Unter Spannung: Inter­es­sante Fakten zu Strom, die ihr kennen solltet – Teil 1

Alle reden über Strom, doch wie wird Strom genutzt und möglichst klima­schonend erzeugt? Was verstehen wir unter dem Energiemix und was ist Strom überhaupt? Hier erfahrt ihr die wichtigsten Fakten zu Strom.

Das versteht man allgemein unter dem Begriff „Strom“

Strom wird auch als elektrische Energie oder Elektri­zität bezeichnet. Diese entsteht aus Elektronen, also kleinsten Elemen­tar­teilchen. Doch was hat es damit auf sich? Unsere gesamte Welt – Pflanzen, Stoffe, Bauwerke, einfach alles – besteht aus winzigen Teilchen, den sog. Atomen. Ein Atom ist der kleinste Baustein der chemi­schen Elemente. Ihr könnt euch ein Atom wie eine Kirsche vorstellen, denn es hat einen Kern in seiner Mitte, den Atomkern. Um diesen Kern herum kreisen viele Teilchen, die noch viel kleiner sind als Atome. Dabei handelt es sich um Elektronen. 

In einem sog. Leiter, das kann z. B. ein Elektro­kabel aus Kupfer sein, können sich die Elektronen frei bewegen (aber nur innerhalb und nicht außerhalb des Leiters). Strom fließt, wenn sich die Elektronen mit Hilfe ihrer elektri­schen Ladung in dieselbe Richtung durch einen Leiter, z. B. Elektro­kabel, hindurch­be­wegen. Ähnlich wie Wasser, das durch ein Flussbett strömt.

Strom ist also das Ergebnis der Bewegung von Elektronen oder anderen Ladungs­trägern in einem geschlos­senen Strom­kreis. Als Strom­kreis bezeichnet man ein abgeschlos­senes System elektri­scher Leiter, die so mitein­ander verbunden sind, dass elektrische Ladung „im Kreis“ fließen kann. Der Strom­kreis sorgt dafür, dass der Strom von der Quelle zu jenem Gerät fließt, dass wir mit Strom versorgen möchten.

Gleich­strom (DC) und Wechsel­strom (AC): Die verschie­denen Arten von Elektrizität

Wechsel­strom

Bei dieser Stromart wechseln die Elektronen immer wieder ihre Fließ­richtung. Auch Spannung ändert sich ständig. Sicher wusstet ihr, dass aus deutschen Steck­dosen Wechsel­strom fließt, und zwar mit 230 Volt Wechsel­spannung. Dementspre­chend wird mit Wechsel­strom ein Großteil der elektri­schen Geräte im Haushalt betrieben.

Gleich­strom

Gleich­strom bezeichnet die elektrische Energie, bei der sich die Elektronen nur in eine Richtung bewegen. Geräte, die mit Gleich­strom arbeiten, sind z. B. solche mit Akkus wie Handys oder Laptops. Die Netzteile dieser Geräte wandeln den Wechsel­strom aus der Steckdose in Gleich­strom für das jeweilige Gerät um. Gleich­strom wird außerdem häufig in Batterien, Gleich­strom­mo­toren und elektro­ni­schen Schal­tungen verwendet. Auch in Solar­zellen von Photo­voltaik-Anlagen wird Gleich­strom produ­ziert. Da das öffent­liche Stromnetz aber auf Wechsel­strom basiert, übernimmt ein Wechsel­richter in diesen Fällen die Umwandlung in Wechselstrom.

Der Energiemix: Daraus wird unser Strom erzeugt

Strom­erzeugung

Strom kommt aus der Steckdose – das stimmt zwar, geschieht aber leider nicht einfach so von ganz allein: Um Strom zu erzeugen, muss Energie erst aus anderen Quellen in elektrische Energie umgewandelt werden. Die wichtigsten Ressourcen, auf deren Basis Strom erzeugt werden kann, sind natür­liche Materialien wie Öl und Gas (fossile Energien), sowie Sonne, Wind, Wasser und Biomasse (erneu­erbare Energien).

Bevor also Strom aus der Steckdose fließen kann, muss er produ­ziert, ins Stromnetz einge­speist und über Strom­lei­tungen trans­por­tiert werden. Die Strom­erzeugung findet haupt­sächlich in größeren Kraft­werken und anderen Anlagen statt. Dabei kann es sich um fossile Kraft­werke handeln, die Strom aus Kohle oder Erdgas erzeugen. Aber auch die Kraft des Windes, des Wassers und die Strahlen der Sonne werden in immer größerem Umfang zur Strom­pro­duktion genutzt.

