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Grundlagen des elektrischen Stroms

Von: Thomas

Der Weg der elektrischen Energie vom Energieerzeuger bis zur Steckdose im Haushalt. Wieviel Geld kostet uns eine Glühlampe mit 100W bei einer Einschaltdauer von einer Stunde

Die ganzen Beispiele beziehen sich auf eine 100 Watt Glühlampe. Zum Anfang möchte ich die Zusammenhänge von der Stromerzeugung bis zum Verbraucher in einfach Worten erklären .  Bei den großen Energieerzeugern wird durch eine Drehbewegung des Generators eine sinusförmige Wechselspannung erzeugt. Eine elektrische Spannung ist wie der Wasserdruck in Ihrer Wohnung oder Ihrem Haus. Der Fachmann spricht bei Wasser von ca. 2 bar Wasserdruck, das bedeutet bei der Elektrizität die Spannung in Volt. Der Wasserstrom der in die Badewanne fliesst ist  bei der Elektrizität der elektrische Strom in Ampere. Also der Generator erzeugt erst eine Spannung  (= Wasserdruck) und daraus resultierend fliesst der elektrische Strom  ( = Wasser in Liter pro Minute ).

Der nächste Gedanke wäre jetzt, wie bringen wir den elektrischen Strom und die Spannung in Ihr Haus. Beim Wasser wird eine große Pumpe benützt die erstmal Wasserdruck erzeugt und über die Rohrleitungen kann erst Wasser aus dem Wasserhahn fliessen.

Bei der Elektrizität bedient man sich einer schönen Technik . Über Trafostationen wird die Spannung (Wasserdruck) auf 20000 V hochtransformiert damit die Oberleitung einen möglichst kleinen Durchmesser haben können. Damit Sie sich vorstellen können was 20000V Wechselspannung an Energie darstellen , mache ich ein Gedankenmodell. 1000 V können eine Luftstrecke von 1mm als Funkenstrecke überbrücken. Bei 20000 V wäre die Funkenstrecke 20mm lang.

Die Oberleitungen sind so dimensioniert, dass die Elektrizitätswerke sehr große Spannungen und kleine Ströme übertragen können. Würden Sie größe Ströme fliessen lassen, bräuchten wir dicke Kabel. Das sind hohe Kosten, auch hätten wir große Wärmeverluste.

Die hohen Spannungen werden dann wieder in den einzelnen Gebieten auf 230V Wechselspannung transformiert und in die Wohnungen geliefert. Alle Geräte in Ihrer Wohunung oder Ihrem Haus werden mit 230V und 50 Hz versorgt. Aber alle Geräte zum Beispiel Ihre Hifi Anlage oder  Ihr Fernseher wandeln diese 230V über Trafos und Gleichrichter in Gleichspannungen um. Warum ? Die interne Elektronik arbeitet mit Gleichspannung.

Was ist der Unterschied zwischen Gleichspannung und Wechselspannung. Bezogen auf das Wasser würde es folgendes bedeuten : Die Wasserpumpe pumpt das Wasser immer in die selbe Richtung bei gleichbleibenden Druck, dann hätten wir Gleichspannung.

Bei Wechselspannung pumpt die Pumpe das Wasser einmal in die eine Richtung und nach einer kurzen Zeit in die andere Richtung und der Druck baut sich auf und wieder ab. Das ganze Spiel wiederholt sich 50mal in der Sekunde ( = 50 Hz Netzfrequenz ) .

Das Ganze wäre viel einfacher mit Gleichspannung, aber Gleichspannungen  können wir nicht übertragen, da sich Gleichspannungen nicht transformieren lassen.

Unsere Geräte im Haushalt brauchen zum Großteil Gleichspannungen. Denken Sie nur an Ihren PC der hat ein Netzteil mit 230V Wechselspannungseingang und 3.3V, 5V Gleichspannungsausgänge.

Die Glühlampe ist da eine Ausnahme, sie wird mit 230V Wechselspannung versorgt und der Glühdraht wird durch den fliessenden elektrischen Strom zum Leuchten gebracht. Es gibt die unterschiedlichsten Leistungsklassen von Glühlampen. Es gibt 30Watt , 50Watt, 100Watt Glühlampen. Was bedeutet die Watt Angabe. Watt ist die elektrische Leistung = Spannung mal Strom ( P = U * I ) . Bei Wasser würde wir sagen Wasserdruck mal das Wasser pro Minute oder Sekunde.  Eine 100W Glühlampe verbraucht bei 230V Spannung 0,43 Ampere. Wieviel kostet das bei einer Stunde, bei einem Strompreis von ca. 20cent /kWh. Eine Glühlampe mit 100W kostet ca. 2 cent pro Stunde. Es hört sich nicht viel an, es ist aber auch nur 1 Stunde und eine Glühlampe.

Ihr Energiespar Team