Wie viel Volt hat eine Freileitung?

Lange Zeit wurde Strom in Deutschland fast ausschließlich zentral erzeugt und von großen Kraftwerken zu den Verbrauchern verteilt. Doch diese Einbahnstraße gibt es nicht mehr: Heute speisen zusätzlich viele kleine und größere Typen von Anlagen für erneuerbare Energie ihren Strom in das Tausende Kilometer lange Leitungsnetz ein. Und die Solarzellen auf dem Dach liefern mal Strom für die Familie und mal Strom für die Allgemeinheit. Das hat Folgen: Das Netz muss nun viel mehr können als früher – es muss die unterschiedlichen Strommengen, die auch noch sehr wechselhaft zu verschiedenen Tageszeiten anfallen, mit dem Strombedarf in Einklang bringen. Und dabei die Frequenz von 50 Hertz halten, damit das Stromnetz stabil bleibt.

Nach Berechnungen des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) ist das deutsche Stromnetz rund 1,8 Millionen Kilometer lang. Das garantiert die Versorgung aller Haushalte, Unternehmen und sonstiger Verbraucher mit Elektrizität. Denn alle Stromerzeuger sind mit diesem umfassenden Netz verbunden. So führt der Ausfall zum Beispiel eines Kraftwerks oder eines Transformators nicht unmittelbar dazu, dass überall die Lichter ausgehen.

Das war in der Anfangszeit der Versorgung mit Elektrizität ganz anders: Einzelne Unternehmen begannen ihre Betriebe zu elektrifizieren, einige größere Städte bauten Kraftwerke für den Eigenbedarf. Wer nicht das Glück hatte, in der Nähe dieser Erzeugungsstandorte zu sein und einen Anschluss zu bekommen, musste weiter ohne Strom leben. Das betraf Ende des 19. Jahrhunderts noch die meisten Deutschen. Und wenn ein Kraftwerk ausfiel, konnte kein anderes einspringen – die damaligen Stromnetze waren Inseln. Im 20. Jahrhundert änderte sich das rapide. Zu den vereinzelten Stadtwerken kamen Überlandversorger und Verbundunternehmen hinzu. Auch die EnBW hat ihren Ursprung in dieser Zeit. Sie organisierten für alle Teile Deutschlands die Stromversorgung und verbanden sich miteinander über ein Netz von Leitungen.

Die Stromübertragung von Kraftwerken, dezentralen Anlagen und Verbrauchern in Deutschland findet über Freileitungen auf Masten oder über Kabel unter der Erde statt. Je höher die Spannung in ihnen, desto weitere Wege können überbrückt werden. Deshalb haben die Leitungen verschiedene Durchmesser und die Masten unterschiedliche Höhen. Allerdings sind für viele Stromanwendungen Spannungen, die mehr als 230 oder 400 Volt betragen, zu hoch. Aus diesem Grund gibt es vier Spannungsebenen: Die höchste Spannung beträgt 380 Kilovolt (380.000 Volt), die niedrigste 230 Volt – das ist die Spannung, die in deutschen Haushalten an Steckdosen anliegt.

Das Höchstspannungsnetz arbeitet mit 380 und 220 Kilovolt. Mit ihm wird Strom über weite Strecken transportiert, bestimmt ist er für große Industriebetriebe und für Regionalversorger, die den Strom weiterverteilen. Für diese Netzebene sind vier Betreiber zuständig, die sogenannten Übertragungsnetzbetreiber: TenneT TSO, 50Hertz Transmission, Amprion und in Baden-Württemberg die TransnetBW . Das Übertragungsnetz in Deutschland ist circa 36.600 Kilometer lang und mit speziellen Kuppelleitungen mit den Stromnetzen anderer europäischer Länder verbunden. Das ist das europäische Verbundnetz.

Das Hochspannungsnetz mit 110 Kilovolt misst 86.000 Kilometer. Zusammen mit dem Mittelspannungsnetz (30, 20 und 10 Kilovolt, 521.000 Kilometer) liefert es elektrische Energie für Unternehmen und Stadtwerke oder kleine Energieversorger. In den Orten und Städten gelangt dann der Strom zu den Haushalten, zum Gewerbe und zu landwirtschaftlichen Betrieben mit dem Niederspannungsnetz (230 oder 400 Volt, 1.194.000 Kilometer).

Das gesamte Schweizer Stromnetz misst über 250 000 Kilometer. Seine Leitungen würden zusammen rund sechs Mal um die Erde reichen.

Über Kraftwerke sowie Importe aus dem Ausland gelangt der Strom unter Höchstspannung (380 000 Volt = 380 kV bzw. 220 000 Volt = 220 kV) ins Übertragungsnetz. Dabei muss die Spannung möglichst hoch sein, damit möglichst viel Energie verlustarm über weite Strecken transportiert wird.

Bis der Strom schliesslich zu Hause in die Steckdose gelangt, muss die Spannung um das 1000-fache (von 380 000 Volt resp. 220 000 Volt auf 400 resp. 230 Volt) reduziert werden. Das geschieht über mehrere Stufen beziehungsweise unterschiedliche Netzebenen.

Die Intensität eines Magnetfeldes wird in Mikrotesla (µT) angegeben. Je grösser die Stromstärke und je weiter die Abstände zwischen den Strom führenden Leiterseilen, umso grösser ist die räumliche Ausdehnung des Magnetfeldes einer Hochspannungsleitung. In der Mitte zwischen zwei Masten, wo die Leiter am tiefsten hängen, treten in Bodennähe die stärksten Belastungen auf. Sie variieren je nach Bauart der Leitung und Stromstärke. Mit zunehmender Distanz von der Leitung nimmt das Magnetfeld ab. Deshalb ist es umso schwächer, je höher über dem Boden die Leiter angebracht sind.

Bei Leitungen mit mehreren Strängen oder bei einem parallelen Verlauf von Hochspannungsleitungen können sich die Magnetfelder der einzelnen Stränge gegenseitig verstärken oder abschwächen. Mit einer Optimierung der Phasenbelegung lässt sich die Feldbelastung vermindern.

Gebäudemauern schirmen Magnetfelder praktisch nicht ab. Bis in eine Entfernung von 150 bis 200 m können 380-kV-Freileitungen die Magnetfeldbelastung in benachbarten Häusern deshalb erhöhen. Weiter weg ist eine normale Hintergrundbelastung vorhanden, die in Wohnungen mit Anschluss ans Elektrizitätsnetz rund 0,02 bis 0,04 µT beträgt. In der Nähe von elektrischen Geräten kann das Magnetfeld jedoch sehr viel stärker sein.

Welche Spannung haben Freileitungen?

Wie viel Ampere hat eine Freileitung?

Wie viel V hat ein Strommast?

Welches Kabel für Freileitung?