Niederspannung, Mittelspannung, Hochspannung, Höchstspannung
Als Einstieg in das Thema ist es wichtig zu verstehen, welche Spannungsebenen es im Stromnetz gibt. In Deutschland gibt es vier Spannungsebenen, die sich theoretisch noch weiter untergliedern lassen. Andere Länder haben teilweise noch mehr Spannungsebenen. In Deutschland sind jedoch, wie gesagt, vier Spannungsebenen relevant, die mitsamt ihren Spannungsgrößen in 1.000 Volt bzw. Kilovolt (kV) im Folgenden aufgeführt sind.
Niederspannung (unter 1 Kilovolt)
Das Niederspannungsnetz sorgt für Strom in Dörfern oder Städten. Im Netz mit Niederspannung wird Strom vom örtlichen Netztransformator zu kleinen Gewerbebetrieben, Supermärkten, Straßenlaternen, Haushalten etc. befördert. In Deutschland kommt in Haushalten standardmäßig 230-Volt-Strom aus der Steckdose. Das ist auch die Spannungsebene für die Photovoltaik-Stromeinspeisung.
Mittelspannung (1 kV bis 110 kV)
Das Mittelspannungsnetz verbindet größere Betriebe, die Industrie und auch größere Ortsnetze mit den Umspannwerken. Dabei ist es nicht selten, dass viele Industrieunternehmen ihre eigenen Mittelspannungstransformatoren betreiben, um den Strom passend für ihren Betrieb herunterzutransformieren.
Hochspannung (110 kV bis 380 kV)
Im Hochspannungsnetz wird der Strom via Hochspannungsleitungen über weite Distanzen transportiert. Häufig wird für die Übertragung auf dieser Spannungsebene eine Spannung von 220 kV oder 380 kV genutzt.
Höchstspannung (über 380 Kilovolt)
Das Höchstspannungsnetz ist eine der wichtigsten Spannungsebenen. Es überträgt Strom über weite Entfernungen und wird deshalb auch „Stromautobahn“ genannt. Im Bereich der Höchstspannung wird zum Beispiel Strom von Windkraftanlagen aus Offshore-Windparks in der Nordsee bis nach Süddeutschland transportiert – dann allerdings per Gleichstrom über sogenannte Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ).
Wie lässt sich Strom umspannen & die Spannungsebene wechseln?
Innerhalb des Stromnetzes sind ganze Umspannwerke nötig, um Strom sicher und effizient auf eine andere Spannung zu transformieren. Das wichtigste elektrotechnische Bauteil, das zur Veränderung der Spannung eingesetzt wird, ist der Transformator (kurz: Trafo). Er wandelt Strom von einer Spannungsebene in eine andere um und kann dabei sowohl auf- als auch abwärts transformieren. Die übertragene Stromleistung bleibt dabei gleich, jedoch ändert sich neben der Spannung auch die Stromstärke.
Ebenso wie Umspannwerke enthalten auch viele elektrische Geräte Trafos, um die Spannung hoch- oder herunterzusetzen, wenn die Spannung für den Betrieb des Geräts nicht mit der Spannung aus der Steckdose übereinstimmt.
So übernimmt beispielsweise das Handyladegerät die Funktion der Transformation, da die 230 Volt aus der Steckdose viel zu hoch für ein Handy sind und deshalb auf maximal 6 Volt runtertransformiert werden müssen.
Übrigens: Beim umgangssprachlichen Begriff „Starkstrom“ handelt es sich um 400-Volt-Drehstrom, der an Steckdosen mit drei Polen erkennbar ist. Er wird zum Beispiel zum Betrieb von elektrischen Küchenöfen oder leistungsstarken Bau- und Gartengeräten benötigt. Mehr über die verschiedenen Stromarten erfahren Sie in unserem Beitrag zu Gleichstrom vs. Wechselstrom.
Warum braucht es verschiedene Spannungsebenen?
