Wie wird Strom erzeugt?

Sie fragen sich, wie Strom erzeugt wird? Im folgenden Text erhalten Sie die Antwort. Außerdem erklären wir Ihnen die unterschiedlichen Wege, auf denen Strom produziert wird. Dabei geben wir Ihnen einen Einblick darauf, wie die verschiedenen Kraftwerke (z. B. Wasserkraftwerke oder Kernkraftwerke) arbeiten.

 

Kurze Antwort

Bei Strom handelt es sich um elektrische Energie. Elektrische Energie wiederum kann aus Licht, Wärme, Bewegung sowie chemischer Energie erzeugt werden. Hierzu werde verschiedene Kraftwerke genutzt, wie zum Beispiel Kohle- oder Atomkraftwerke.

 

Lange Antwort

Wir haben Ihnen bereits in kurzer Form erklärt, wie Strom erzeugt wird. Im nachfolgenden möchten wir Ihnen darüber hinaus erklären, wie die unterschiedlichen Methoden der Stromerzeugung funktionieren.

 

Wasserkraftwerke

Wasserkraftwerke nutzen die Bewegungsenergie von Wasser, um Strom zu erzeugen. Hierzu werden beispielsweise fließende Gewässer genutzt. Diese treiben einen Generator im Kraftwerk an, der wiederum die Bewegung in elektrische Energie umwandelt.

Je höher die Bewegungsenergie ist, desto mehr Strom kann in der gleichen Zeit erzeugt werden. Aus diesem Grund befinden sich viele Wasserkraftwerke in Gebirgen. Schließlich fließt dort das Wasser stets vom Berg ins Tal.

Einige Wasserkraftwerke können nicht nur Strom erzeugen, sondern auch Energie speichern. Das funktioniert wie folgt: Bei sogenannten Pumpspeicherkraftwerken wird überschüssige elektrische Energie gespeichert, indem Wasser mit dem nicht benötigten Strom in ein Oberbecken / einen Obersee gepumpt wird. Sollte einmal mehr Strom benötigt werden, wird das Wasser in ein tiefer gelegenes Becken laufen gelassen. Dabei wird ebenfalls eine Turbine angetrieben, die Strom erzeugt.

 

Windkraftanlagen

Die Nutzung von Wind bei der Stromgewinnung ähnelt der Verwendung von Wasser. Auch hier wird Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt. Statt einer Turbine übertragen hier Windräder die Bewegung auf den Generator, um Strom zu erzeugen.

Wind kann natürlich aus unterschiedlichen Richtungen wehen. Damit die Bewegungsenergie dennoch stets genutzt werden kann, drehen sich Windräder automatisch in Richtung des Windes.

Zur Stromerzeugung werden Windkraftanlagen in der Regel nicht einzeln, sondern in sogenannten Windparks eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen Zusammenschluss von bis zu mehreren hundert Windkraftanlagen. Diese sind an ein gemeinsames Übertragungssystem für den erzeugten Strom angeschlossen. Damit es nicht zu Energieverlusten aufgrund von Interferenzen zwischen den Turbinen kommt, werden Windkraftanlagen mit mehreren hundert bis tausend Metern Abstand zueinander aufgestellt (etwa 5- bis 10-facher Rotordurchmesser).

Damit ein Windkraftrad überhaupt betrieben werden kann, wird eine Windstärke von etwa 3 m/s bis 4 m/s benötigt. Unter Volllast läuft eine Turbine bei etwa 13 m/s bis 14 m/s. Dies entspricht etwa Windstärke 6. Bei zu schwachem Wind befindet sich die Turbine im Standby. Aus Sicherheitsgründen wird sie bei zu starkem Wind (Windstärke 11, ~ 30 m/s) oder Blitzen abgeschaltet.

 

Photovoltaikanlagen

Mithilfe von Solarzellen, auch Photovoltaikzellen genannt, wird Strom direkt aus Sonnenenergie erzeugt. Hierzu wird der photovoltaische Effekt genutzt. Die Vorderseite der Zelle wird Sonnenlicht ausgesetzt. Infolgedessen entsteht eine Spannung zwischen der Vorder- und Rückseite der Zelle. Die entstandene Spannung ist pro Zelle nur sehr gering und beträgt etwa 0,5 V.

Deshalb werden zur Stromerzeugung mehrere Solarzellen zusammengeschlossen. In dem Fall spricht man vom einem Solarpanel. Solche finden sich häufig auf privaten Wohnhäusern oder auf großen Flächen zur industriellen Stromerzeugung wieder.

