Photovoltaik
Ein sehr geschätzter Kollege, Dr. Franz Alt, betitelte eines seiner Bücher mit einer treffenden Aussage: "Die Sonne schickt uns keine Rechnung!" - In der Tat erreicht die Erde (außerhalb der Atmosphäre) eine Strahlungsleistung von 1367 W/m2. Dieser Wert wurde von der World Meteorological Organization (WMO) im Jahr 1982 als die so genannte Solarkonstante festgelegt. Auf dem Weg durch die Atmosphäre gehen infolge von Absorbtion, Reflexionen, Abschattung und örtlich unterschiedlicher Einstrahlungswinkel, die zu dem von der jeweiligen Tages- und Jahreszeit abhängen, erhebliche Energieanteile für die Nutzung verloren. Doch immerhin erreichen in Deutschland - je nach geografischer Lage - die nutzbaren Leistungen bis zu 1000 W/m2. Von dieser angebotenen Leistung können moderne Photovoltail-Module heute bereits über 20% (monokristalline Photovoltaik-Zellen) genutzt werden.
Grundlagen der Energieübertragung
Konventionelle Kraftwerke befinden sich meist nicht direkt in der Nähe der Stromkunden. Auch dezentral aus regenerativen Quellen erzeugte elektrische Energie muss aufgrund der volatilen Eigenschaften ihrer Quellen über große Distanzen verteilt werden können. Dies muss über weite Strecken möglichst verlustfrei möglich sein. Es kommt hinzu, dass Netze international grenzübergreifend verbunden werden müssen. Dies ist eine wesentliche Voraussetzung für einen europäischen Strommarkt und auch für die Integration weit außerhalb der kontinentalen Grenzen befindlicher Offshore-Anlagen in das Netz.
Das Ohm'sche Gesetz
Das Ohm'sche Gesetz beschreibt den Zusammenhang zwischen einer an einem Widerstand R anliegenden Spannung U und dem durch den Widerstand fließenden Strom I. Der Spannungsabfall U an dem Widerstand berechnet sich aus:
U=R*I
Der Stromkrieg um 1890
Um 1890 begann sich in den USA die Elektrifizierung der Städte und vor allem der Industrien durchzusetzen. Marktführer war der Erfinder Thomas Alva Edison mit seiner Firma Edison General Elektric, der ein 110V-Gleichspannungsnetz etablieren wollte. Sein Konkurrent George Westinghouse, der unter anderem von Nicola Tesla beraten wurde, erkannte jedoch die Schwierigkeiten, die eine Energieübertragung bei einer so geringen Spannung mit sich bringen musste. Je mehr Leistung das Netz lieferte, umso höher war der Stromfluss in den Kabeln und somit auch der Spannungsabfall allein am Transportweg. Um eine flächendeckende Versorgung zu gewährleisten, müssten sehr viele ortsnahe Kraftwerke errichtet werden. Für die gängige Praxis war diese Lösung also allein aus technischer Sicht untauglich.
Temperatureinfluss auf dem elektrischen Widerstand
Der Widerstand eines elektrischen Leiters verändert sich mit der Temperatur. Dies gilt auch für Kupferleiter, die zur Hochspannungsübertragung verwendet werden und als Freileitungen im besonderen sehr starken Temperaturschwankungen über die Tages- und Jahreszeiten ausgesetzt sind. Sollen die Leitungen sowohl in klirrend kalten Jahreszeiten als auch in heißen Sommermonaten zuverlässig funktionieren, dann dann genügt es nicht, lediglich die Beziehungen aus Querschnitt, Länge und dem spezifischen Widerstand zu betrachten.