Allgemeine Energietechnik – Energietransport

Energietransport

Die meisten Energieträger sind speicherbar, d.h. sie können gefördert oder abgbaut werden, wie z.B Erdöl oder Braunkohle. Der Transport dieser beiden Energieträger kann per Pipeline, Schiff oder LKW erfolgen. Diese Energieträger können zwischengelagert werden, z.B. im Öltank im Keller und stehen nach Bedarf zur Verfügung.

Energietransport am Beispiel elektrischer Energie

Elektrische Energie kann nicht gespeichert werden, sie muss in dem Augenblick ‚erzeugt‘ werden, in dem sie auch ‚verbraucht‘ wird. Da die Kraftwerke meist nicht dort stehen, wo die Verbraucher sind, muss die elektrische Energie oft über weite Strecken transportiert werden. Das gilt sowohl für die (auslaufenden) Kernkraftwerke, die an Flüssen zur Kühlung abseits großer Städte gebaut worden, für konventionelle Kohlekraftwerke, als auch z.B. für die Offshore-Windparks in der Nordsee.

Aussichten

Die elektrische Energieversorgung steht vor großen Entwicklungen. Lange Zeit war das Versorgungsystem ein Verteilsystem von großen und mittleren Kraftwerken zu den Verbrauchern. Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien kommen auf das Versorgungssystem neue Aufgaben zu.

Auf einem Einfamilienhaus kann eine Photovoltaikanlage auf dem Dach bis zu einer Leistung von 15 kW_peak installiert werden. Diese Energie muss ins öffentliche Netz eingespeist werden. Eine Durchschnittliche Wohneinheit verfügt über eine installierte Leistung von 14,5 kW. Zum einen wird die Versorgungsleitung bei Sonne zur Entsorgungsleitung, zum anderen muss sie ggf. größer dimensioniert werden.

Die erneuerbaren Energien stehen nicht rund um die Uhr zur Verfügung, bei Windflaute und Dunkelheit brechen die regenerativen Energien stark ein, z.B. auch bei einer partiellen Sonnenfinsternis. Hier muss die elektrische Energie entweder aus anderen Regionen bezogen werden (regenerativ) oder sie muss von konventionellen Kraftwerken (fossil) bereitgestellt werden. Damit ändert sich die Stromflussrichtung auf den Leitungen, alle Komponenten der Übertragungstechnik müssen dafür ausgelegt werden.

Des weiteren kommt auf das öffentliche elektrische Energieversorgungsnetz die E-Mobilität zu, E-Autos werden im öffentlichen Raum, z.B. an der Straße, aufgeladen. Die dazu erforderliche Leistung muss installiert werden. Hierfür sind große Investitionen nötig.

Um den Transport der elektrischen Energie über große Entfernungen möglichst effizient zu gestalten, wird zunehmend auf die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) gesetzt. Dies ist erst mit modernen Hochleistungsthyristoren möglich. Mit der HGÜ können die Stromtrassen auch unterirdisch verlegt werden, Netzplanung und –Ausbau sind im Gang. Auch hier sind große Investitionen notwendig.

Informieren Sie sich auf den Seiten der Bundesnetzagentur über den Netzausbau.

Allgemeine Energietechnik – Energietransport – Leitungsverluste

Der Transport der elektrischen Energie ist leitungsgebunden, alle elektrischen Leiter haben aber einen ohmschen Widerstand, der für Leitungsverluste verantwortlich ist. Diese Verluste sind umso kleiner, je höher die Spannung ist. Dies soll an einem Beispiel aufgezeigt werden.

Leitungsverluste

Höchstspannungsleitung – Hochspannungsleitung

Zwischen zwei Umspannwerken die 200 km weit voneinander entfernt liegen, soll eine elektrische Leistung  von P = 500 MW übertragen werden. Dazu wird eine Freileitung gebaut, die Leiterseile bestehen aus Stahl und Aluminium und haben einen Querschnit A = 350 mm², der spezifische Widerstand beträgt  = 0,03 mm²/m.

Es soll die Verlustleistung P_V für eine Höchstspannungsleitung (380 kV) und für eine Hochspannungsleitung (110 kV) ermittelt werden.