Stromnetze… Was ist das?

Von Egon Dirks.

Also, wie versprochen will ich versuchen erklären, was Stromnetze sind, was für Stromnetze es gibt, wie man sie unterscheidet und mit welch Probleme man da ständig konfrontiert ist. Das betrifft nur die Stromnetze aus dem Bereich der Stromversorgung. Habe geschrieben, Wasser- und Gasnetz – das sind Rohre mit Regelungstechnik, Stromnetz – das sind isolierte Metall-Drähte (Stromleiter, meist Alu und Cu) mit Schalttechnik, besser gesagt, das sind Stromleitungen – Kabel oder Freileitungen, die den Strom, wie behauptet wird, vom Erzeuger zum Verbraucher übertragen. ABER, sofort die Basis: Strom ist VERBRAUCH! Strom ist das, was durch den Stromzähler geflossen ist und von ihm abgezählt wurde (Kilowattstunde!), allgemein heißt das: Wird aus dem Netz was entnommen, d.h., werden Verbraucher eingeschaltet – DAS und NUR DAS verursacht Strom, der durch den Verbraucher fließt und das wird sofort vom Stromzähler abgemessen, wird NICHTS eingeschaltet, gibt’s im Netz auch keinen Strom! Die Stromerzeuger aller Art, die ans Netz angeschaltet sind, sie bestimmen im Netz ihrer Stromleistung nach bestimmte und konkrete Höhe der Stromleistung im Netz und nichts mehr, das ist wie im Wasser- oder Gasnetz, sie stehen unter Druck und bis irgendwo ein Hahn nicht geöffnet wird, fliest kein Wasser, so auch hier, bis was nicht eingeschaltet wird, gibt’s keinen Strom und das absolut egal, wie groß die gesamte Leistung der Stromerzeuger ist, es wird so viel Strom aus diesem Netz entnommen, wie groß der gesamte Verbrauch ist, der von den Zähler abgezählt wird! Das ist eine der Grundlagen der „Elektroenergetik“ und irgendeinen anderen „überschüssigen“ und „überflüssigen“ Strom gibt’s nicht selbst, auch nicht Definitionen, was dieser Schmarren sein soll!

Die Beschreibung der Netze fangen wir mit dem größten und marodesten in der Welt Haushaltnetz 0,4 kV an und nehmen konkret ein mittelgroßes Dorf. Durchs Dorf läuft eine Leitung 20 kV und geht weiter ins nächste Dorf, hier aber sind drei Trafostationen (TS) 20/0,4 kV von der Leitung eingespeist (angeschaltet), eine im Zentrum mit dem Trafo 400 kVA und die zwei weitere 250 und 100 kVA. Und fertig, das ist das Versorgungsnetz 20/0,4 kV des Dorfes! Ja, richtig, ABER, warum drei TS, warum nicht eine mit einem Trafo 750 kVA in der Mitte des Dorfes und-und… mehrere Fragen? Die zusätzlichen Stromerzeuger lasen wir bislang weg. Die Leitung 20 kV, die kommt normalerweise vom UW (Umspannwerk 110/20/10 kV der Kreisstadt) und geht weiter in 4-6 Dörfer und kommt zurück zur UW – lassen wir das Ost-Ring 20 kV des Kreises sein; jeder Kreis (UW) kann 4-5 solch Ringe haben (dran hängen jedes Dorf, Markt, Gut) und das ist das Agrarnetz 20 kV des Kreises. (Siehe auch Artikel „Das Reservieren“ hier im Blog). Charakteristisch für das Netz ist: Das sind leichte meist hölzerne Leitungen 20-35 kV, haben spürbare Entfernungen bei geringer Strombelastung. Wichtig: Jeder Ring (Leitungen 20 kV) sind berechnet (Drahtquerschnitt, aus zulässiger Stromdichte, A/mm2) vom größtmöglichen Verbrauch aller am Ring hängenden Dörfer (TS), ein Dorf hat, sagen wir, eine TS, das andere -8-10! Weiter, diese 20-35 kV Ringe, sie sollen, wegen unzulässigen Stromverlusten, nicht länger als 30-40 km sein, hier aber in verschiedenen Länder sind mehrere Faktoren im Spiel und deshalb verschiedene Projektierungsnormen, aber wichtig ist-sie sind mit Wachstums Perspektive auf möglichen maximalen Verbrauch und zulässige Verluste bei Projektierung berechnet… Analogisch sieht das Agrarnetz 20-35 kV in jedem Kreis aus, in jedem Bundesland und in ganz D, hier aber geht es ZUERST um die Netze, das durch das Netz 110/220/380 kV an das zentrale Standardstromnetz 50 Hz angeschlossen sind… Ja, ja, sagen wir sofort, es gibt noch gleichwertige lokale separate Wasser-, Diesel-, Wind- und-und… Stromnetze auch auf verschiedenen Spannungshöhen, aber mit geringerer Stromleistung…

