Wie kommt der Strom in die Steckdose?

Ja, der Strom kommt aus der Steckdose – doch wie kommt er da hinein? Über das Stromnetz: Ein vielfach verschachteltes, kompliziertes System mit vier verschiedenen Spannungs- und drei Transformationsebenen. Seine Steuerung ist ein ständiger Balance-Akt. Wie das System funktioniert, wird hier einfach erklärt:

Im Gegensatz zu allen anderen Konsumgütern muss Strom im gleichen Augenblick produziert werden, in welchem er verbraucht wird. Strom kann man direkt nicht speichern (siehe „Strom speichern“). Produziert wird der Strom in Kraftwerken – vor allem in Wasserkraftwerken und Kernkraftwerken. Die Kraftwerke können grosse Anlagen mit einer Leistung von 1 Million Kilowatt (= 1 Gigawatt) und Kleinanlagen mit wenigen 100 kW sein. Ähnlich die Kunden: Eine Grossbank bezieht ein Vielfaches eines 4-Personen Haushalts. Jedes Kraftwerk kann genau messen, welche Leistung es einspeist und jeder Kunde kann messen, wie viel er bezieht. Aber niemand kann sagen, wohin sein Strom fliesst oder woher er kommt. Alle sind am gleichen Netz angeschlossen, wo viele einspeisen und noch viel mehr beziehen.

Unser Versorgungsnetz
ist ein hochkomplexes System, welches die Kraftwerke und Strombezüger untereinander verbindet. In diesem Netz fliesst Wechselstrom. Er ändert in jeder Sekunde genau hundert Mal die Fliessrichtung. Absolut synchron, überall gleichzeitig. Das bedeutet, dass alle Generatoren, die Strom in dieses Netz einspeisen, absolut synchron laufen müssen. Gleichzeitig beziehen alle Verbraucher – die Computer, die Lampen, die Kochherde – Strom mit getaktetem Wechselstrom mit 50 Hertz (= 100 Richtungsänderungen pro Sekunde).

Wechselstrom hat gegenüber Gleichstrom den grossen Vorteil, dass sich die Spannung in einem Transformator leicht ändern lässt. Eine bestimmte Leistung lässt sich mit hoher Spannung und kleiner Stromstärke oder mit kleiner Spannung und grosser Stromstärke übertragen. Die Kapazität einer Leitung wird durch die Stromstärke begrenzt. Eine zu grosse Stromstärke heizt die Leitung auf und es entstehen Verluste. Das ist der Grund, warum der Stromtransport über grosse Distanzen eine hohe Spannung benötigt, damit die Stromstärke möglichst klein bleibt. Bei uns in der Schweiz kommt die elektrische Energie mit einer Spannung von 240 Volt an. Wenn sie von weit her geliefert wird, etwa aus einem Wasserkraftwerk in den Alpen oder aus einem deutschen Kohlekraftwerk, dann war sie auch mal mit 380’000Volt unterwegs, in den grossen Hochspannungsleitungen.

Wie gesagt: Strom muss in dem Moment produziert werden, da er verbraucht wird. Das bedeutet, dass im Moment, da eine Kochplatte eingeschaltet wird, irgendwo ein Generator ein kleines bisschen mehr arbeiten muss. Das geschieht meist dadurch, dass ein kleines bisschen mehr Wasser auf eine Turbine geleitet wird. Das heisst eigentlich, dass die Stromkonsumenten die Kraftwerke steuern! Aber wie merkt das System, dass es mehr „Saft“ liefern muss? Wenn mehr Verbraucher zugeschaltet werden, bremst das die Generatoren und sie werden langsamer. Sie laufen dann nicht mehr genau mit 50 Drehungen pro Sekunde, also sinkt die Frequenz leicht unter 50 Hertz. Das ist das Signal, dass die Turbinen mehr Wasser oder mehr Dampf benötigen. So funktioniert die Feinsteuerung.

Netzstabilität
Grosse Kraftwerke haben schwere Generatoren mit einer sogenannten „rotierenden Masse“. Diese wirken als Schwungrad und reagieren auf kurzfristige Änderungen im Verbrauch sehr träge. Diese rotierende Masse sorgt dafür, dass das Netz, die Frequenz und die Spannung stabil bleiben.

Windkraftwerke und Solaranlagen haben keine rotierende Masse. Sie können damit das Netz nicht stabilisieren und sind auch nicht geeignet, einen Blackout zu verhindern.

Grössere Schwankungen müssen durch Zu- oder Abschalten von Kraftwerken oder deren Herauf- oder Herunterfahren ausgeglichen werden. Das besorgt eine Leitstelle. Das schweizerische Stromnetz ist dabei keine Insel: Es ist mehrfach mit den Netzen unserer Nachbarländer verbunden und diese sind wiederum weiter verbunden. Unser Stromnetz ist europäisch. Es reicht vom Nordkap bis Gibraltar und von Irland bis nach Sibirien.