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Netzverluste

Netzverluste bezeichnen die Energiemenge, die während des Transports von elektrischer Energie über das Stromnetz vom Erzeuger zum Verbraucher verloren geht. Diese Verluste entstehen unvermeidbar und sind ein komplexes Phänomen, das aus verschiedenen Faktoren resultiert. Sie lassen sich grob in zwei Hauptkategorien einteilen: Übertragungsverluste und Verteilungsverluste.

Übertragungsverluste entstehen in Hochspannungsleitungen, die den Strom über große Entfernungen transportieren. Die Hauptursache hierfür ist der Ohmsche Widerstand der Leitungen. Elektrischer Strom erzeugt Wärme, wenn er durch einen Leiter fließt (Joule’sche Wärme). Dieser Energieverlust ist proportional zum Quadrat des Stroms und zum Widerstand der Leitung. Je höher der Strom und der Widerstand, desto größer der Energieverlust. Zusätzliche Verluste entstehen durch die elektromagnetische Abstrahlung (Skin-Effekt) und den Corona-Effekt, besonders bei hohen Spannungen. Der Skin-Effekt beschreibt die Tendenz des Stroms, sich an der Oberfläche des Leiters zu konzentrieren, was den effektiven Querschnitt verringert und den Widerstand erhöht. Der Corona-Effekt entsteht durch Ionisierung der Luft um den Leiter herum, was zu Energieverlusten in Form von Wärme und Licht führt.

Verteilungsverluste treten in den Mittel- und Niederspannungsnetzen auf, die den Strom von den Umspannwerken zu den Verbrauchern verteilen. Ähnlich wie bei den Übertragungsverlusten spielen auch hier der Ohmsche Widerstand der Leitungen, der Skin-Effekt und der Corona-Effekt eine Rolle. Zusätzlich entstehen Verluste durch Transformatoren, die die Spannung für die verschiedenen Netzebenen anpassen. Diese Transformatoren weisen selbst Verluste durch Wirbelströme und Hysterese auf. Auch die Schaltgeräte im Netz (z.B. Sicherungen, Leistungsschalter) verursachen geringe Verluste.

Die Minimierung von Netzverlusten ist ein wichtiges Ziel der Energieversorgung. Maßnahmen zur Verlustreduzierung beinhalten die Optimierung der Netztopologie, den Einsatz von Hochspannungsleitungen mit geringem Widerstand, den Einsatz von effizienteren Transformatoren, sowie die Verbesserung der Netzsteuerung und -überwachung. Die genaue Quantifizierung der Netzverluste ist komplex und erfordert spezielle Mess- und Berechnungsmethoden. Sie wird üblicherweise als Prozentsatz der erzeugten Energie angegeben.

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