Elektrische Energietechnik (»Starkstrom«)

Autor: Stefan Fassbinder

Elektrischer Strom wird für zwei grundverschiedene Dinge genutzt:

  • Zur Übertragung und Verteilung von Energie,
  • zur Übertragung und Verteilung von Daten, Nachrichten und Informationen.

Der erstgenannte Bereich wirkt heute oftmals etwas altbacken, herkömmlich und traditionsgeprägt. Er erfordert hohe Spannungen und starke Ströme, denn die übertragene Leistung errechnet sich aus Spannung mal Strom. Wie die Spannung diesen Strom dorthin zum Fließen bringt, wo die Energie gebraucht wird, ist und bleibt aber eine spannende und vielseitige Geschichte. Einige Grund legende Fakten dazu sowie aktuelle Trends und Tendenzen finden Sie unter Strom – nicht nur für Elektrofachkräfte, sondern auch für interessierte Laien und für Fachleute benachbarter Fachrichtungen.

Der zweite Bereich macht in den letzten Jahrzehnten zusehends mehr von sich reden und gilt als modern, wachstumsorientiert, zukunftsträchtig und wimmelt vor Innovationen. Dabei ist dies das ältere, das erste Anwendungsgebiet der Elektrizität überhaupt. Es begnügt sich mit kleinen, kleinsten, teilweise winzigen Spannungen und Strömen, doch auch die müssen erst einmal bereit gestellt werden. Ohne »Saft« läuft gar nichts. Damit sich die Zuwachsraten beim Bedarf nach elektrischer Energie auch nur halbwegs im Rahmen (z. B. des Kyoto-Protokolls) halten, ist eine Optimierung der Effizienz in den Anwendungstechniken dringend erforderlich. Mehr dazu unter Energie und Effizienz.

Leider bringen starke Ströme starke magnetische Felder mit sich. Hohe Spannungen sind gleichbedeutend mit starken elektrischen Feldern. In benachbarten Metallteilen erzeugen diese Felder wieder Spannungen bzw. Ströme. Gerade auf der Erzeugung solcher Felder und deren »Auffangen« und Rückverwandlung in Spannungen bzw. Ströme beruht aber die drahtlose Übertragung von Informationen. Wenn das alles gut geht, dann nennt man das elektromagnetische Verträglichkeit (EMV). Davon wird in letzter Zeit so viel geredet und geschrieben, dass man sofort weiß, wie viel hier im Argen liegt.

Das Thema Licht liegt dazwischen. Dass das Licht effizient brennt, also z. B. nur dann, wenn es gebraucht wird, ist das eine; dass es nicht flackert, nicht im unpassendsten Moment ausgeht und auch keine empfindlichen nachrichtentechnischen Einrichtungen und Betriebsmittel stört, ist das andere. Da wird Ihnen ein Licht aufgehen, wenn Sie lesen, was wir z. B. über den effizienten oder ineffizienten Betrieb von Leuchtstofflampen herausgefunden haben! Wir können Ihnen von vornherein versprechen, dass Sie hier etwas anderes lesen werden als auf 99,275% aller Webseiten und 98,775% aller Fachveröffentlichungen zum Thema effizientes Licht!

Damit Sie und Ihre Geschäftspartner diese Informationen optimal nutzen können, haben wir sie hier in elektronischer Form für Sie zur Verfügung gestellt,

denn was man schwarz auf weiß besitzt,
kann man getrost nach Hause tragen,
doch was man sich in Platten ritzt,
das kann man auch durch Netze jagen!

Bedauerlicherweise haben Strom und Zeit eines gemeinsam: Zeit lässt sich nicht lagern – Strom auch nicht. »Strom« soll hier vorerst umgangssprachlich als »elektrische Energie« verstanden werden. Für den Physiker ebenso wie für den Techniker ist dies natürlich nur ein Teil der Wahrheit. Wie oben erwähnt, gehören noch die Faktoren »Spannung« und »Zeit« dazu, ehe daraus Energie wird (Energie ist Leistung mal Zeit, und die elektrische Leistung errechnet sich aus Spannung mal Strom). So gesehen lässt sich Strom gerade so gut lagern wie Zeit, denn die ist hinterher immer vergangen – egal, wie man sie verbracht hat, genutzt oder ungenutzt.

So ähnlich ergeht es der elektrischen Energie auch. Die hat etwas von einer Sternschnuppe: »Ach, jetzt nicht; ich sehe sie mir morgen an«, das läuft nicht. Wenn man eine riesengroße Fotovoltaik-Anlage aufbaut und die Presse schreiben lässt »…erzeugt [im Sommer] so viel Energie wie x-1000 Haushalte [aber leider vorwiegend im Winter] verbrauchen«, hilft das nicht so viel wie es den Anschein hat. Auch wenn die Anlage am Tage so viel Energie erzeugt wie die Haushalte nachts verbrauchen, hilft das noch ebenso wenig. Kohle, Gas und Öl lassen sich auf Halde legen; elektrische Energie nicht.

Und noch etwas macht es der Elektrizität schwer: Um eine Kilowattstunde elektrischer Energie zu erzeugen, muss ein thermisches Kraftwerk etwa drei Kilowattstunden thermischer Energie einsetzen. Die anderen zwei Kilowattstunden gehen in der Regel (leider immer noch) verloren, verteilen sich also als Wärme auf Nimmerwiedersehen in der Umwelt. Die auch nur annähernd vollständige Ausnutzung des Brennstoffs misslingt. Sicher, »ein Bisschen Schwund ist immer«, sagt man, aber ist das nicht ein Bisschen viel?

Im Prinzip ja, aber gerade deswegen gilt die elektrische Energie als die wertvollste Form von Energie. In diesem Sinne steht »wertvoll« hier einerseits schlicht und ergreifend für »teuer«, aber elektrische Energie lässt sich auch mit beispielloser Leichtigkeit in jede andere Form von Energie umwandeln. Die (Rück-)Umwandlung des eben erst thermisch erzeugten Stroms in Wärme ist natürlich im Prinzip unwirtschaftlich, von ökologischen Aspekten ganz zu schweigen. Die Umwandlung in Bewegungsenergie, Licht und auch Schall, wo erforderlich (und sei es Ultraschall), ist sehr wirtschaftlich möglich. Auch gibt es Anwendungen, in denen Wärme sehr punktuell auf kleinsten Raum begrenzt oder bei extrem hohen Temperaturen benötigt wird. Hier kann es sein, dass die elektrische Erzeugung unter dem Strich sparsamer ist als beispielsweise auf direkte Art mit einer Flamme, oder die Anwendung ist anders gar nicht möglich, weil nur auf elektrischem Wege die hohe Temperatur zu erreichen und auf kleinsten Raum zu begrenzen ist, beispielsweise in der Medizintechnik.