Mainzer Netze: Strom WissenSpan­nende Infos rund um Elek­tri­zität und Strom

Ob kleiner Wasserkocher, modernes Notebook oder innovative Wallbox für Ihr E-Auto: Elektrizität ist aus unserem Alltag längst nicht mehr wegzudenken. Als Netzbetreiber sorgen die Mainzer Netze dafür, dass Sie sich in ihrem Alltag auf eine stabile Stromversorgung verlassen können: Sie stecken einfach den Stecker in die Steckdose – und wir kümmern uns um alles andere. Doch was genau ist elektrischer Strom eigentlich? Und wie kommt der Strom in die Steckdose? Darum geht es in der Reihe Strom Wissen. Wir klären alle Grundlagen rund um Elektrizität, Wechselstrom, Stromkreis, Stromstärke und Stromnetz.

Was ist Strom – und wie ent­steht er?

Elektrizität, und damit auch Strom selbst, sind nicht sichtbar: Strom besteht aus kleinsten Teilchen, die eine bestimmte elektrische Ladung haben. Von einem elektrischen Strom spricht man, wenn elektrische Ladung durch ein Material fließt. Verursacht wird er durch die Bewegung der Elektronen im Material – dem sogenannten elektrischen Leiter. Elektronen sind also winzige Ladungsträger, die in der Hülle von Atomen um den Atomkern kreisen. Wenn sie durch eine von außen wirkende Kraft aus der Hülle des Atoms geschleudert werden, etwa durch die Einwirkung eines Magnetfelds, wird das Gleichgewicht von Elektroden und Atomkern gestört und dadurch entsteht Spannung. In einem elektrischen Stromkreis verleiht eine Stromquelle, beispielsweise eine Batterie, den Elektronen die Energie. Dadurch bewegt sich die Ladung vom negativ geladenen Minuspol der Stromquelle durch den Stromkreis zum Pluspol. Bewegen sich Elektronen durch einen Kupferdraht, handelt es sich um einen Stromfluss. So weit zu den Grundlagen.
  • Am Beispiel des Dynamos lässt sich gut veranschaulichen, wie das mit der Stromerzeugung funktioniert: Die Teile, die bei einem Fahrraddynamo die Grundlage dafür bilden, dass Ihre Fahrradlampe Ihnen nachts zuverlässig den Weg beleuchtet, sind eine Drahtspule und ein Magnet. Sobald Sie in die Pedale treten, sorgen Sie dafür, dass sich der Dynamo am Reifen dreht. Dadurch dreht sich wiederum der Magnet um die Drahtspule und sorgt so für die Bewegung der Elektronen im Draht: Sie werden aus der Atomhülle geschleudert und beginnen zu fließen. Nun wird mechanische Energie in elektrische Energie, also Elektrizität, umgewandelt. Vorausgesetzt, alle Kabel sind korrekt mit der Lampe verbunden, kann der Strom fließen und Sie haben Licht am Fahrrad.

     

    Fragen Sie sich jetzt vielleicht noch, was den Strom dazu bewegt, durch das Kabel zur Lampe zu wandern? Die Antwort: Spannungsdifferenz. Sie sorgt dafür, dass sich die Elektronen immer gemeinsam in die Richtung bewegen, in der sich weniger Elektronen befinden als dort, wo sie herkommen.

  • Die elektrische Stromstärke gibt an, wie viel elektrische Ladung sich pro Sekunde durch einen Leiter bewegt. Sie wird in Ampere (A) gemessen. Damit der Strom fließen kann, braucht es Spannung, die die Bewegung der Ladung verursacht. Sie gibt an, wie stark der Antrieb des Stroms ist: Je mehr Spannung vorhanden ist, desto mehr Strom kann fließen. Die Spannung wird in Volt (V) gemessen.


    Der Spannung entgegen steht der Widerstand – er behindert die Bewegung der Ladung. Kurz: Je höher der Widerstand, desto weniger Strom. Die Stärke des Widerstandes wird in Ohm (Ω) angegeben.
  • Bei einer Gleichspannungsquelle bleibt die Polarität der Spannungsquelle unverändert.
    Ein gutes Beispiel ist die Batterie: Die beiden unveränderlichen Pole und beispielsweise eine parallel angeschlossene Glühlampe lassen einen einfachen Stromkreis mit Gleichstromfluss entstehen. Umgangssprachlich ist hier oft von Gleichstrom die Rede. Weitere Beispiele für eine Gleichspannungsquelle sind eine Solarzelle, eine Autobatterie oder der Akku in Ihrem Handy.