Beim erzeugten Strom in einer Solarzelle handelt es sich um Gleichstrom. Dieser lässt sich jedoch nur schlecht über weite Strecken transportieren. Deshalb wird er mithilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt.

 

Atomkraftwerke

In Atomkraftwerken (auch: Kernkraftwerken) wird Strom erzeugt, indem Atomkerne gespaltet werden. Hierzu werde die Atomkerne von Uran (in der Regel das Isotop Uran-235) mithilfe von Neutronen gespalten. Infolgedessen werden neue Neutronen freigesetzt, die weitere Atomkerne spalten können. Es kommt zu einer Kettenreaktion.

Dabei entstehen große Mengen Wärme. Diese wird genutzt, um große Mengen Wasser verdampfen zu lassen. Der entstandene Wasserdampf treibt eine Turbine an, die wiederum elektrische Energie, also Strom, erzeugt.

Kontrolliert wird die Kettenreaktion mit sogenannten Steuerstäben. Diese absorbieren freigewordene Neutronen, sodass die Reaktion verlangsamt oder vollständig unterbrochen werden kann.

 

Biomassekraftwerke

In Biomassekraftwerken wird für die Energiegewinnung Biomasse verbrannt. Als Biomasse bezeichnet werden beispielsweise Holzpellets, Hackschnitzel, Stroh, Getreide, Altholz, pflanzliches Treibgut, Biodiesel und Biogas. Bei der Verbrennung entsteht Wärme und Dampf. Der Dampf treibt eine Turbine in der Anlage an, welche Strom erzeugt.

Bei Biomasseheizraftwerken wird neben dem Strom auch die erzeugte Wärme weitergegeben. Dies kann in Form von Fern-, Nah- oder Prozesswärme geschehen.

Obwohl bei der Verbrennung von Biomasse CO2 entsteht, ist der erzeugte Strom langfristig C02-neutral. Das gilt zumindest bei ordnungsgemäßer Bewirtschaftung. Grund hierfür ist, dass die Biomasse während des Wachstums mithilfe der Photosynthese CO2 bindet.

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Kohlekraftwerke

Auch in Kohlekraftwerken wird mithilfe von Verbrennung Strom erzeugt. Durch die Hitze beim Verbrennen von Kohle wird Wasserdampf erzeugt. Dieser treibt im Kraftwerk Turbinen an, die wiederum an einen Generator angeschlossen sind, welcher Strom erzeugt. Damit wird über mehrere Schritte letztendlich auch hier Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.

Ebenso wird bei Kohlekraftwerken die entstandene Wärme als Fern-, Nah- oder Prozesswärme genutzt. Diese sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung wird also nicht nur bei Biomasse Kraftwerken, sondern nahezu allen Kraftwerken, die mit Verbrennung arbeiten, eingesetzt.

 

Gasturbinenkraftwerke

Wie bei den beiden zuvor erläuterten Kraftwerken, wird auch im Gasturbinenkraftwerke Elektrizität durch Verbrennung erzeugt. Entzündet wird hier Erdgas unter Druck. Dadurch entsteht ein Gasgemisch, welches eine Turbine im Kraftwerk antreibt, die mit einem Generator verbunden ist.

Auf ähnliche Weise wird in Dampfkraftwerken Strom erzeugt. In diesen wird durch das Entzünden von Gas Wasser erhitzt. Der entstandene Wasserdampf setzt hier die Turbine in Bewegung.

Gas-und-Dampf-Kombikraftwerke (kurz: GuD-Kraftwerke) verbinden die Arbeitsweisen von Gasturbinenkraftwerke und Dampfkraftwerken miteinander. Nachdem die erste Turbine mit dem heißen Gasgemisch angetrieben wurde, wird dieses weitergeleitet, um einen Dampfkessel zu erhitzen. Der entstehende Wasserdampf treibt eine zweite Turbine an. Beide erzeugen auf diese Weise Strom.

 

Fazit – Wie wird Strom erzeugt?

Im Text haben Sie erfahren, wie Strom erzeugt wird. Außerdem haben wir Ihnen verschiedene Arten der Stromerzeugung näher erläutert. In der Regel wird dabei thermische Energie oder Bewegungsenergie in elektrische Energie, also Strom, umgewandelt. Wir hoffen, dass wir Ihnen somit die Frage “Wie wird Strom erzeugt?” vollumfassend beantworten konnten!