Frage von DatNidaPlayzZz, 159

Weshalb wird beim Energietransport vom Kraftwerk zum Haushalt die Spannung hochtransformiert?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 100

Die Verluste in der Leitung (Wärme) sind  proportional zum Quadrat der Stromstärke (Pverl = I^2 * R) . Daher ist das Ziel, die Stromstärke zu verringern, um die Verluste zu verringern.

Das erreicht man, indem man die Spannung so hoch wie möglich legt. Die übertragene Leistung ist P = U * I und daran kann man leicht sehen, wenn die Stromstärke halbiert wird, muss die Spannung verdoppelt werden, damit immer noch die selbe Leistung übertragen wird. 

Fazit: Die Spannung wird erhöht, um die Stromstärke und damit die Leitungsverluste zu senken.

Kommentar von Jackie251 ,

so und nicht anders!

Kommentar von lks72 ,

Vollkommen richtige Antwort.

Allerdings kommt jetzt der Ketzerkommentar:

Pverl = U * I = U * U/R = U^2 / R.

Die Verluste in der Leitung sind proportional zum Quadrat der Spannung, daher ist es das Ziel, die Spannung möglichst niedrig zu halten :-)

Wenn der Fragesteller den Denkfehler findet, dann kann er zu Recht behaupten, alles verstanden zu haben, ansonsten muss er vorsichtig sein, mit fremdem Wissen anzugeben.

Kommentar von Hamburger02 ,

"Pverl = U * I = U * U/R = U^2 / R.

Die Verluste in der Leitung sind proportional zum Quadrat der Spannung, daher ist es das Ziel, die Spannung möglichst niedrig zu halten :-)"

Naja, nach der Formel wird die Verlustleistung immer geringer, je höher der Leitungswiderstand wird. ;-)

Kommentar von lks72 ,

Schon, aber darum geht es ja nicht. U^2 / R ist äquvalent zu R * I^2, wie man leicht nachrechnet. Der Widerstand soll ja konstant angenommen werden. Die Frage ist ja, wieso in der ersten Formel U möglichst klein und in der der zweiten Formel I möglichst klein sein soll. Das ist das "Hochspannungsfernleitungsparadoxon" :-)

Kommentar von Peppie85 ,

U ist hier ireelevant, da es nicht um U sondern Delta U geht, und delta U ergibt sich nunmal aus I und R ! da spielt es keine rolle, ob die betriebsspannung 230 volt, 20.000 Volt oder 380.000 Volt ist.

natürlich ergeben sich aus einer höheren betriebsspannung noch höhere toleranzen. es ist eben nicht so tragisch, wenn von 20.000 volt mal eben 115 fehlen. bei 230 volt siehts schon anders aus.

lg, Anna

Antwort
von atoemlein, 40

Eine Stromleitung soll ja eine bestimmte Leistung (in Watt) übertragen können.

Wegen des Leitungswiderstands gibt das Verluste (die Leitung wird leicht warm).

Die Spannung soll ja in unserem Netz konstant gehalten werden, möglichst unabhängig von er aktuell verlangten Leistung.
Diese Leistung ist Spannung mal Strom: P = U * I.

Da die Spannung konstant bleibt, muss die Stromstärke (Ampère) ändern, wenn eine andere Leistung verlangt wird.
Die Verlusleistung P ist proportional zum Widerstand R der Leitung und zum Quadrat der Stromstärke I:
P = R * I^2
Doppelter Strom (oder eben doppelte verlangte Leistung) hiesse also vierfache Verlustleistung.
Wegen der Verluste ist es das Ziel, die Stromstärke möglichst klein zu machen.
Und um eine bestimmte Leistung zu halten (P = U * I), muss man eben die Spannung grösser machen, wenn die Stromstärke kleiner und damit auch die Verluste massiv kleiner werden sollen.

