Der Energietransport - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 288

wobei E dieAmplitude des elektrischen Felds ist, dassich alseineebene Welle mit Lichtge-
schwindigkeit c durch den Raumausbreitet. DieEnergiedichte w ⊕ derelektromagnetischen
Strahlung, die uns vonder Sonneerreicht, ist sehrklein. Ihr Wert ist in ( 6.2 ) angegeben, der
Grund für diese geringe Energiedichte ist, dass die Amplitude der elektrischen Feldstärke
sehr klein ist. Man kann daher die Energiedichte wesentlich erhöhen, wenn die elektrische
Feldstärke bis zum maximal möglichen Wert vergrößert wird. Mit Hochleistungslasern
lassen sich heute Feldstärken bis zur Durchbruchfeldstärke in Lut erzielen, siehe Tab. 8.1 .
Allerdings arbeiten diese Laser nicht im Dauerbetrieb, sondern sind gepulst mit einem
Tastverhältnis von nicht besser als − . Die maximale Energiedichte eines Lasers liegt da-
her bei

w = J⋅m − ≈ ⋅ − kWh⋅m − .

(9.4)

Die zeitlich gemittelte Energiedichte ist aber wegen des geringen Tastverhältnissesviel klei-
ner, sie beträgt nur

w = ⋅ − kWh⋅m −

≈ , w ⊕ . (9.5)

Sie ist daher viel kleiner als die Energiedichte der Sonnenstrahlung auf der Erde. Hoch-
leistungslaser sind damit nicht geeignet, den Transport der erforderlichen großen Energie-
mengen auf ausgesuchten Wegen um den Erdball herum durchzuführen, ganz abgesehen
von den anderen technischen Problemen, die einer Verwirklichung dieses Transportkon-
zepts im Wege stehen würden.
Als bewährte Methode des Transports von elektrischer Energie verbleiben Überland-
leitungen oder Seekabel , durch die ein elektrischer Strom fließt. Damit ein Strom I durch
einen elektrischen Leiter von A nach B fließt, muss zwischen den Punkten A und B eine
Potenzialdifferenz Δ ϕ U bestehen, U bezeichnet man alsdie elektrische Spannung .Eine

Leitung zum Transport von elektrischer Energie muss daher immer aus einer Zuführung
vom Punkt A undeiner Rückführung zum Punkt B bestehen, wird also mindestens 2 Leiter
von der Quelle zum Empfänger aufweisen, zwischen denen eine Spannung U anliegt.
Die meisten Überlandleitungen benutzen nicht eine Gleichspannung, durch sie fließt
kein Gleichstrom, sondern sie arbeiten mit einer Wechselspannung U

=

( t ) und einem Wech-

selstrom I ( t ) , die sich zeitlich verändern gemäß einer Sinus-Funktion

I ( t )= I sin ( πνt ) , U ( t )= U sin ( πνt + φ ) , (9.6)

wobei φ die Phasenverschiebung zwischen der Wechselspannung und dem Wechselstrom
ist. Die Amplituden I und U bestimmen die Wirkleistung P W , die der Wechselstrom
transportiert, sie ergibt sich zu

P W = U eff I eff cos φ , (9.7)

mit U eff = U / √ und I eff = I / √ . Allein die Wirkleistung des elektrischen Stroms lässt
sich in einem an die Leitung angeschlossenen Wandler, siehe Abb. 9.1 , in andere Ener-
gieformen umwandeln, sei es mechanische Energie (Elektromotor), thermische Energie