Warum werden in Hochspannungsleitungen so viel Spannung zugefügt?
FRage steht oben. Wei der grund soll ja sein damit möglichst energie veroren geht. Aber kann mir bitte jemand erklären warum der enrgieverlust bei hoher Spannung hoch sein soll? Am besten durch eine Rechnung.
9 Antworten
Verluste bei Stromleitungen entstehen rein durch den fließenden Strom!
Der STrom erzeugt einen Spannungsfall und STrom mal Spannung ist Leistung. Diese Leistung durch den Spannungsfall verursacht erzeugt den Verlust.
Halbiert man den Strom, halbiert man den Spannungsfall. Und halber Spannungsfall mal halber Strom ist ein viertel der Verluste!
Um den Strom bei gleicher Übertragungsleistung senken zu können, muß man die Spannung proportional erhöhen.
Nur leider verursacht eine hohe Wechselspannung selber verluste und andere unangenehme Begleiterscheinungen. Daher wird mehr und mehr auf HGÜ (Hochspannungs Gleichstrom Übertragung) gesetzt. Das senkt die Verluste durch Strom genau so, sorgt aber nicht für eigene Verluste.
Nehmen wir mal an, auf einer 380 kV Leitung fließe 1 A. Das wären also 380 kVA oder für den Laien einfacher 380 kW. Wenn du die gleiche Leistung bei 230 V übertragen willst, dann wären das 1650 A. Um die gleichen Verluste über den Leitungswiderstand zu haben, (die gegeben sind mit P=R*I²) müsstest du durch Vergrößerung des Querschnitts den Widerstand verringern. Solche dicken Leitung für die niedrigere Spannung sind wegen Materialgewicht und Kosten nicht tragbar.
Nimm 1 Ohm für die Freileitung als Widerstand an. Dann hättest Du im Fall der 380 kV - Leitung bei 1 A einen Spannungsabfall von 1 Volt und eine Verlustleistung von P=I*U = 1 W. Bei 1650 A und 1 Ohm hättest du einen Spannungsabfall von 1650 V. Du müsstest also fast 1900 Volt am Anfang der Leitung haben, damit am Ende noch 230 V ankommen. Illusorisch!
Deswegen muss ein Leitungssystem immer auf so geringe Verluste ausgelegt werden, dass die Verluste und die Materialkosten ausgewogen sind. Das Ziel der minimalen Verluste ist nicht sinnvoll. Die Kosten würden ins Unermessliche steigen, wenn man das will.
Hä? Der Sinn ist doch nicht, dass da möglichst viel Energie verloren geht.
Der Sinn ist, dass überhaupt genug ankommt, nachdem man den Strom über hunderte Kilometer durch ein Kabel mit einem gewissen Widerstand geschickt hat.
Spannung in Volt gibt ja an mit welcher "Heftigkeit" die Ladungen (in dem Fall Elektronen) bewegt werden. Beim berühmten Wasserrohrvergleich wäre das der Wasserdruck und wenn man Wasser über große Entfernungen schaffen will, dann ist ein hoher Wasserdruck wichtig, weil sonst gar kein (oder zumindest nur wenig) Wasser ankommen würde.
Jedes leitende Material hat auch einen Widerstand, der sorgt dafür, dass sich die Spannung auf großer Entfernung verringert, im Umspannwerk wird die Spannung für die Hochspannungsleitung (Überlandleitung) hochgesetzt, damit möglichst viel ankommt, bei einem zweiten Umspannwerk wird die Spannung dann auf "Steckdosennieveau" herabgesetzt.
Bei hohen Spannungen und niedrigen Strömen wirkt sich der Widerstand der Leitungen nicht so schädlich aus. Wichtig ist die übertragene Leistung, die aus dem Produkt von Spannung und Stromstärke gebildet wird.