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Einfach erklärt

Wie funktioniert ein Umspannwerk?

Im Umspannwerk wird der Strom im Netz verteilt und seine Spannung verändert. (Bild: Publik)

Wie funktioniert ein Umspannwerk?

Beim Transport von elektrischem Strom vom Kraftwerk zu den Haushalten fungiert ein Umspannwerk wie eine Kreuzung, an der unterschiedliche Straßen aufeinandertreffen. Umspannwerke verteilen den Strom im Netz und verändern dafür seine Spannung.

 In einem Umspannwerk kommen die Leitungen unseres Stromnetzes zusammen, über die der Strom von den Kraftwerken, wo er erzeugt wird, zu den Verbrauchern gelangt. Auch Solarstrom, der von Photovoltaik-Anlagen auf Hausdächern erzeugt und ins Netz eingespeist wird, passiert Umspannwerke. Strom wird meist über weite Strecken transportiert, zum Beispiel von einer Windenergieanlage in der Nordsee nach Süddeutschland. Auf seinem Weg fließt er mit unterschiedlich hoher Spannung über viele Stationen: In Überlandleitungen, den Stromautobahnen für große Distanzen, hat er eine sehr hohe Spannung, auf kurzen Strecken, etwa innerhalb einer Stadt, ist die Spannung niedrig. Die hohe Spannung wird genutzt, um die Energieverluste während des Transports über weite Strecken möglichst gering zu halten.

Insgesamt gibt es im deutschen Stromnetz vier Spannungsebenen. Von der Höchstspannungsebene mit 380.000 bis 200.000 Volt gelangt der Strom auf der Hochspannungsebene mit 110.000 Volt, von dort auf die Mittelspannungsebene mit 35.000 bis 10.000 Volt und schließlich auf die Niederspannungsebene mit 400 und 230 Volt, der in Haushalten üblichen Spannung. Umspannwerke verbinden die verschiedenen Ebenen, wandeln die Spannung entsprechend um und verteilen die elektrische Energie über die angebundenen Freileitungs- und Kabelnetze.

Spannungswandel im Umspannwerk

Die Umwandlung von Höchst- in Niederspannung erfolgt schrittweise, denn in einem Umspannwerk treffen zwei aufeinanderfolgende Spannungsebenen aufeinander. Je näher ein Umspannwerk am Verbraucher liegt und je kürzer die Übertragungsstrecken, desto niedriger werden die Spannungen. Das Umspannen selbst übernehmen die Umspanner, auch Transformatoren oder Trafos genannt, die in jedem Umspannwerk zu finden sind. Diese haben auf der höchsten Spannungsebene die Größe eines Eisenbahnwaggons und wiegen mehrere hundert Tonnen.

Ein Trafo besteht aus zwei elektrisch voneinander isolierten Spulen aus Kupfer- oder Aluminiumdraht, die um einen Eisenkern gewickelt sind. Wenn der ankommende Strom durch die erste Spule fließt, entsteht innerhalb des Transformators ein Magnetfeld, das in der zweiten Spule einen Stromfluss mit geringerer Spannung erzeugt. So können mit Hilfe eines Transformators die Werte von Strom und Spannung verändert werden. Für die Isolation der Spulen sorgt Zellulose, die um den Draht gewickelt und mit speziellem Isolier-Öl getränkt ist. Dieses Öl dient auch als Kühlmittel, daher ist der Transformator damit gefüllt. Das Öl macht etwa ein Drittel seines Gewichts aus.

TWL-Umspannwerke mit modernster Technik

Solche Transformatoren arbeiten auch in den insgesamt vier Umspannwerken des Ludwigshafener Energieversorgers TWL. Jedes Umspannwerk verfügt über zwei Teilnetze und zwei Trafos, die so ausgelegt sind dass sie jeweils zwei Teilnetze versorgen können. Damit verfügt TWL in jedem Umspannwerk über eine Reserve, die sicherstellt, dass der Strom auch bei einer Störung an einem der beiden Trafos zuverlässig in die Haushalte fließt. Dazu trägt TWL auch durch kontinuierliche Modernisierung der Technik bei, wie jüngst im Umspannwerk in Oppau. Es wandelt 110.000 Volt Hochspannung in 20.000 Volt Mittelspannung um und verteilt den Strom in die Stadtteile Oppau, Edigheim, Pfingstweide, Nachweide sowie in Teile von Friesenheim und Oggersheim. Dort wird der Strom wiederum über Transformatoren in Mittelspannungsstationen auf Niederspannungsebene umgewandelt und fließt anschließend in die Haushalte.