Elektrische Energie

Jährlich schicken die Kraftwerke in der Welt etwa 50 EJ bzw. etwa 14 Billiarden kWh an die Verbraucher. Etwa ein Achtel der eingesetzten Primärenergie (400 EJ) kommt also aus der Steckdose. Vom deutschen Energieverbrauchs-Mittelwert
von 150 kWh pro Person und Tag entfallen etwa 19 kWh pro Person und Tag auf Elektroenergie. Diese kommt aber nicht vorwiegend aus der Steckdose zu Hause. Den größten Teil davon verbrauchen Industrie und Dienstleister.

Zwischen Kraftwerk und Steckdose sind Übertragungsleitungen und Umspanner, z. B. von 10 kV beim Erzeuger auf 400 kV für die Übertragung und runter auf 230 V für die Verbraucher. Hochspannungsnetze reduzieren die Wärmeverluste bei der Stromübertragung, wie sich aus dem Ohm'schen Gesetz ableiten lässt. Bezeichnen wir die in der Maßeinheit Volt [V] gemessene Spannung mit U, den in Ohm [Ω] gemessenen Widerstand mit R und die in Ampere [A] gemessene Stromeinheit mit I, ergibt sich

Die in Watt [W] gemessene elektrische Leistung wird mit P bezeichnet. Sie ist das Produkt aus Spannung und Stromstärke:

Die Verlustleistung ergibt sich mit Hilfe des Ohm'schen Gesetzes zu

Die elektrische Leistung sollte möglichst groß gegenüber der Verlustleistung infolge des elektrischen Widerstands der Leitung sein. Aus den beiden obigen Gleichungen sieht man, dass deshalb die Übertragung der elektrischen Energie mit möglichst hohen Spannungen erfolgen sollte.

Alessandro Graf von Volta André-Marie Ampère Georg Simon Ohm
(1745-1827) (1775-1836) (1789-1854)

Aktuelle Fragen im Zusammenhang mit der Elektrizität als Schlüssel zu einem nachhaltigen und klimaverträglichen Energiesystem sind in einer Studie des Arbeitskreises Energie (AKE) der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG)
vom Juni 2010 dargestellt.