Wieso liegt die Frequenz der Strom­netze bei 50 Hertz?

Mit dieser Frage wurde ich vor kurzem konfron­tiert und wusste auf Anhieb keine Antwort. Meine These: Die Frequenz von 50 Hertz wurde vielleicht willkürlich gewählt. Ich fand die Frage aber so spannend, dass ich angefangen habe zu recherchieren.

1886: Wechsel­strom­ge­ne­rator mit 133 ⅓ Hz

Heutzutage ist es für uns selbst­ver­ständlich, dass der Wechsel­strom in der heimi­schen Steckdose eine Frequenz von 50 Hertz (Hz) hat. Das war aber nicht immer so. Am Anfang der Wechsel­strom­technik hatte die Frequenz keinen festen und manchmal einen eher seltsamen Wert. So wurde das erste Wechsel­strom­kraftwerk 1886 in Thorenberg (Schweiz) mit 133 ⅓ Hz betrieben. Andere Genera­toren wurden mit 125 Hz betrieben. Diese Genera­toren wurden damals alleine für die Erzeugung von Licht in der direkten Umgebung verwendet. Eine hohe Frequenz war hier von Vorteil, da sie Trans­for­ma­toren mit einem geringen Gewicht ermög­lichte. Bei drehenden Elektro­ma­schinen bspw. Turbinen und Genera­toren eines Wasser­kraft­werks stellten sich hohe Frequenzen bald jedoch als Hindernis da. Wenige Jahre nach der Errichtung des ersten Wechsel­strom­ge­ne­rators wurden 1891 die Wasser­kraft­werke in Lauffen am Neckar gebaut. Diese erzeugten einen Wechsel­strom mit 40 Hz. Die Niagara-Genera­toren von 1895 erzeugten sogar einen Wechsel­strom mit nur 25 Hz.

Ende des 19. Jhd.: Standards entwi­ckeln sich

In Nordamerika empfahlen Nikola Tesla und die Westing­house Company für Neuan­lagen eine Frequenz von 60 Hz. Dies war ein Kompromiss zwischen den niedrigen Frequenzen der Strom­erzeugung und den hohen Frequenzen der Strom­an­wendung. So setzten sich in Nordamerika die 60 Hz durch. In Deutschland lagen die Frequenzen von Neuan­lagen Ende des 19. Jahrhun­derts meist zwischen 40 und 70 Hertz. Jedoch nahm die 50 Hertz Frequenz bereits eine Vorrang­stellung ein. Schon um die Jahrhun­dert­wende waren 50 Hertz eine Art Gewohn­heits­standard geworden. Gründe für die 50 Hertz waren, dass der Spannungs­abfall bei Übertra­gungs­lei­tungen sich in angemes­senen Grenzen hielt, die Frequenz für den Betrieb von Trans­for­ma­toren, Motoren und Glühlampen besonders geeignet ist und auch die Benutzung von Bogen­lampen möglich ist. Erst 1930 wurden in Deutschland die 50 Hertz als Normfre­quenz festge­schrieben. In den überar­bei­teten Maschinen- und Trans­for­ma­tor­regeln unter genormten Werten steht in § 9a Frequenzen ausdrücklich: Genormte Nennfre­quenz ist 50 Hertz.

Heute: 50 Hertz in weiten Teilen der Welt

In weiten Teilen der Erde sind 50 Hertz heute der Standard. Lediglich in Nordamerika, einem Teil Südame­rikas und in wenigen Ländern Asiens gelten 60 Hz als Standard. In der Praxis ist die Netzfre­quenz aller­dings nicht völlig stabil, sondern schwankt ein wenig um die 50 oder 60 Hz herum. Bei zu starken Abwei­chungen der Netzfre­quenz vom Idealwert, droht jedoch der Zusam­men­bruch der Strom­ver­sorgung – ein Blackout.