Stromverluste bei der Stromverteilung

Ein Kabel aus Stahl mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 0,18 einer Länge von 200 km und einer Querschnittsfläche von 600 mm² hat demnach einen elektrischen Widerstand von rund 60 Ohm. Bei einem Kraftwerk, das eine Leistung von 500 MW in das Leitungsnetz einspeist, wird ein Teil dieser Leistung durch den elektrischen Widerstand der Leitungen in Wärme umgewandelt. Aus den Gleichungen

P = U · I und U = I · R

kann man die Verlustleistung Pv ableiten

Pv= R · I²

P = Leistung
U = Spannung [V]
I = Stromstärke [A]
R = Elektrischer Widerstand [W]

In unserem Beispiel ergibt sich eine Verlustleistung von ca. 34 MW. Knapp 7 % der eingespeisten Leistung gingen damit verloren. Aus der Gleichung Pv = R · I² erkennt man aber auch, welche Möglichkeiten es gibt, die Verlustleistung zu reduzieren. Entweder muss der elektrische Widerstand oder die Stromstärke verringert werden. Eine Verkleinerung des elektrischen Widerstandes der Leitungen kann nur durch den Einsatz anderer Materialien mit geringerem spezifischem Widerstand oder durch die Erhöhung des Leitungsquerschnittes erreicht werden. Aus wirtschaftlichen Gründen sind diese Maßnahmen jedoch nicht sinnvoll.

Deshalb muss die Stromstärke verringert werden. Das wird durch Transformatoren erreicht. Sie transformieren die Spannung auf ein Vielfaches des ursprünglichen Wertes. Die Stromstärke wird dabei auf den entsprechenden Bruchteil reduziert.

Vereinfachend kann man also davon ausgehen, dass beispielsweise eine Verzehnfachung der Spannung zu einer Reduzierung der Stromstärke auf ein Zehntel des Ausgangswertes führt. Die Verlustleistung sinkt dadurch sogar auf ein Hundertstel des ursprünglichen Wertes, in unserem Beispiel also auf 0,34 Megawatt. Es gilt folgende Faustregel:

• Elektrische Energie kann wirtschaftlich sinnvoll so viele Kilometer transportiert werden, wie ihre Nennspannung, gerechnet in Kilovolt, beträgt. So kann beispielsweise Strom mit einer Nennspannung von 380 Kilovolt ohne Zwischenstationen nur über eine Entfernung von etwa 380 Kilometern transportiert werden.