    Als Wechselstrom wird elektrischer Strom bezeichnet, der seine Richtung, die sogenannte Polung, in regelmäßiger Wiederholung ändert: Plus und Minus wechseln im Zeitverlauf ständig, dadurch liegt der zeitliche Mittelwert der Spannung bei null. Wechselstrom begegnet uns im Alltag immer dann, wenn wir einen Stecker in die Steckdose stecken: Die haushaltsübliche Netzspannung, die an einer Steckdose anliegt, ist eine Wechselspannung, die in einem Wechselstrom-Generator entsteht. Die Frequenz dieser Stromart beschreibt die Anzahl der periodischen Schwingungen pro Zeiteinheit.

Strom Wis­sen: Wie kommt der Strom in die Steck­dose?

In einem Kraftwerk funktioniert die Stromerzeugung eigentlich wie beim Dynamo – nur in groß: Hier drehen sich Magnete mithilfe von Generatoren mit hoher Geschwindigkeit um Drahtspulen.

 

Durch die Rotation werden die Elektronen in dem Draht bewegt und in der Spule entsteht Spannung, die man als Energiequelle nutzen und über weite Strecken transportieren kann. Die Kraft, die den Magneten dreht, ist beim Fahrraddynamo das sich drehende Rad, bei einem Windkraftwerk der Wind, bei einem Wasserkraftwerk das fließende Wasser.

 

In die Steckdose bei Ihnen zu Hause gelangt der elektrische Strom dann durch entsprechende Stromleitungen. Hinter dem Begriff Stromnetz stehen dabei verschiedenste elektrische Leitungssysteme, die den Strom vom Kraftwerk zu Ihnen ins Haus leiten. Die drei wichtigsten:

  • Dieses Stromnetz wird zur Fernübertragung genutzt, um große Strommengen über weite Strecken zu Verteilerstationen zu transportieren. So, dass beispielsweise wir als Mainzer Netze im nächsten Schritt unser Netzgebiet über Mittelspannungsnetze versorgen können.
  • Dieses Stromnetz kommt zum Einsatz, um beispielsweise die Industrie, Ortschaften und Stadtteile mit Strom zu beliefern und ihn zu den Transformatorstationen zu transportieren, die den Strom dann für die Niederspannungsnetze umwandeln.

  • Dieses Stromnetz wird aus den Transformatorstationen gespeist und transportiert den Strom ohne Leistungsverlust zu Ihnen als Endverbraucher nach Hause in die Steckdose.

Immer im Fok­us: der Klima­schutz

Optimale Vernetzung ist bekanntermaßen unsere Kernkompetenz bei den Mainzer Netzen. Seit vielen Jahren entwickeln wir dementsprechend unser Stromnetz ständig weiter und sorgen so dafür, dass es den künftigen Anforderungen zur Einspeisung erneuerbarer Energien, dem Anschluss energieeffizienter Wärmepumpen und als Ladeinfrastruktur für die Elektromobilität gerecht wird. In diesem Zusammenhang arbeiten wir stetig daran, die Leistungsfähigkeit und Flexibilität unseres Netzes zu erhöhen, beispielsweise durch frühzeitig eingeleitete Netzverstärkungs- und Ausbaumaßnahmen sowie durch den Einsatz moderner Lösungen im Sinne intelligenter Stromnetze (Smart Grid), die es uns ermöglichen, Erzeugung, Speicherung und Verbrauch zu kombinieren und sie optimal aufeinander abzustimmen, um Leistungsschwankungen auszugleichen.

 

Welche Maßnahmen bundesweit geplant sind, um im Sinne der EU-weiten Klimaschutzziele und der entsprechenden CO2-Vermeidung die Energiewende voranzutreiben, welche Rolle die Dekarbonisierung dabei spielt und wie auch Sie selbst im Alltag mit ganz einfachen Schritten Energiesparen und so einen wichtigen Beitrag leisten können, erfahren sie auf den folgenden Unterseiten:
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