„Stromnetz“ – Versionsunterschied

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==== Schweiz ====
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Das Schweizer Stromnetz ist von großer Bedeutung für den westeuropäischen Stromhandel; es dient traditionell als Drehscheibe für den Ausgleich von Spitzenbedarf und Spitzenproduktion der großen kontinentaleuropäischen Länder. Das Netz im engeren Sinne wurde 2006 aus den einzelnen [[Energieversorgungsunternehmen]] (EVU) ausgegliedert und in die Netzgesellschaft [[Swissgrid]] übergeführt.
Das Schweizer Stromnetz ist von großer Bedeutung für den westeuropäischen Stromhandel; es dient traditionell als Drehscheibe für den Ausgleich von Spitzenbedarf und Spitzenproduktion der großen kontinentaleuropäischen Länder. Das Netz im engeren Sinne wurde 2009 aus den einzelnen [[Energieversorgungsunternehmen]] (EVU) in sogenannte Grid Gesellschaften ausgegliedert und soll bis 2012 in den landesweiten Transportnetzbetreiber (TSO) [[Swissgrid]] überführt werden. Der Netzbetrieb für das Übertragungsnetz wird heute schon von der Swissgrid durchgeführt.


==== Österreich ====
==== Österreich ====

Version vom 18. November 2010, 14:54 Uhr

Prinzipiell ist ein Stromnetz ein weit gefasster Begriff und bezeichnet in der Physik ein Netzwerk elektrischer Stromleitungen. Die physikalischen Gesetze in diesen Netzen werden durch die Kirchhoffschen Regeln beschrieben.

So funktioniert die Stromversorgung und -verteilung (Grobes Prinzip).

Dieser Begriff steht in Deutschland meist für das Verbundnetz zur Versorgung der Verbraucher durch die Stromanbieter mit elektrischer Energie.

Begriff

Es gibt verschiedene gebräuchliche Bezeichnungen für das Stromnetz: Energieverbundnetz, Lichtnetz, Stromverbundnetz, Elektroenergienetz, Energieversorgungsnetz, Stromversorgungsnetz, Elektrizitätsnetz und Kraftnetz. In Fahr- und Flugzeugen spricht man vom Bordnetz.

Aufgaben

Um die Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen, ist es notwendig, Leitungen von den Stromerzeugern (Kraftwerken und Windkraftanlagen) zu den Verbrauchern zu legen. Dazu verwendet man Stromnetze mit verschiedenen, festgelegten Spannungen; bei Wechselstrom sind auch Frequenzen festgelegt.

In Europa wird die elektrische Energie mittels Dreiphasenwechselstrom mit einer Netzfrequenz von 50 Hz und einer Netzspannung von im Regelfall bis zu 400 kV im Verbundnetz übertragen. In einigen europäischen Ländern werden aus historischen Gründen auch auf einzelnen Leitungen höhere Spannungen eingesetzt, wie beispielsweise in Polen bei der 750-kV-Leitung Rzeszów–Chmelnyzkyj. Erst in der Nähe des Verbrauchers wird sie auf eine Niederspannung mit einem Effektivwert von 230 V (Einphasenwechselstrom) bzw. 400 V (Dreiphasenwechselstrom) transformiert.

In anderen Ländern sind auch andere Spannungen oder Frequenzen möglich. Im Hochspannungsbereich werden Spannungen bis knapp über 1 MV angewendet, wie beispielsweise in Asien auf der Drehstromleitung Ekibastus–Kökschetau mit 1,15 MV. In anderen Kontinenten, insbesondere in Nordamerika, ist im Niederspannungsbereich das Einphasen-Dreileiternetz mit 120 V und 240 V Netzspannung und einer Netzfrequenz von 60 Hz üblich.

Um große Leistung zu übertragen, werden hohe Spannungen benötigt. Dadurch werden die elektrischen Verluste durch zu hohe Ströme verringert. Es treten geringere Stromwärmeverluste auf. Hohe Spannungen sind außerdem leichter zu schalten als hohe Ströme und es können dünnere Kabeladern bzw. Leiterseile verlegt werden.

Freileitungsnetze zur Verteilung von Elektroenergie werden auch zur Nachrichtenübermittlung eingesetzt[1]:

Die Nachrichtenübertragung wird von den Energieversorgern selbst verwendet oder auch anderen Nutzern angeboten.

