Spannungsebenen

Spannungsebenen bezeichnen die unterschiedlichen, vordefinierten Spannungsbereiche, in denen Strom in einem elektrischen Netz transportiert wird.  Sie bilden eine Hierarchie, die es ermöglicht, Elektrizität von den Kraftwerken über weite Strecken zu den Endverbrauchern zu transportieren. Die Spannung (U) ist dabei die elektrische "Druckdifferenz", die Elektronen durch eine Leitung treibt. Je höher die Spannung, desto weniger Strom (I) ist nötig, um die gleiche Leistung (P=U⋅I) zu übertragen. Dies reduziert die Energieverluste, die in Form von Wärme entstehen.

Die vier Spannungsebenen in Deutschland

In Deutschland wird das Stromnetz in vier Hauptspannungsebenen unterteilt, die jeweils eine spezifische Rolle im Übertragungs- und Verteilnetz spielen.

• Höchstspannung (380 kV und 220 kV): Dies ist die höchste Spannungsebene und bildet das überregionale Rückgrat der Stromversorgung. Das Höchstspannungsnetz, auch Übertragungsnetz genannt, verbindet große Kraftwerke, Pumpspeicherkraftwerke und Umspannwerke miteinander und dient dem europaweiten Stromaustausch. Der Transport über Tausende von Kilometern hinweg ist hier am effizientesten, da die Übertragungsverluste minimal sind.
• Hochspannung (110 kV): Das Hochspannungsnetz dient der regionalen Verteilung. Es transportiert Strom von den großen Umspannwerken zu den Unterstationen in Städten und Industriegebieten. Auch größere Industriebetriebe, die einen hohen Strombedarf haben, werden direkt aus dem Hochspannungsnetz versorgt.
• Mittelspannung (10 kV und 20 kV): Die Mittelspannungsebene ist für die lokale Verteilung in Gemeinden und Stadtteilen zuständig. Sie versorgt kleinere Industrieunternehmen, Krankenhäuser, größere Wohnsiedlungen und ist die Schnittstelle zu den Transformatoren, die den Strom für die Endverbraucher auf Niederspannung heruntertransformieren.
• Niederspannung (400 V und 230 V): Dies ist die letzte und niedrigste Spannungsebene. Sie transportiert den Strom von den Ortsnetztransformatoren direkt zu den Endverbrauchern – also zu privaten Haushalten, Kleinbetrieben und Geschäften. Die bekannte Netzspannung von 230 V ist die einphasige Wechselspannung, die aus unseren Steckdosen kommt. Die 400 V sind die dreiphasige Spannung, die für größere Haushaltsgeräte wie E-Herde oder für Starkstromanschlüsse in Garagen benötigt wird.

Relevanz von Spannungsebenen

Die Hierarchie der Spannungsebenen ist aus drei Hauptgründen von entscheidender Bedeutung:

1. Effizienz: Da bei gleicher Leistung eine höhere Spannung einen geringeren Stromfluss bedeutet, sind die Verluste im Höchstspannungsnetz minimal. Dies macht den Transport von Elektrizität über weite Strecken überhaupt erst wirtschaftlich.
2. Sicherheit: Eine direkte Versorgung von Haushalten mit Höchst- oder Hochspannung wäre extrem gefährlich und nicht praktikabel. Durch die schrittweise Heruntertransformierung über Umspannwerke und Transformatoren wird die Spannung auf ein für Endverbraucher sicheres Maß reduziert.
3. Netzstabilität und -zuverlässigkeit: Das mehrstufige System ermöglicht eine flexible Steuerung des Stromflusses und eine höhere Zuverlässigkeit. Bei Ausfällen in einer Ebene kann der Stromfluss über alternative Wege umgeleitet werden, um die Versorgung aufrechtzuerhalten.