Strom erreicht die Steckdose über vier bis fünf Spannungsebenen, und an jedem Übergang steht ein Transformator. Erzeugt wird bei 10 kV bis 30 kV, übertragen bei 110 kV bis 400 kV, regional verteilt bei 50 kV oder 20 kV, örtlich verteilt bei 10 kV oder 20 kV und verbraucht bei 230/400 V. An dieser Kette ist nichts willkürlich: Jede Stufe existiert, um Verluste und Anlagenkosten im Gleichgewicht zu halten.
Warum die Spannung steigen muss, bevor Leistung weit reist
Der ohmsche Verlust in einem Kabel folgt dem Quadrat des Stroms. Überträgt man dieselbe Leistung bei zehnfacher Spannung, sinkt der Strom auf ein Zehntel und der Verlust auf ein Hundertstel. Allein dieser Zusammenhang ist der Grund für die Hochspannungsübertragung.
Das Gegengewicht ist die Isolierung. Höhere Spannung verlangt größere Abstände, höhere Masten, größere Durchführungen und teurere Schaltanlagen. Die praktisch genutzten Spannungsebenen sind der Kompromiss zwischen beiden Kurven, weshalb große Entfernungen 380 kV rechtfertigen, ein Stadtquartier dagegen nicht.
Die Hochsetzstufe am Erzeugungsstandort
Ein Generator, ob von einer Gasturbine, einem Dampfprozess oder einem Windrotor angetrieben, erzeugt bei einer durch seinen Aufbau bestimmten Spannung, meist zwischen 10 kV und 30 kV. Ein Maschinentransformator hebt diese auf Übertragungsniveau. Das sind Leistungstransformatoren: groß, ölgefüllt, mit Zwangskühlung und häufig einem Laststufenschalter, der die Ausgangsspannung bei wechselnder Last hält.
Umspannwerke: von der Übertragung zur Mittelspannung
In Lastnähe wird die Übertragungsspannung stufenweise abgesenkt. Ein Umspanntransformator setzt etwa 150 kV auf 20 kV herunter und speist ein regionales Netz aus Mittelspannungskabeln und Ringkabelschaltanlagen. Hier sitzen die meisten Schalt-, Schutz- und Messeinrichtungen, und hier hält ein Laststufenschalter die Mittelspannungssammelschiene im Band, während die Nachfrage über den Tag steigt und fällt.
Der letzte Transformator vor der Steckdose
Die letzte Absenkung übernimmt ein Verteiltransformator, typischerweise 250 kVA bis 1.000 kVA, der 10 kV oder 20 kV auf 230/400 V bringt. In den Niederlanden stehen diese in Kompaktstationen, in Kiosken oder in einem Raum im Gebäude statt auf Masten. Von dort läuft das Niederspannungskabel zum Zählerschrank.
Da ein Verteiltransformator dauerhaft am Netz liegt, aber selten bis zur Bemessungsleistung belastet wird, dominieren seine Leerlaufverluste den Energieverbrauch über die Lebensdauer. Genau darauf zielen die EU-EcoDesign-Vorgaben, und deshalb gelten die Tier-2-Grenzwerte für Geräte dieser Klasse.
Was sich ändert, wenn die Erzeugung näher an die Last rückt
Die beschriebene Kette unterstellt eine Flussrichtung. Dachanlagen, Batteriespeicher und lokale Windenergie kehren diesen Fluss zeitweise um, sodass der Verteiltransformator nun Einspeisung und Versorgung beherrschen und die Spannung am Ende eines langen Strangs im zulässigen Band halten muss.
Als Faustregel gilt: Je weiter die Leistung reisen muss, desto höher die Spannung, die sie trägt; und je näher sie dem Nutzer kommt, desto stärker bestimmen Verluste, Platzbedarf und Sicherheit die Wahl statt der Entfernung. Wer irgendwo in dieser Kette einen Transformator spezifiziert, entscheidet in Wahrheit, wo er im Abwägen zwischen Anschaffungspreis und dreißig Jahren Verlusten stehen will.