Strom kann nicht überall mit der gleichen Spannung übertragen werden, aber warum? Dafür müssen wir die physikalischen Zusammenhänge zwischen Stromleistung (Watt), Stromspannung (Volt) und Stromstärke (Ampere) verstehen.
Da die Stromleistung das Produkt aus Stromspannung und Stromstärke ist, muss sich bei gleichbleibender Stromleistung die Stromstärke verringern, wenn die Stromspannung erhöht wird. Das ist hilfreich, da bei steigender Stromstärke auch die Energieverluste steigen, die als Wärme an die Umgebung abgegeben werden. Zusätzlich können die Kabel und Leiter kleiner ausgelegt werden, wenn die Stromstärke geringer ist.
Eine höhere Spannung hilft also dabei, die Stromstärke gering zu halten, um so Stromverluste zu verringern und Kosten für dickere Kabel zu sparen. Einen Nachteil gibt es jedoch: Durch die hohe Spannung steigen auch die Sicherheitsanforderungen. Damit es nicht zu Überschlägen zwischen Bauteilen oder gar auf Personen kommt, werden Sicherheitsabstände festgelegt und schützende Isolationen der Leitungen vorgenommen.
Übrigens: Meist findet die Übertragung von Strom mithilfe von Strommasten und Freileitungen statt, weil Erdkabel aufwendiger zu verlegen sind und zusätzliche Belastungen im Netz verursachen können. Bei Freileitungen dominieren Hoch- und Höchstspannung, da der damit verbundene geringere Materialaufwand zu geringerer Traglast der Seile und Masten führt.
Tipp: Noch mehr über das Zusammenspiel von Stromleistung (Watt), Stromspannung (Volt) und Stromstärke (Ampere) sowie die Formeln zur Berechnung dieser erfahren Sie in unserem Beitrag zu den wichtigsten Stromeinheiten.
Der Weg des Stroms – vom Kraftwerk bis zur Steckdose
Um noch genauer zu verstehen, warum wir verschiedene Spannungsebenen im Stromnetz brauchen, hier eine kleine Abfolge, welchen Weg der Strom von seiner Erzeugung bis zur Steckdose zurücklegt:
- Erzeugung: Strom wird in Kraftwerken o. Ä. generiert. Er verlässt die Anlagen auf unterschiedlichen Spannungsebenen und wird vor Ort per Transformator an die Spannung des entsprechenden Verteil- oder Übertragungsnetzes angepasst.
- Transport: Für den verlustarmen Transport über weite Strecken wird der Strom meistens auf Hoch- oder Höchstspannung hochgespannt. Die Bremer Kraftwerke speisen zum Beispiel direkt ins Verteilnetz mit einer Hochspannung von 110 kV ein.
- Regionale Verteilung: In Umspannwerken wird der Strom mithilfe von Transformatoren nach und nach heruntergespannt, bis er die gewünschte Spannung hat.
- Ortsnetztransformator: Im Ortsnetztransformator wird der Strom aus dem Mittelspannungsnetz auf eine Spannung von 230 Volt (oder 400 Volt) heruntergespannt.
- Haushalt: Im privaten Haushalt kommt so Strom mit 230 Volt Spannung aus der Steckdose.
Übrigens: Strom, der sich innerhalb der Nieder-, Mittel- und Hochspannung bewegt, wird über das Verteilnetz geregelt, die Stromübertragung mit Höchstspannung läuft über das Übertragungsnetz. Warum dafür Kosten anfallen, was genau diese Kosten abdecken und wer die Übertragungsnetze betreibt, erfahren Sie in unserem Beitrag zu Netzentgelten.
Falls Sie noch mehr Informationen zu den verschiedenen Spannungsebenen brauchen oder zuverlässigen Strom aus unserem Netz für Ihr Unternehmen suchen, sind Sie bei uns genau richtig. Hier finden Sie swb-Strom aus Niederspannung und swb-Strom aus Mittelspannung für Ihr Gewerbe oder Ihre Industrieanlagen.
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