Der Energietransport - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 291

Abb. 9.1 Ersatzschaltbild für
die Übertragung elektrischer
Energie mithilfe eines Wechsel-
stroms

R K

C K

L K

Wir wollen nicht auf die Schwierigkeiten in der physikalischen Behandlung eingehen,
die dadurch entstehen, dass für den Energietransport ein Dreiphasen-Drehstrom verwen-
det wird, sondern wollen weiterhin von einer Leitung mit zwei Leitern, eine Zu- und einer
Rückführungausgehen,vondenendereinederNullleitermit konstantem Potential ϕ = V
ist und auf dem anderen Leiter der technische Wechselstrom I eff fließt. Die Frequenz des
technischen Wechselstroms beträgt

s − , ν = (9.19)

weil sich bei dieser Frequenz die elektrische Energie am wirtschatlichsten übertragen lässt.
Mitbestimmend für die Wirtschatlichkeit sind neben dem Wirkwiderstand ( 9.13 ) derLei-
tung auch ihre Blindwiderstände

πνC K

I Z C =− und I Z L = πνL K , (9.20)

wie sie im Ersatzschaltbild 9.1 der Energieübertragung dargestellt sind. Dabei ist L K die
Induktivität der Leitung und C K die Kapazität der Leitung gegenüber ihrer Umgebung.
Letztere hängt von dem Leitungsaufbau ab, die stromführenden Leiter sollten sich in mög-
lichst großem Abstand voneinander und anderen Leitern befinden, wie es zum Beispiel in
der Abb. 9.2 gezeigt ist. Die Leiterinduktivität ist bei einem Einzelleiter mit dem Durch-
messer d gegeben zu

π l ln l

μ

− V s − m − . L K ≈ mit μ = , ⋅ ⋅ ⋅ (9.21)

d

Der Blindwiderstand Z L nimmt also mit der Länge l des Leiterkabels zu, wie auch der

Wirkwiderstand R K nach ( 9.13 ) linearmit l zunimmt.
Wegen des Blindwiderstands fließt ein zusätzlicher Blindstrom I B über die Transportlei-
tung, der zu zusätzlichen Leistungsverlusten führt und möglichst vermieden werden sollte.
Am effektivsten 1 ist es natürlich, wenn man ν

I

= wählt, also die elektrische Leistung mit-

hilfe eines Gleichstroms überträgt.
Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) ist durch die Entwicklung
von leistungsfähigen Gleich- und Wechselrichtern, die auch bei höchsten Spannungen
eingesetzt werden können, möglich geworden. Die Frage, ob man eine Hochspannungs-

1 Man beachte, dass gemäß der Abb. 9.1 der kapazitive Blindwiderstand I Z C möglichst groß und der
induktive Blindwiderstand I Z L möglichst klein sein sollte.