Technik

Strommast mit Freileitung

Spannungsebenen

Stromnetze teilt man nach der Spannung ein, bei der sie Strom übertragen:

  • Höchstspannung: In Westeuropa in der Regel 220 kV oder 380 kV. In Kanada und in den USA werden 735 kV und 765 kV verwendet. In Russland existiert ein ausgedehntes 750-kV-Netz, von dem einzelne Leitungen auch nach Polen, Ungarn, Rumänien und Bulgarien führen. Eine 1150-kV-Leitung führt vom Kraftwerk Ekibastus (Kasachstan) zur Stadt Elektrostal (Russland). Sie wird heute jedoch mit 400 kV betrieben.
  • Hochspannung: 50 kV bis 150 kV
  • Mittelspannung: 6 kV bis 30 kV. Für Netze mit hohem Freileitungsanteil, ausgedehnten ländlichen Regionen und bei neuen Installationen sind 20 kV bis 25 kV üblich. In städtischen Regionen, wo teilweise noch ältere Erdkabel in Papier-Blei-Ausführung mit Aluminium als Strom-Leiter dienen, deren Austausch teuer ist, wird eine niedrigere Mittelspannung mit 10 kV eingesetzt [2].
  • Niederspannung: 230 V oder 400 V. In der Industrie sind auch andere Niederspannungen üblich, zum Beispiel 500 V oder 690 V.

Die Höchst-, Hoch- und Niederspannungen sind für Westeuropa weitgehend standardisiert. Bei der Mittelspannung ist das zu aufwändig, da man sehr viele alte Erdkabel uneinheitlicher Spannung austauschen müsste.

Funktion der einzelnen Netze

  • Das Höchstspannungsnetz ist ein Übertragungsnetz. Es verteilt die von Kraftwerken und Windkraftanlagen erzeugte und ins Netz eingespeiste Energie landesweit an Transformatoren, die nahe an den Verbrauchsschwerpunkten liegen. Auch ist es über sogenannte Kuppelleitungen an das internationale Verbundnetz angeschlossen.
  • Das Hochspannungsnetz sorgt für die Grobverteilung elektrischer Energie und ist ein Verteilnetz. Leitungen führen hier in verschiedene Regionen, Ballungszentren oder große Industriebetriebe. Abgedeckt wird ein Leistungsbedarf von 10 bis 100 MW.

Die Leistungstransformatoren im Niederspannungsnetz haben im allgemeinen ein festes Übersetzungsverhältnis. Um trotz der im Laufe eines Tages auftretenden großen Lastschwankungen die Netzspannung beim Verbraucher in etwa konstant halten zu können, kann das Übersetzungsverhältnis der Transformatoren zwischen Hoch- und Mittelspannungsnetz (z. B. 110 kV/20 kV) in Grenzen variiert werden. Dazu werden von der Primärwicklung mehrere Anzapfungen nach außen geführt. Ein extra dafür gebauter Schalter, ein sogenannter Stufenschalter, erlaubt das Umschalten zwischen den Anzapfungen, ohne den Transformator dazu abschalten zu müssen. Dieser Vorgang wird Spannungsregelung genannt. Für die einwandfreie Funktion vieler Geräte muss die Netzspannung innerhalb enger Grenzen gehalten werden. Zu hohe oder zu niedrige Spannungen können durch Störungen verursacht werden.

Daneben gibt es auch Leitungen mit hochgespanntem Gleichstrom für Übertragung über weite Strecken, insbesondere Seekabel (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung).

Verbindung der Stromnetze untereinander

Die Verbindung von Stromnetzen mit unterschiedlichen Spannungsebenen erfolgt über Transformatoren, die in Umspannanlagen installiert sind. Der Stromfluss durch die Netze und zu Netzen mit gleicher Spannungsebene erfolgt über Schaltanlagen. Stromnetze mit unterschiedlicher Frequenz oder Phasenzahl oder Stromnetze, die nicht miteinander synchronisiert sind, müssen über HGÜ-Anlagen oder Motor-/Generator-Kombinationen miteinander gekoppelt werden.

Verbundnetz

In einem Verbundnetz werden mehrere Kraftwerke und Abnehmerzentren zusammengefasst und lokale Unterschied zwischen Angebot und Nachfrage von Momentanleistung kann innerhalb des Netzes besser ausgeglichen werden. Sie stellen somit den Gegenpol zu Inselnetzen dar.