Jetzt zurück in unser Dorf. Selbst die Trafos 400, 250 und 100 kVA sagen, wie verschieden in EINEM Dorf die Strombelastung aussieht, von der TS gehen die Stromkabel und Freileitungen 0,4 kV direkt zu den Verbrauchern – Häuser, Werkstätten, Kuh- und Hühnerstellen, Geschäfte, von TS-400 8-10 Leitungen 0,4 kV, von TS-100 drei, eine Freileitung, das sind 4 Drähte – drei Phasen und NULL (manchmal 5, wenn die Straßenbeleuchtung dabei ist!), eine Leitung, die fängt bei der TS an und geht der Straße entlang und bei normaler Belastung muss nicht länger als 1,0 km sein, Dorfstandard einer Freileitung 0,4 kV ist – ein Drittel der Länge von der TS aus A-50 (jede Phase Alu 50 mm2), zweiter Drittel – A-35, letzter Drittel A-25, alle Hausanschlüsse von der Leitung ins Haus A-25-16, also der möglichen Stromgröße nach, sollte die Leitung 0,4 kV länger als 1,0 km sein, kann passieren, dass bei normaler Strombelastung abends die Phasen-Spannungshöhe am Anfang der Leitung 0,4 kV (bei der TS!) 230 V ist, an Ende aber der Leitung NUR 200-180 V! Das darf nicht sein! Deshalb wird die gesamte Belastung auf mehrere TS auch verteilt, in unserem Fall drei, damit die Leitungen 0,4 kV von den TS zu den Verbrauchern möglichst kürzer sind, dann sind die Verluste geringer usw. Dasselbe Leitungs-Bild haben wir praktisch in jedem Dorf, zu den Trafos nur – die max. Verbrauchs-Leistung ist 50 kW, man stellt aber 100 kVA Trafo!!!

So weit, so klar! Jetzt, die „Energiewende“ ist ansteckend und die Bewohner haben 500 kW PV-Leistung auf die Dächer draufgeschraubt, so groß ist praktisch die gesamte Dorfs-Verbrauchers-Leistung von 750 kVA, die Sönne scheint, was passiert? Ja, nichts Besonderes! Jedes PV-Dach hat wieder seine bei 500 m Radius Wirkungsweite, alle zusammen sorgen sie für den Ausgleich der Spannungshöhe 0,4 kV im ganzen Dorf Netz, dass aber ist nur teilweise positiv, das stabilisiert das Netz, aber der Stromverbrauch bleibt ja derselbe, dieselbe Kuh-, Hühnerstelle und-und, schaltet sich was ein im Netz (Kühen werden gemolken), fließt Strom im Netz und der Stromzähler zählen ihn ab, schaltet sich NICHTS ein, die Sonne kann sich totscheinen und der Trafo totbrummen, aber im Netz gibt’s DANN keinen Strom! So einfach und genial ist die „Elektroenergetik“! Also, dieser bestimmte Dorf-Stromverbrauch verteilt sich irgendwie zwischen PV und Trafos, hat sich, z.B., ein Elektromotor von dieser Leitung 0,4 kV eingeschaltet, bestimmend ist, was näher vom ihm sich befindet, ein par PV-Dächer oder der Trafo, wie verhalten sich die Leistungen, Widerstand des Netzes und-und…, der Zähler zählt ab, aber man weiß nicht, wer welchen Teil vom Strom hergestellt hat, ABER, mit all Elektroparametern von PV, Trafo und jedem konkretem Verbraucher, lässt sich DAS ganz einfach elektrisch berechnen, aber wozu und wer braucht das? Wegen Stromverlusten im Netz 0,4 kV, da kann man ein Buch schreiben, besonders was den Dachsolarstrom mit diesen Wechselrichtern angeht, elektrisch ist für mich diese Art von Stromgewinnung soviel Wert, wie die Reibung zwei Gegenständen einander zum Feuer zukriegen…

