Stromkrieg für Netze
Was denkt ihr, wer wird das Rennen aus heutiger Sicht gewinnen. Gleichstom oder Wechselstrom.
Wikipedia sagt zur Vergangenheit:
Der Stromkrieg (englisch war of currents) war um 1890 ein Disput zwischen Thomas Alva Edison (1847–1931) und George Westinghouse (1846–1914), ob die von Edison favorisierte Gleichspannung oder die von Westinghouse favorisierte Wechselspannung die geeignetere Technik für die großflächige Versorgung der Vereinigten Staaten von Amerika mit elektrischer Energie und den Aufbau von Stromnetzen sei.
Aber wie sieht das heute aus? Windenergie, Koax, Leitungsverluste, 630 kV technologie. Wer wird das Rennen machen. Bitte nur fachlich begründete Antworten.
Nachtrag: Danke für die Tollen Beiträge mit den tollen neuen Aspekten. Nein, eine Ja, Nein Entscheidung habe ich nicht gewollt auch wenn ich es aufhängerisch so geschrieben habe. Sorry, dass ich mich nicht ausdrücken konnte. Es geht natürlich nur darum, wer die Nase vorn haben wird.
3 Stimmen
5 Antworten
Beide, da einzeln beide Nachteile haben. Mit HGÜ kann man zwar sehr große Strecken überbrücken aber dafür ist Gleichspannung nicht gut geeignet, um Netze aufzubauen, da sie sich schlecht schalten lassen. Zudem ist die Transformation hoch / runter aufwändiger.Bei Wechselspannung hat man dann entsprechend den Vorteil was die Netzbildung und Transformation angeht.
Daher denke ich, dass auf Langstrecke immer mehr HGÜ genutzt wird aber abseits davon weiter Wechsel- bzw Drehstrom zum Einsatz kommen wird.
Du hast gefragt welche Technik sich durchsetzt: Gleichspannung oder Wechselspannung. Das habe ich beantwortet: Beide bzw. HGÜ und Drehstrom. Du kannst alleine mit Gleichspannung keine Stromnetze aufbauen, weil kein Nulldurchgang stattfindet, daher ist es nur für Direktverbindungen wie genannte HGÜ sinnvoll. Kurzschlüsse und schalten unter Last würden jeden Leistungsschalter schnell verschleißen und an jedem Knotenpunkt einen Umrichter zu Betreibern wäre viel zu teuer.
Zudem handelt es sich bei allen Erzeugern entweder um Vollumrichter, um direkt gekoppelte Synchronmaschinen oder um Asynchronmaschinen mit Nebenschluss. Ich sehe es nicht, dass die alle auf Gleichspannung umstellen, denn auf der Verbraucher Seite haben wir auch wieder entweder direkt Drehfeldmaschinen oder Wechselrichter.
Falls du darauf hinaus willst, dass viele Verbraucher am Ende aus der Wechselspannung Gleichspannung machen, so musst du zwischen Verbrauch und Übertragung unterscheiden. Es ist in der Regel viel effizienter Wechselspannung zur Übertragung zu nutzen und diese dann umzuwandeln. Gleichspannung ist wie gesagt nicht geeignet, um damit ein Netz auf zu bauen, daher wird es keine Gleichspannungsnetze geben.
Asynchronmaschinen mit Nebenschluss
Ich meinte damit natürlich doppelt gespeiste Asynchrongeneratoren (DFIG).
Wie fast immer: kommt draufan.
Bzw. keine wird allein "das Rennen machen". Gleichspannung wird zwar aufholen, aber Wechselspannung wird niemals verschwinden.
Gleichspannung ist für alles, was elektronisch läuft, vorteilhaft. Also einerseits das, was wir von der Elekronik her kennen (Audio, Video, Internet, Kommunikationstechnik, Haustechnik, Gebäudetechnik usw.).
Neu kommt die Hochspannungsgleichstromübertragung hinzu, die über weite Strecken verlustärmer ist als Wechselspannung (aber eben wieder Elekronik braucht fürs Rauf- und Runtertransformieren).
Wechselspannung wird bleiben, weil alles so einfach ist (Transformation von Spannungen in lokalen Verteilnetzen und für die Bereitstellung für elektronische Geräte) und ohne Elektronik läuft und weil Maschinen mit Drehstrom einfach vielfältiger funktionieren und einfacher zu bauen sind als mit Gleichstrom.
Erstens was man für Anwendungen meint.
"Was denkt ihr, wer wird das Rennen aus heutiger Sicht gewinnen. Gleichstom oder Wechselstrom."
