Strom: 6 Grundbegriffe, die du kennen musst

Strom, Stromnetz, Ökostrom – jeder redet ganz selbstverständlich von Strom. Und jeder hat eine ganz eigene Vorstellung von Strom. Was er ist, was er leisten muss. Aber wer kennt schon den Unterschied zwischen Strom und Spannung? Zwischen Blindleistung und Wirkleistung? Es sind Begriffe, die im Alltag kaum auftauchen, aber ohne die wir nicht auskommen. Und deshalb steht heute ein kurzer elektrotechnischer Sprachkurs auf dem Programm. Danach kannst du schon ein bisschen fachsimpeln.

1. Man steht unter Spannung und fließt mit dem Strom

Spannung und Strom sind die zentralen Begriffe der Stromwelt. Die elektrische Spannung wird in „Volt“ angegeben, benannt nach Alessandro Volta. Die „Stärke“ von elektrischem Strom wird zu Ehren von André-Marie Ampère in „Ampere“ gemessen. Strom fließt, wenn Elektronen durch einen elektrischen Leiter, z.B. ein Kabel fließen. Nur wenn an einem Elektrogerät Spannung „anliegt“ oder es „unter Spannung steht“, kann auch Strom fließen. Im Alltag steht man oft „unter Spannung“ oder in sehr aktiven Momenten „unter Strom“. In der Elektrowelt muss Strom fließen und Spannung anliegen, damit die beiden konstruktiv zusammenarbeiten können. Nur dann kann eine elektrische Leistung entstehen und Energie erzeugt oder verbraucht werden. Die elektrische Leistung entsteht also im Teamwork.

2. Die Leistung der Stromwelt

Die elektrische Leistung ist mathematisch ausgedrückt das Produkt aus Spannung und Strom. Was macht man nun mit elektrischer Leistung? Zum Beispiel wird elektrische Leistung von einem Motor in mechanische Leistung umgewandelt. Hierfür muss an den Kupfer-Wicklungen des Motors eine Spannung anliegen, und durch die Motorwicklung ein Strom fließen. Mit steigender Stromstärke erhöht sich auch die Leistung des Motors. Je nach Größe des Motors hat dieser mehr oder weniger Leistung – früher hatte man dazu auch den Begriff „Pferdestärke" (kurz „PS“) verwendet.

Exkurs: Die Pferdestärke

Die Bezeichnung Pferdestärke geht auf James Watt zurück, der damit eine anschauliche Maßeinheit für die Leistung von Dampfmaschinen durchsetzen wollte. Die Einheit Pferdestärke sollte angeben, wie viele Pferde die Kraft einer Maschine ersetzen können. Vielleicht fand Herr Watt seinen eigenen Nachnamen nicht so selbsterklärend. Das PS gibt es nicht mehr offiziell als Einheit in Deutschland, aber die Autobauer verwenden sie noch immer. Heute spricht man von Leistungen in „kiloWatt“ oder kurz „kW“, was wiederum 1.000 Watt entspricht und die offizielle Einheit der Leistung darstellt. Die Pferdestärke eines Menschen liegt bei 0,736 kW, also 736 Watt. Damit wären wir zurück aus der Tierwelt und wieder bei James Watt. Das kW oder Watt gibt es aber nicht nur bei den Elektrotechnikern, sondern auch bei den Heizungsinstallateuren oder den Beleuchtungsplanern. Sie benutzen den Begriff Watt, wenn Sie über die Leistung ihrer Spielzeuge und Erfindungen sprechen.

3. Arbeit (Mit Leistung alleine wird noch keine Arbeit erbracht)

Erst wenn die Leistung in einer bestimmten Zeit erbracht wird, spricht man von Arbeit. Die Arbeit geschieht in dem Moment, in dem eine Leistung eine Zeitspanne lang verrichtet wird. Das kann man sich wie beim Sport vorstellen: Nach einer Liegestütze war man noch nicht sehr fleißig. Hat man aber erst mal 5 Minuten lang Liegestützen gemacht, spürt man, was man in dieser Zeit an physischer Arbeit geleistet hat. Wenn ein starkes Watt eine Stunde lang fleißig ist, wird es zu einer Wattstunde („Wh“). Die Wattstunde ist die Einheit der elektrischen Energie bzw. Arbeit. Wenn ein noch stärkeres Kilowatt eine Stunde lang schuftet, kommt eine Kilowattstunde „kWh“ dabei heraus. Und das Megawatt könnt Ihr Euch nun schon selbst erklären. Kleiner Hinweis am Rande: Wenn das kiloWatt 1.000 Stunden lang fleißig ist, dann kommt man auf eine Megawattstunde.