Energiemix

Die Kombi­nation verschie­dener Energie­quellen, die die Energie­ver­sorgung z. B. eines Landes oder eines Strom­ver­sorgers ausmachen, bezeichnet man als Energiemix. Derzeit beinhaltet der Energiemix in Deutschland haupt­sächlich die schon genannten fossilen sowie einen wachsenden Anteil erneu­er­barer Energie­quellen. Mit der Kernkraft ist seit Mitte April dieses Jahres endgültig Schluss mit Atomstrom. Die zukünftige Energie­ver­sorgung in Deutschland soll dem Klima zuliebe mehrheitlich durch erneu­erbare Energien gedeckt werden. Übrigens: Seit 2005 sind Strom­ver­sorger wie die Stadt­werke Solingen gesetzlich verpflichtet, über die Zusam­men­setzung des von uns gelie­ferten Stroms zu infor­mieren. Ihr könnt also unseren Energiemix bzw. die Kennzeichnung unseres Stroms jederzeit auf unserer Webseite zum Energiemix nachlesen.

Watt war das nochmal? Strom und seine Einheiten

Ampere: Strom­stärke

Ampere (A) ist die Einheit für die Strom­stärke. Sie bezeichnet, wieviel Strom durch eine Leitung fließt. Die Strom­stärke gibt also an, wie viele Ladungs­träger (Elektronen) pro Sekunde durch einen bestimmten Punkt im Strom­kreis fließen. Die Strom­stärke wird durch den Wider­stand im Strom­kreis beein­flusst. Um zu verstehen, was das bedeutet, könnt ihr euch die Funkti­ons­weise eines elektri­schen Wider­stands mit Hilfe eines Wasser­mo­dells verdeut­lichen. Wenn ihr euch den elektri­schen Strom­fluss als Wasser­fluss durch ein Rohr vorstellt, dann hat der elektrische Wider­stand die Funktion einer Verengung des Rohres. Durch diese Verengung wird der Wasser­fluss gehemmt, ähnlich wie ein elektri­scher Wider­stand den elektri­schen Strom­fluss hemmt. Je geringer also der Wider­stand ist, desto größer ist die Strom­stärke, und je höher der Wider­stand ist, desto geringer ist die Stromstärke.

Spannung: Strom­stärke

Die elektrische Spannung (U) wird in der Einheit Volt (V) gemessen. Man kann sich die Spannung als eine Art „Antriebs­kraft“ für den elektri­schen Strom vorstellen. Sie erzeugt einen elektri­schen Druck, der die Elektronen dazu bringt, sich entlang des Strom­kreises zu bewegen. Je größer die Spannung ist, desto stärker ist dieser Druck und desto schneller fließen die Elektronen. Die elektrische Spannung ist die treibende Kraft für den Strom­fluss und sorgt dafür, dass sich die Elektronen in Bewegung setzen. Eine normale Haushalts­steckdose hat eine Spannung von 230 Volt, eine Hochspan­nungs­leitung dagegen bis zu 380.000 Volt (380 Kilovolt). 

Elektrische Leistung

Mit der elektri­schen Leistung (P) wird erfasst, wie viel elektrische Energie pro Sekunde umgesetzt wird. Stellt euch einfach ein großes Wasserrad vor, das an einem breiten und tiefen Fluss steht. Das Rad kann aus diesem Fluss große Kraft gewinnen. Steht das Wasserrad dagegen an einem kleinen Bächlein, ist die zu gewin­nende Leistung deutlich geringer. Übertragen auf elektri­schen Strom wird diese Leistung in Watt (W) oder Kilowatt (kW) angegeben. Je höher die Leistung eines Geräts, desto mehr Strom verbraucht es.

Ihr kennt Watt-Angaben sicher von vielen Haushalts­ge­räten. Eine Kilowatt­stunde (kWh) entspricht der Energie, die ein elektri­sches Gerät mit einer Leistung von 1000 Watt in einer Stunde aufnimmt oder abgibt.

Und so lautet die Formel dazu:

• Die Leistung in Watt mal der Zeit in Stunden ergibt den Strom­ver­brauch in Wattstunden (Wh). Geteilt durch 1.000 errechnet sich der Verbrauch eines Geräts in Kilowatt­stunden (kWh) bzw. die elektrische Arbeit.
• Beispiel: Eine Glühbirne mit 60 Watt brennt 10 Stunden und verbraucht dabei 0,6 kWh (60 x 10 : 1.000 = 0,6).

Kilowatt­stunden

Verbrauchter Strom wird anhand der verbrauchten Kilowatt­stunden (kWh) abgerechnet. Wusstet ihr, dass man mit einer Kilowatt­stunde Strom mehr machen kann, als die meisten denken? Lest dazu den Blogar­tikel meiner Kollegin Virginia Wettekamp.

Energie und Geld sparen, aber richtig

Unsere Tipps und Tricks zum Strom- und Energie­sparen und wir ihr heimliche Strom­fresser findet.