Expertenantwort
von Peppie85, Community-Experte für Energie, 38

bei hoher spannung und geringer stromstärke lässt sich der strom leichter durch die leitubngen "pumpen"

bedenket man, dass die Leitungsverluste sich bei verdopppelung der Spannung vierteln, kann man sich ja einfach ausmalen, was der Unterschied zwischen 230 volt und 20.000 volt so ausmacht...

ein einfaches beispiel: eine 60 watt lampe hat bei 12 volt einen strom von 5 ampere.

jetzt sagen wir mal, das kabel hat einen Widerstand von 0,24 Ohm.... nach dem ohmschen gesetz (U=I*R) ergibt sich so ein Spannungsverlust über das Kabel von 1,2 Volt. mal wiederum 5 Ampere sind das 6 Watt.

bei 24 volt brauchts für 60 Watt nur 2,5 Ampere. mal die oben beretis genannten 0,24 Ohm ergibt 0,6 Volt Spannungsverlust. nimmt man das wiederum mit den 2,5 Ampere die fließen mal, kommen wir auf einen Verlust von gerade mal 1,5 Watt....

lg, Anna

Kommentar von lks72 ,

Diese schöne Antwort sollte sich der Fragesteller unbedingt durchlesen, denn du hast mit dieser Rechnung auch die "scheinbare Paradoxie" in meinem Kommentar in der Frage von Hamburger02 gelöst.

Antwort
von PieOPah, 47

Bei den Mengen Strom, die durch die Leitung müssen, brauchst du ein ziemlich dickes Kabel. Aber je dicker das Kabel, um so höher der Widerstand. Also Stromstärke und Spannung hoch. Damit reduzierst du die Verluste bei der Übertragung.

Kommentar von DatNidaPlayzZz ,

^^ danke

Kommentar von dompfeifer ,
Aber je dicker das Kabel, um so höher der Widerstand. 

Unsinn, das ist genau umgekehrt! Je dünner das Kabel, umso höher der Widerstand.

Kommentar von PieOPah ,

In einem dünnen Kabel kannst du aber nicht so viel Strom durchlassen. Das leuchtet kurz wie eine Glühlampe und puff - isses wech. Hab mich vielleicht etwas zu unklar ausgedrückt. Widerstand im Sinne von dünnes Kabel was viel Strom durchlassen soll... Dünnes Rohr mit viel Wasser braucht ja auch mehr Druck.

Antwort
von dompfeifer, 30

Die Spannung wird bei Fernübertragungen auf bis zum Tausendfachen der Spannung beim Verbraucher (230V/400V) hoch transformiert, damit sich die Leistung mit entsprechend kleiner Stromstärke transportieren lässt. Leistung = Spannung mal Stromstärke. 

Bei einer Transformation von 1 zu 1000 z.B. verringern sich mit der kleineren Stromstärke die ohm'schen Verluste auf ein Tausendstel. Die dabei in Kauf genommenen Isolationsverluste, Induktions- und Kapazitätsverluste sind vergleichsweise klein.

Antwort
von josef050153, 18

Du musst begreifen, dass der Spannungsverlust durch die Leitung ein absoluter Wert ist; er ist also unabhängig von der Nennspannung und nur durch die Stromstärke sowie den Leitungswiderstand definiert.

Wenn dieser Verlust (mal als Beispiel) 200V beträgt verlierst du bei unserem 400V-Netz 50% der Spannung, bei 10 000V nur 2%.

Antwort
von xGeTReKtx, 70

Da man lieber mehrere KV als mehrere tausend Ampere über die Leitung jagt sonst würde die Leitung das nicht aushalten bzw. man bräuchte extrem dicke Leitungen.

LG

Kommentar von DatNidaPlayzZz ,

Danke sehr :D

Kommentar von lks72 ,

Für die elektrische Ladung gibt es einen Strom, die elektrische Stromstärke, wenn man also den Strom unbedingt jagen will, dann kann man es ja noch nachvollziehen. Die elektrische Spannung wiederum ist die Differenz von zwei elektrischen Potentialen, hier gibt es nichts zu jagen, im Übrigen erklärt die Antwort nichts.

Antwort
von AlexBlue, 36

Damit man es überweite Entfernungen senden kann, dabei geht auch der Amperelevel runter, damit die Leitung nicht durchschmorrt.

Kommentar von DatNidaPlayzZz ,

Danke ^^

Keine passende Antwort gefunden?

Fragen Sie die Community

Weitere Fragen mit Antworten