Grundlagen moderner Technik

Das Themengebiet der Energietechnik ist ausgesprochen komplex und umfangreich. Damit die Inhalte dieser Seite auch von nicht technisch ausgebildeten Lesern verstanden werden kann, sollen in dieser Rubrik wichtige Grundlagen der Elektro- und Energietechnik als Hilfe dienen.

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Der Stromkrieg um 1890

Um 1890 begann sich in den USA die Elektrifizierung der Städte und vor allem der Industrien durchzusetzen. Marktführer war der Erfinder Thomas Alva Edison mit seiner Firma Edison General Elektric, der ein 110V-Gleichspannungsnetz etablieren wollte. Sein Konkurrent George Westinghouse, der unter anderem von Nicola Tesla beraten wurde, erkannte jedoch die Schwierigkeiten, die eine Energieübertragung bei einer so geringen Spannung mit sich bringen musste. Je mehr Leistung das Netz lieferte, umso höher war der Stromfluss in den Kabeln und somit auch der Spannungsabfall allein am Transportweg. Um eine flächendeckende Versorgung zu gewährleisten, müssten sehr viele ortsnahe Kraftwerke errichtet werden. Für die gängige Praxis war diese Lösung also allein aus technischer Sicht untauglich.

Edison hatte jedoch viel zu verlieren. Für ihn ging es um die Marktführerschaft und um gewaltige Summen Geld. So schreckte er auch nicht vor ausgesprochen grenzwertigen und moralisch fragwürdigen Aktionen zurück, um die Gefährlichkeit des von Westinghouse und Tesla favorisierten Wechselstroms zu belegen. Öffentlich lies er Tiere mit Strom töten und auch die erste Hinrichtung auf dem elektrischen Stuhl in den USA hatte in erster Linie den Hintergrund, Wechselstrom im Bewusstsein der Menschen zu verteufeln. Im Zusammenhang mit Hinrichtungen auf dem Elektrischen Stuhl sprach man schon sehr bald von "to be westinghoused". Man zog den Namen Westinghous' im Misskredit, obwohl die Entwicklung dieser Hinrichtungsmethode durch Edison vorangetrieben wurde.

Edison beschränkte zudem die Nutzung der Glühlampen auf bestimmte Netze. Hier setzte er vor allem auch auf den Patentschutz seiner Glühlampe, deren Einsatz er in Wechselstromanlagen nicht gestattete. Westinghouse und Tesla mussten also ausgesprochen kurzfristig alternative Möglichkeiten finden. Er hatte damit insgesamt scheinbar einen großen Vorsprung in diesem Wirtschaftskrieg, zumal die Wechselstromtechnik noch nicht hinreichend erforscht war und auch die ersten Transformatoren gerade erst entwickelt wurden.

Jedoch Wechselstrom setzte sich am Ende durch, denn durch Transformation konnte die am Generator erzeugte Spannung um ein Vielfaches herauf gesetzt werden. Bei gleicher Leistungsaufnahme auf der Verbraucherseite reduzierte sich somit der Strom in der Leitung und damit die Verluste bei der Übertragung erheblich. Heute erfolgt die Übertragung auf weite Strecken mit mehreren hunderttausend Volt und damit weitgehend verlustarm. Dennoch: Edisons Grundidee einer Gleichstromübertragung wird wieder populär, da mittlerweile auch Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungen (HGÜ) möglich sind, mit deren Hilfe die Nachteile des Wechselstroms (z.B.: Dielektrizitätsverluste und der so genannte Skineffekt insbesondere bei Seekabeln) umgangen werden können. Auch die Idee, dezentraler Kraftwerke nimmt mit der Energiesystemtransformation hin zu regenerativen Energieträgern wieder praxisnahe Gestalt an. Dächer sind nun Kraftwerke und arbeiten zudem ohne Lärmbelästigung und emissionsfrei. Auch Photovoltaik-Anlagen liefern zunächst – wie auch seinerzeit Edisons Generatoren – Gleichstrom. Für die Übertragung elektrischer Energie über größere Distanzen und zur Einspeisung in das öffentliche Verteilnetz werden jedoch wieder Wechselrichter eingesetzt, um den netztypischen Wechselstrom zu erzeugen.

(rs/02-2012)