Dieser Fragestellung ist schwer ein Sinn zu entnehmen.
Vor 132 Jahren wurde der historische Streit um die künftige zweckmäßige technische Entwicklungslinie beendet, weil durch die technische Entwicklung das zwingende Ergebnis sichtbar geworden war. Das Ergebnis war selbst für Fachleute wie Edison 1880 noch nicht absehbar. Was sollte man dem historischen "Wettrennen" um die technische Voraussicht "aus heutiger Sicht" hinzufügen? Was sollte man z.B. dem "Wettrennen" zwischen Fackel, Petroleumlampe, Glühlampe und LED-Leuchtmittel "aus heutiger Sicht" hinzufügen?
Du stellst da völlig fiktive Zusammenhänge auf.
Beim sog. "Stromkrieg" in den USA ging es um eine technologische Grundsatzentscheidung von wirtschaftspolitischer Tragweite. Es musste dringend eine nationale Entscheidung für A oder B getroffen werden: Das zu schaffende öffentliche Stromversorgungs-Verbundnetz konnte nur mit Gleichstrom oder mit Wechselstrom betrieben werden. Da ist kein technischer Kompromiss möglich. Hier standen genau zwei Technologien im gegenseitigen gnadenlosen Wettbewerb, eine der beiden Linien musste ausscheiden, bevor man sich auf ein gemeinsames Netz verständigen konnte. Die Wechselstromtechnik erwies sich für das regionale Nieder-spannungsnetz und auch für alle Netze seinerzeitiger Hochspannungs-bereiche als weitaus zweckmäßiger als die Gleichstromtechnik. Spezielle HGÜ-Trassen waren noch lange nicht in Sicht.
Zum Vergleich: Bei der Gestaltung einer kreuzungsfreien Verkehrsführung kann die Entscheidung zwischen Überbrückung oder Untertunnelung anstehen. Da steht einerseits eine unausweichliche Entscheidungen von öffentlichem Interesse an, andererseits stehen da privatwirtschaftliche Wettbewerbsinteressen zwischen Brückenbauern und Tunnelbauern an. Da ließe sich gelegentlich vielleicht im Nachhinein darüber streiten, ob die getroffen Entscheidung in jeder Hinsicht optimal war. So verhält sich das nicht beim "Stromstreit", da war die Entscheidung zwingend.
"..... Windenergie, Koax, Leitungsverluste, 630 kV ....."
Windenergie ist eine der vielen Energiequellen als durchaus fruchtbare Ergänzung zu allen anderen Energiequellen. Ein nennenswerter Wettbewerb findet hier nicht statt. Die Auswahl der Energiequelle ist in aller Regel schon durch den Standort weitgehend vorgegeben: Z.B. Stauwasser, Fließwasser, Erdwärme, Windstärke, Sonneneinstrahlung, Brennstofflogistik, örtlicher Bedarf an Grundlast, Bedarf an Residuallast, örtlich gegebene Speicherkapazitäten u. dergl. mehr. Da steht nur die Entscheidung an, ob sich hier die Nutzung der gegebenen Energiequelle rechnet und in welcher Größenordnung bei verfügbarem Investitionskapital.
Zum Vergleich: Eine Lehmziegelfabrik baue ich in der Nähe von Lehmvor-kommen, und eine Kalksteinfabrik in der Nähe von Kalkvorkommen.
Koaxialkabel finden nur in der Nachrichtentechnik Verwendung und betrifft nicht die Energietechnik. Da ist kein thematischer Bezug.
Leitungsverluste bei der Fernübertragung elektrischer Energie ergeben sich aus Streckenlänge, aktueller Leistung, gewählter Stromart, installierten Kompensationsanlagen, gewählter Spannung, Isolationsverlusten, gewähltem Leiterquerschnitt und dergl. mehr. Alles simple Rechengrößen. Da ist kein thematischer Bezug.
Die elektrische Spannung (z.B. 630 kV) wird den jeweiligen technischen Verhältnissen angepasst. Da ist kein thematischer Bezug.
2. Versuch. Überleg mal genau, was du schreibst und sieh auch mal die übrigen Kommentare an. Das Recht sich zu blamieren sei jedem Zugestanden und nicht zeitgemäß zu sein auch, aber wenn du magst, denk auch mal über die Editierungsfunktion und Wissensauffrischung nach. Google einfach mal Koax in der Energietechnik oder HGÜ oder was auch immer. Ich hätte es auch geschrieben, wie du es geschrieben hasst, aber falls es dir dein Selbstbewusstsein nicht verbietet, es gibt eben auch Sachen wie Koax in der Energietechnik, die sich geändert haben und keiner Belehrung über Nachrichtentechnik wert sind. Achso und deine Mühe zu einer ausführlichen Antwort schätze ich sehr. Aber eben...