Durch ein Verbundnetz ergeben sich Vorteile:

  • das Energiesystem wird stabiler, da so Überkapazitäten und Unterkapazitäten abgefangen werden bzw. sich ausgleichen können,
  • durch Leistungsaustausch können Lastschwankungen kurzfristig besser ausgeregelt werden als nur durch Regelung der Kraftwerke, und
  • die Betriebszuverlässigkeit des Netzes wird gesteigert.

Innerhalb eines Verbundsystems müssen alle Erzeuger synchron arbeiten. Dreiphasenwechselstrom führt zu höheren Übertragungsverlusten in den Kabeln, so dass er zum Beispiel bei einem Seekabel von über 30 km Länge nicht verwendet wird. In Mittel- und Westeuropa werden die Regeln im Rahmen der Union for the Co-ordination of Transmission of Electricity (UCTE) festgelegt, wobei für Deutschland die Deutsche Verbundgesellschaft im Auftrag der UCTE die Vorschriften festlegt. In Nordeuropa heißt der entsprechende Zusammenschluss NORDEL. Im Jahr 2009 wurden die regionalen Verbünde in Europa zu ENTSO-E zusammengefasst.

Verteilung

Die elektrische Energie kann in diesen Größenordnungen nur drahtgebunden über Hochspannungsleitungen übertragen werden. Für diese Aufgabe stehen Freileitungen und Erdkabel zur Verfügung. Beide Systeme haben Vor- und Nachteile.

Für den Einsatz von Freileitungen sprechen die geringeren Kosten sowie leichtere Lokalisierbarkeit und Behebbarkeit von Fehlern. Dem gegenüber sind die Leitungen größeren Umwelteinflüssen ausgesetzt, wirken sich störend auf das Landschaftsbild aus und können eine Gefahrenquelle für Menschen, Tiere und Maschinen darstellen (Beispiel: Klettern auf Strommasten). Bei Freileitungen werden verschiedene Typen von Masten eingesetzt. Zu speziellen Probleme im Leitungsbau bei der Überquerung von Hindernissen, siehe Freileitungskreuzungen.

Erdkabel haben einen geringeren Platzbedarf, sind vor Umwelteinflüssen besser geschützt und bei der Bevölkerung besser akzeptiert. Ihr Bau ist aber auch durch deutlich teurer; der Wartungsaufwand bei Defekten ist hoch und es gibt technische Probleme, wenn unterirdische Hochspannungsleitungen gewisse Kabellängen überschreiten. Beispielsweise ist die Wärmeabfuhr bei Freileitungen durch die umgebende Luft gewährleistet, bei Erdkabeln hingegen nicht. Weitere Probleme entstehen durch die enorme Blindleistung, die wiederum durch die hohe Kapazität des Kabels bedingt ist.

Das deutsche Stromnetz ist ca. 1,78 Mio. km lang. 1,16 Mio. km fallen dabei auf die Niederspannungsebene, 507.210 km auf die Mittelspannung und 76.279 km auf die Hochspannungsebene. Die Höchstspannungsnetze Deutschlands haben eine Länge von 35.708 km. Im Jahre 2003 waren etwa 71 % unterirdisch verlegt. Ein Vergleich zu dem Wert für 1993 - etwa 64 % - zeigt die Tendenz, zufolge des Leitungsausbaus im Bereich der Niederspannungsnetze und teilweise Mittelspannung, die unterirdische Stromverteilung auszubauen. Im Hoch- und insbesondere Höchstspannungsbereich spielen die unterirdisch verlegten Erdkabelsysteme bezüglich Längenanteil nur eine untergeordnete Rolle.

Netzbetreiber

Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB)

Im Bereich der Höchstspannungsnetze sind die Netze der einzelnen Übertragungsnetzbetreiber über Fernleitungen zum nationalen Verbundnetz zusammengeschlossen.

Deutschland

Deutsches Übertragungsnetz von Transpower, 50Hertz Transmission, Amprion und EnBW

Zurzeit sind diese vier Netzbetreiber in Deutschland:

  • Amprion (vormals RWE Transportnetz Strom GmbH), umfasst heute das frühere Netz der RWE und der VEW,
  • EnBW Transportnetze AG, umfasst das Netz der früheren Badenwerk AG und der EVS (Energie-Versorgung Schwaben AG),
  • Transpower Stromübertragungs GmbH (vormals E.ON Netz GmbH, jetzt im Besitz der niederländischen Tennet), umfasst heute das frühere Netz von PreussenElektra und der Bayernwerk AG, und
  • 50Hertz Transmission (vormals Vattenfall Europe Transmission GmbH), umfasst heute das frühere Netz der VEAG, der BEWAG und der HEW. 50Hertz wurde im März 2010 an ELIA, den belgischen TSO und einen australischen Investment Fonds verkauft. Damit ist die Idee der Bundesregierung, die vier deutschen TSO in einen einzigen zu vereinigen, hinfällig.