Jetzt, unser Dorf ist ein kluges Dorf, die Bewohner wollen der „Energiewende“ helfen, sie haben schon Platz und Geld gefunden und wollen nicht dummerweise zehn, wie das andere tun, sondern NUR ein Windrad reinstecken. Sage voraus, dass seit Jahren habe ich immer wieder versucht die elektrischen Daten eines Generators einer WKA 3-5 MW zu finden, die Suchmaschinen schickten mich sogar zu meinen eigenen Schreiben in der „Elektroenergetik“, mich als Elektriker interessiert die Spannungshöhe der Maschine, bei dieser Leistung kann es keine 0,4 kV Klasse sein, höchstwahrscheinlich sind das Maschinen 6-10 kV, das und das Synchronisierungs-Problem bei WKAs, das sind das Wichtigste bei Netzanschlussfragen, weil hier wird’s festgestellt-geht die WKA ans Zentralnetz 50 Hz, dann WIE?, oder bildet sich ein separates Windstromnetz und auch wieder WIE? Diese Netzanschlussfragen, das ist ein Krebsgeschwulst der „Energiewende“, seit Jahren nenne ich das Problem: „Der Hund ist anderswo begraben!“ und ich versuche jetzt nach „Stromnetze… Was ist das?“ in das Problem tiefer reinschauen, weil bislang wird das Problem völlig ignoriert, aber lassen wir das aufs später… Also, das Windrad ist 3 oder 5 MW Leistungsstark, wir brauchen aber nur 500 kW (der Rest geht ins Netz, dann über Polen, Tschechien nach Nord-Korea – so die Verbrauchers Logik!) und haben schon Trafos, PV, jetzt Windrad. Lassen wir zu, dass wir 0,4 kV des Windrades ans Netz 0,4 kV des Dorfes eingespeist haben und was passiert? Wieder, nichts Besonderes, bloß der Dorfs Stromverbrauch, diese zehn Esslöffel vom Strom, die verteilen sich jetzt irgendwie zwischen PV, Trafos und Windrad! Wie bei PV ist das die ganze Hilfe der „Energiewende“. D.h., mit jedem neuen Erzeuger ans Netz umverteilt sich NUR der konstante Verbrauch, wächst aber die Kurzschlussleistung im Netz, was sehr schlecht und gefährlich ist und kann dazu bringen, dass bei Kurzschlüssen das gesamte Netz 0,4 kV wegbrennt…

Stromnetz einer Stadt. Jede Mittelgroße Stadt hat normalerweise zwei Basis-Umspannwerke 110/220 kV. Als Hannover vor 2-3 Jahren komplett „n“-Stunden ohne Strom war, habe ich geschrieben, dass könnte nur sein, wenn Hannover nur EINE Basis-UW hat, anders lässt sich das elektrisch nicht erklären… Jedes UW hat zwei Trafos je 10-25 MVA 110/20/6-10 kV, 20 kV das ist das Agrarnetz und 6-10/0,4 kV die Stromversorgung der Stadt. Alles dasselbe, wenn aber im Dorf wir 3-10 TS haben, in der Stadt je nach Größe 50-350! Das Netz 0,4 kV ist meist verkabelt, was aber hier stattfinden kann ist, dass Teile der Städten von lokalen separaten Waser-, Bio,- Windstromnetzen versorgt werden können, meist sind das 0,4 kV Netze, sie sind 100%-ig von Zentralnetz reserviert, dürfen aber nicht mit ihm parallel eingeschaltet werden… Meist wissen die Verbraucher nicht mal, vom welchen der Art nach Stromnetz sie versorgt werden. Die Städte einender sind mit dem Verteilernetz 110 kV verbunden, die Energieknoten (Großstädte-Industrie-Atom-Kohle) mit dem Netz (Leitungen) 220/380 kV…, und damit ist alles gesagt und kein Wort von Strom(Kontakt)netzen der BB, Gleichstromnetzen der Straßenbahn usw.

Intelligentes Netz (Smart Grid), was kann das sein? Ist doch klar, dass jedes von den dutzenden Stromversorgungsnetzen kann man mit Elektronik so vollstopfen, um alle nötige Information vom Zustand und Steuerung des Netzes zu haben, in verschiedenen Bereichen (Telegraf, Telefon) nutzen und-und…, aber, wie „intelligent“ wir das Netz nicht machen, die Basis – Metall-Draht und Isolation bleiben, mehr, unter „intelligent“ kann man doch verstehen, alles, was man will und bei uns war es EBEN der Fall, wir schreien „intelligente Netze“ und wissen nicht mal, was wir wollen, darum bin ich auch zu diesen Artikel gekommen, sage ehrlich, mich nerven die pauschale Forderungen tausende km Netze ausbauen um die Schwankungen beim Windstrom auszugleichen oder diese lächerliche leichtsinnige Sorgen um die Netzstabilität…

Und zum Schluss – die EINSPEISENETZE! Schreibe speziell groß, wenn man bei Google –Was sind Einspeisenetze eingibt, hat man das Wunder der „Elektroenergetik“ in all ihrer Pracht! Das „Wunder“ wurde im BWE (Bundesverband WindEnergie) speziell für die „Energiewende“ „geboren“ und deshalb gibt es das „Wunder“ nur in Deutschland und ist es EBEN der Fall, wenn man nicht genau weiß, was Stromnetze sind…

Wenn Fragen gestellt werden oder was Neues über Netze dazukommt, wird der Artikel erweitert, ich wiederhole, das ist kein Lernmaterial, sondern nur für allgemeine Vorstellung, was Stromnetze sind und was Strom im Netz ist, ohne in die Natur der fielen Ströme einzugehen…

11.01.15.

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