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Gleichstrom

In den Übertragungsleitungen kann der Strom auf zwei unterschiedliche Weisen fließen. Bewegen sich die Elektronen gleichförmig in eine Richtung, so spricht man von Gleichstrom. Wenn sie dagegen ständig ihre Bewegungsrichtung ändern, handelt es sich um Wechselstrom.

So entsteht Gleichstrom

Batterien und Akkus liefern beispielsweise Gleichstrom. Sie besitzen einen positiven und einen negativen Pol. Schließt man sie an einen Stromkreis an, so werden die freien Elektronen im elektrischen Leiter vom Pluspol angezogen und führen daher eine gerichtete Bewegung dorthin aus.

Auch Photovoltaik-Anlagen erzeugen Gleichstrom: Die Photonen als Energieträger des Sonnenlichts treffen auf das Silizium in der Solarzelle. Dabei setzen die Photonen die negativ geladenen Elektronen im Silizium frei, die zum Pluspol wandern. Es entsteht Gleichstrom. Soll der solare Gleichstrom in das öffentliche Netz eingespeist werden, muss er vorher in Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz umgewandelt werden. Dazu kommen Wechselrichter beziehungsweise Konverter zum Einsatz.

Gleichstrom im Übertragungsnetz

Der Ausbau von Wind- und Solaranlagen findet aufgrund des Flächenbedarfs überwiegend in ländlichen Gebieten statt. Die Verbrauchszentren liegen aber eher in den städtischen Ballungsräumen und Industriegebieten. Deshalb ist der Stromtransport aus erzeugungsstarken Regionen in verbrauchsstarke Regionen nötig – etwa von Windenergie aus Norddeutschland in die industriellen Zentren Süd- und Westdeutschlands.

Für die Übertragung großer Strommengen über weite Strecken eignet sich Gleichstrom hoher Spannung besonders gut. Denn dann sind die Übertragungsverluste geringer als bei Wechselstrom – vor allem, weil für den Transport von Gleichstrom keine Blindleistung benötigt wird. Allerdings sind Gleichstromübertragungen vergleichsweise teuer.

Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

Die Energieübertragung durch Gleichstrom über weite Entfernungen wird auch Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) genannt. Dabei können Spannungen von mehr als 500 Kilovolt erreicht werden. Der Bau von Gleichstromverbindungen ist relativ aufwendig: Am Anfang und am Ende werden teure Konverteranlagen benötigt, die den Gleich- in Wechselstrom wandeln und umgekehrt.

Die Anwendungsbereiche von Gleich- und Wechselstrom lassen sich gut mit denen von Verkehrsmitteln vergleichen: Will man eine große Entfernung ohne Unterbrechung schnell zurücklegen, ist das Flugzeug das geeignete Transportmittel. Möchte man hingegen unterwegs einige Zwischenstopps einlegen, nutzt man besser die Bahn.

Übertragen auf die Stromwelt bedeutet dies: Bei Gleichstrom sind keine preisgünstigen Knotenpunkte entlang der Strecke möglich, die wie bei einer Wechselstromleitung Verbindungen in die lokalen Verteilnetze schaffen. Daher ist die HGÜ-Technik vor allem dann wirtschaftlich, wenn Strom über lange Strecken transportiert werden soll.