Gemäß Verband der Netzbetreiber (VDN), eine Unterorganisation des Verband der Elektrizitätswirtschaft (VDEW), waren in Deutschland im Jahre 2003 557.000 Transformatoren installiert.

Diese Betreiber sind Mitglieder im UCTE und somit auch am europäischen Verbundsystem beteiligt. Auch auf europäischer Ebene sind verschiedene Gesellschaften in dem Verband Europäischer Übertragungsnetzbetreiber verbunden.

Schweiz

Das Schweizer Stromnetz ist von großer Bedeutung für den westeuropäischen Stromhandel; es dient traditionell als Drehscheibe für den Ausgleich von Spitzenbedarf und Spitzenproduktion der großen kontinentaleuropäischen Länder. Das Netz im engeren Sinne wurde 2009 aus den einzelnen Energieversorgungsunternehmen (EVU) in sogenannte Grid Gesellschaften ausgegliedert und soll bis 2012 in den landesweiten Transportnetzbetreiber (TSO) Swissgrid überführt werden. Der Netzbetrieb für das Übertragungsnetz wird heute schon von der Swissgrid durchgeführt.

Österreich

Österreichisches Verbundnetz

In Österreich bestehen im Jahr 2010 drei Regelzonen:

  1. Im Bundesland Vorarlberg mit den Vorarlberger Illwerken, welche allerdings nicht eigenständig ist, sondern direkt der Deutschen Regelzone EnBW zugeordnet ist.
  2. Im Bundesland Tirol die TIWAG.
  3. In allen restlichen Bundesländern die Regelzone der Österreichische Elektrizitätswirtschafts-AG (APG) welche unter anderem den 380-kV-Hochspannungsring betreibt und die Hauptschaltleitung im Umspannwerk Wien-Südost unterhält.

Verteilnetzbetreiber (VNB)

Neben diesen vier Netzbetreibern gibt es noch eine Vielzahl meist lokaler Netzbetreiber welche Verteilnetze betreiben. In Deutschland sind dies um die 900 Verteilnetzbetreiber, die auf regionaler Ebene agieren und den Strom zu den Endverbrauchern liefern.

Die Netzbetreiber erhalten ihre Vergütung nicht über den Verkauf von Strom, sondern für die Bereitstellung der Netze. Dafür erhalten sie vom Kraftwerksbetreiber ein Netznutzungsentgelt für die Dienstleistung "Durchleiten von Strom vom Kraftwerk zum Verbraucher". Preise für diese Dienstleistung werden in Deutschland durch die Bundesnetzagentur festgesetzt.

Stromnetz der Bahn

Ein weiteres Energieversorgungsnetz in Deutschland, der Schweiz und Österreich betreibt die Bahn. Die DB Energie betreibt das größte zusammengeschaltete 110-kV-Netz in Deutschland. Das Freileitungsnetz hat eine Länge von ca. 7600 km an Bahnstromleitungen. Anders als im nationalen Verbundnetz beträgt im Bahnstromnetz die Netzfrequenz 16,7 Hz und es wird Einphasenwechselstrom verwendet.

Daneben existieren noch kleine regionale Stromnetze wie die mit Einphasenwechselstrom und mit einer Frequenz von 25 Hz betriebene Mariazeller Bahn in Österreich. Diese Bahn verfügt über ein kleines eigenes 27-kV-Netz.

In den übrigen Ländern erfolgt die Energieversorgung elektrischer Bahnen aus dem öffentlichen Stromnetz. Bei Gleichstrombahnen durch Gleichrichter in den Unterwerken, bei mit Einphasenwechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz betriebenen Bahnen werden die Phasen des Drehstromsystems im Unterwerk aufgespalten und verschiedenen Streckenabschnitten zugewiesen.

Siehe auch

Nord-Süd-Leitung, Elbekreuzung 1, Elbekreuzung 2, Baltic Cable, Kontek, HGÜ BorWin1, Konti-Skan

Literatur

Einzelnachweise

  1. ↑ http://www.udo-leuschner.de/basiswissen/SB124-08.htm
  2. ↑ Wienstrom Leitungsnetz mit technischen Informationen

Weblinks

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