Niemand wird das Rennen machen, denn es wird nicht an der Wechselstromtechnik gerüttelt werden. Dazu ist diese schon zu "eingefahren".
Zumal: Gleichstrom hat nur einen Vorteil: Man kann diesen sofort und ohne Zwischenverfahren speichern - was mit Wechselstrom nur auf Umwegen über die Gleichstromtechnik gelingt.
Aber Nikola Tesla hat gezeigt, dass Wechselspannung/-strom deutlich flexibler ist, was den Transport angeht.
Wechselstrom ist aktuell noch der Stand der Dinge und wird es auch noch eine ganze Weile bleiben.
In der Zukunft wird aber Gleichstrom durch unsere Netze fließen. Wir haben jetzt schon viele Geräte die mit Gleichspannung betrieben werden, aus dem einfachen Grund weil Schaltnetzteile und BLDC-Motoren immer mehr verwendet werden.
Man wird dann auch bei einfachen Geräten wie Beton-Mischern einen BLDC-Motor verbauen und eine entsprechende Ansteuerung nutzen die Gleichspannung benötigt.
Die Gleichspannungsnetze haben auch den Vorteil dass sie weniger Verluste haben und die elektrischen Felder werden ja im Endeffekt von sich schon abgeschirmt. Es gibt zwar auch ein magnetisches Feld durch den fließenden Strom, aber je niedriger der Strom, desto niedriger das magnetische Feld. Das elektrische Feld ist bei DC ja innen in der Koax-Leitung gefangen und das stellt ja auch einen Kondensator dar, also einen Energiepuffer. Je länger die Leitung, desto größer ist der Puffer.
Wir können immer günstigerer Systeme herstellen um die DC-Spannung umzuwandeln.
Auch zu Hause werden wir dann andere Steckdosen nutzen und die Geräte werden sich abschalten bevor der Stecker gezogen wird, damit man den Plasmabogen verhindert. Das kann man auch heute schon machen, aber entsprechende Systeme kosten einfach noch zu viel. Niemand will für eine DC-Steckdose 50€ bezahlen. Natürlich benötigen wir auch noch entsprechende Normen und das muss sich dann erst mal in der Industrie flächendeckend durchsetzen bis es dann im Haushalt ankommt.
Danke für die neuen Aspekte. BLZD ist mir neu. Und zum Lastabwurf kenne ich nur Pilotkontakte. Und vom Schweißen kenne ich eigentlich keinen spürbar großen Unterschied zwischen Gleichstrom lichtbögen. Vielleicht kannst du das mal konkeretisieren. Wenn du magst, man lernt ja nie aus. Und ja, die Umwandlungstechnik macht viel aus.
Die nutzen doch diese BLDC-Motoren in immer mehr Geräten. Mein Bohrhammer, der Akkuschrauber und viele Lüfter haben alle solche Motoren verbaut.
Wenn du Gleichspannung abschalten musst, dann kannst du einen MosFET verwenden.
Bei Wechselstrom nutzt man aufgrund des Wechselstroms dann zwei MosFETs (Transistoren), was den Widerstand verdoppelt und somit die Kosten im Endeffekt vervierfacht. Deshalb ist es einfacher Gleichspannung mit MosFETs zu schalten.
Damals war es ein Problem so hohe Spannungen zu schalten, heutzutage kann man das aber sehr gut und auch immer preisgünstiger.
Beim schweißen kennst du sicherlich noch die Geräte mit Transformator und dann gibt es eben die neuen Geräte, die haben einen "Inverter" drin. Das sind im Endeffekt einfach nur Schaltnetzteile die mit Gleichspannung arbeiten. Du erkennst sie daran dass diese Geräte so leicht sind.
Ja, den Aspekt der immer leistungfähigeren Halbleitertechnik habe ich tatsächlich vergessen.
Ja, denke ich auch. Die Frage war eine andere, aber egal. Du hast sie um einen Aspekt für zukünftige Fragen erweitert. Wie hoch sind die theoretischen Verluste in Wechselspannungsendnetzen Erzeuger- / Verbraucherseitig, im Vergleich Wechselspannung, Gleichspannung. Aber musst du auch nicht beantworten / oder eine Vorhersage dazu abgeben.