4. Elektrische Arbeit will belohnt werden

Es gibt natürlich keinen Strom ohne Gegenleistung. Bei uns funktioniert das nun mal nur noch über finanzielle Gegenleistungen, die nach eingegangener Stromrechnung fällig werden. In diesem Fall geht die elektrische Energie in „Vorleistung“, da in der Stromrechnung am Monatsende die bereits verbrauchte Energie nachträglich abgerechnet wird. Private Stromverbraucher zahlen aber meist nur für die Arbeit und nicht etwa für die Leistung. Als großer Industriekunde zahlt man aber auch für die Leistung. Und zwar für die Höchstleistung, die in einem Jahr dem Netz des Stromnetzbetreibers abverlangt wird. Dabei ist es egal, ob diese Höchstleistung ein Mal oder 20 Mal aus dem Stromnetz bezogen wird. Die Betreiber der Stromnetze rechtfertigen diese Kosten mit den erforderlichen Maßnahmen zur Vorhaltung von ausreichender „Übertragungskapazität“ des Stromleitungsnetzes. Salopp gesagt braucht man ausreichend dicke Kabel, um die geforderte Leistung übertragen zu können, was wiederum als „Übertragungsleistung“ bezeichnet wird.

5. Der Strom ist gut vernetzt

Elektrischer Strom oder genauer gesagt die elektrische Energie wird in Stromnetzen übertragen. Hier fließt die elektrische Energie vom Stromerzeuger zum Stromverbraucher. Diese Energie kann dann in unserem Motor in mechanische Arbeit umgewandelt werden. Das Stromnetz weist verschiedene „Spannungsebenen“ auf. Große Kraftwerke arbeiten mit hohen Spannungen, wir zuhause dagegen mit relativ niedrigen Spannungen. Das Bindeglied zwischen diesen Spannungsebenen ist der Transformator, der liebevoll auch „Trafo“ genannt wird. Ein Trafo, wird eingesetzt, um elektrische Energie aus einem Stromnetz höherer Spannung in ein Stromnetz niedriger Spannung einzuspeisen. Warum das auch in der Gegenrichtung funktionieren kann, erfährst du im nächsten Beitrag.

6. Gibt es die elektrische Leistung wirklich oder nur scheinbar? Über Wirkleistung und Blindleistung

Das ist nun schon eine Expertenfrage. Denn in der Stromwelt gibt es sowohl die wirkliche Leistung, offiziell „Wirkleistung“ genannt, und die scheinbare Leistung, offiziell „Scheinleistung“ genannt. In der Energietechnik arbeiten ineffiziente Arbeiter, die nur scheinbar Leistung (sog. „Scheinleistung"), aber leider keine wirkliche Leistung (sog. „Wirkleistung") erbringen. Das Ergebnis nennt man „Blindleistung“. Das heißt, dass die geleistete Arbeit keinen Nutzen bzw. keine „Nutzenergie“ bringt. Da es sich bei der sog. „Blindarbeit“ nicht um eine Sehschwäche handelt, muss man auch dieses Wort wieder erklären: Ein elektrischer Verbraucher, der mehr elektrische Energie bezieht als er in Nutzenergie umwandelt, bezieht auch Blindarbeit aus dem Stromnetz. Dies tritt zum Beispiel bei einem Trafo auf. Fließt Strom durch die vielen Kupferwicklungen des Trafos, so entsteht ein elektromagnetisches Feld. Dafür wird elektrische Energie verbraucht, ohne dass ein Nutzen „sichtbar" wird. Die dafür erbrachte Leistung ist die Blindleistung. Nur wenn eine elektrische Leistung auch Nutzleistung bringt, also z.B. einen Motor antreibt und eine mechanische Kraft hervorbringt, wird diese als Wirkleistung bezeichnet.

Jetzt kennst du die wichtigsten Begriffe der Stromwelt. Im nächsten Artikel gibt es eine kleine Wiederholung. Denn geht es um die Schlüsselrolle des Trafos in der Energieübertragung.

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Gregor Dachs ist unser Guru für Elektrotechnik, der Komplexes immer so schön einfach erklären kann. Gibt es etwas rund ums Thema Energie, das du wissen willst oder nicht verstehst? Schreib an info@polarstern-energie.de.