bedarfsprofil. Diesem und dem tatsächlichen Bedarf entsprechend werden Kraftwerke automatisiert zur Netzfrequenzregelung zu- oder weggeschaltet. Dabei ist u.a. der Kraftwerkstyp entscheidend.
Sekundärregelung: Der Betrieb der einzelnen Kraftwerke erfolgt u.a. nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

In Deutschland wird die Grundlast (bis 40 GW) abgedeckt durch Kraftwerke, die relativ hohe Investitionen aufweisen, insbesondere Kernkraftwerke, Braunkohlekraftwerke, Laufwasserkraftwerke sowie zunehmend durch Windenergie, Fotovoltaik und Biomasse. Die Mittellast decken u.a. Steinkohlekraftwerke, die Spitzenlast (bis 80 GW) wird durch Kraftwerke gedeckt, die relativ hohe Betriebskosten aufweisen, u.a. Gasturbinen, Gas- und Ölkraftwerke, Kombikraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke.

Regelbare Biomasse?

Die fluktuierende Strombereitstellung von Erneuerbaren Energien erfordert zukünftig besondere Lösungen zur Abstimmung von Stromerzeugung, -transport und –verbrauch im Gesamtsystem. Denkbare wäre es z.B., dass Lastspitzen gesenkt werden (Nachfragemanagement), dass viele Kraftwerke zu einem so genannten virtuellen Kraftwerk zusammengeschlossen werden und dass z.B. die Stromerzeugung mittels Biomasse flexibel auf den Bedarf reagiert.

Die flexible Stromerzeugung mittels Biomasse steht allerdings teilweise im Konflikt mit der Nutzung der bei der Stromerzeugung anfallenden Wärme. Erforderlich ist mitunter eine zumindest teilweise Entkopplung von Stromerzeugung und Wärmebereitstellung z.B. mittels (großer) Wärmespeicher. Zudem sind Biomasse(heiz)kraftwerke auch aus technischen Gründen nur in begrenztem Umfang regelbar.

 

 


Cookies erleichtern die Bereitstellung unserer Dienste. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Cookies verwenden.
Ok