Das Hochspannungsnetz erklärt: Wie es funktioniert und welche Rolle es bei der Energiewende spielt
Wusstest du, dass das Hochspannungsnetz in Deutschland rund 94.000 Kilometer lang ist? Mit seinen Kabeln könnte man mehr als zweimal die Erde umwickeln! Hier erfährst du, wie dieses Netz funktioniert, was es für die Energiewende bedeutet und welche Technologien das Hochspannungsnetz fit für die Zukunft machen.
Das Wesentliche in Kürze
Kurz erklärt: Das Hochspannungsnetz gehört zum Verteilnetz für Strom in Deutschland, das sich in vier Ebenen gliedert: Höchst-, Hoch-, Mittel- und Niederspannung. Sie alle haben unterschiedliche Funktionen. Mit 110 Kilovolt (kV) versorgt das Hochspannungsnetz Städte und Großindustrien mit Strom. Es nimmt Energie von kleineren Kraftwerken auf.
Zentral für die Energiewende: Viele Erneuerbare-Energien-Anlagen (EEA) wie Solar- und Windkraftwerke speisen ihre Energie direkt ins Hochspannungsnetz ein, was das System vor neue Herausforderungen stellt.
Großer Investitionsbedarf: Als Antwort auf diese und andere aktuelle Herausforderungen – etwa den steigenden Strombedarf durch E-Mobilität und Wärmepumpen – sind Investitionen für das gesamte Stromnetz von über 42 Milliarden Euro bis 2034 geplant. Damit soll u. a. auch das Hochspannungsnetz ausgebaut werden, um die Versorgung in Zeiten hoher Nachfrage sicherzustellen.
Intelligente Lösungen: Durch Smart Grids, digitale Steuerung und automatische Lastverteilung wird das Stromnetz fit für die Anforderungen der Energiewende gemacht.
Wofür ist das Hochspannungsnetz in Deutschland verantwortlich?
Unser Stromnetz ist aufgebaut wie der Straßenverkehr: Von den „Stromautobahnen“ bis zur „Hauseinfahrt“ wird die elektrische Spannung auf dem Weg zu deinen Steckdosen immer weiter heruntergeregelt, damit du deinen Strom am Ende sicher entnehmen kannst.
Das Hochspannungsnetz ist so etwas wie die „Bundesstraße“ des Stroms: Es verbindet die großen Übertragungsnetze mit der lokalen Verteilung und nimmt Strom von kleineren Kraftwerken auf. Es versorgt Städte und große Industriebetriebe, und auch die Bahnstromleitungen der Deutschen Bahn führen 110 kV aus dem Hochspannungsnetz.
Für den Betrieb des Hochspannungsnetzes sind über 800 regionale Verteilnetzbetreiber verantwortlich. Sie sorgen dafür, dass der Strom zuverlässig zu den Verbrauchern fließt.
Neben dem Hochspannungsnetz gibt es in Deutschland drei weitere Spannungsebenen:
Das Höchstspannungsnetz ist mit über 150 kV die Autobahn des Stroms – dieses Netz nimmt die Energie von Großkraftwerken ab und transportiert Strom über weite Strecken. Organisiert wird es von den Übertragungsnetzbetreibern. Die Arbeitsspannung, d. h. die Spannung, welche die Abnehmer tatsächlich nutzen, beträgt häufig 220 bzw. 380 kV.
Das Hochspannungsnetz führt über 30 kV und ist die Bundesstraße des Stroms. Es versorgt Regionen und Großverbraucher, oft mit einer Arbeitsspannung von 110 kV.
Das Mittelspannungsnetz ist die Gemeindestraße des Stroms. Es sorgt mit 1–30 kV für die lokale Verteilung innerhalb von Städten und Gemeinden. Die schlussendlich genutzte Spannung liegt entweder bei 10, 20 oder 30 kV.
Das Niederspannungsnetz stellt die Hauseinfahrt mit unter 1 kV dar – der Strom, den Haushalte und kleine Betriebe nutzen, kommt mit 230 bzw. 400 Volt aus der Steckdose.
Wie die Energiewende das Hochspannungsnetz vor Herausforderungen stellt
Deutschland hat sich viel vorgenommen: Bis 2030 sollen 80 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien stammen – bis 2045 sollen wir klimaneutral sein. Das ist für uns alle ein erstrebenswertes Ziel. Schließlich haben die Erneuerbaren die niedrigsten Stromgestehungskosten (inklusive aller möglichen Folgekosten) und wir alle werden mittel- bis langfristig enorm davon profitieren.
Das Stromnetz und insbesondere das Hochspannungsnetz stehen aber auch vor ein paar Herausforderungen. Unser altes Netz muss sich an die neuen Gegebenheiten anpassen.
Erneuerbare Energien erschweren die Netzstabilität
Früher war die Verteilung des Stroms simpel: Wenige große Kraftwerke erzeugten Strom, der dann über die verschiedenen Netzebenen zu den Verbrauchern floss – wie eine Einbahnstraße, auf der der Verkehr nur in eine Richtung fließt. Die Netzbetreiber wussten genau, wie viel Strom sie wann und wo brauchten und konnten die Kraftwerke entsprechend steuern.
Heute ist das anders: Das Hochspannungsnetz ist nicht mehr „nur“ dafür verantwortlich, den Strom zu verteilen. Größere Wind- und Solaranlagen etwa speisen ihre Energie direkt ins Hochspannungsnetz ein. Die Erzeugung erneuerbarer Energien lässt sich aber nicht steuern – sie hängt vom Wetter ab. Scheint die Sonne und weht starker Wind, produzieren die Anlagen viel Strom. Ist es bewölkt oder windstill, sinkt die Produktion.
Trotz dieser Schwankungen muss das Stromnetz stabil bleiben. Es ist wichtig, dass immer genau so viel Strom erzeugt wie verbraucht wird – sonst funktioniert unsere Stromversorgung nicht zuverlässig. Die Netzfrequenz muss dafür bei konstant 50 Hertz liegen.
Die Netzfrequenz: der Puls unseres Stromnetzes
Die Netzfrequenz gibt an, wie oft der Strom pro Sekunde seine Fließrichtung wechselt, gemessen in Hertz. Im europäischen Stromnetz beträgt sie einheitlich 50 Hertz – sinkt sie in Portugal, dann sinkt sie gleichzeitig auch in Polen. Ein mehrstufiges Sicherheitssystem hält die Frequenz stabil, da selbst kleine Abweichungen Probleme verursachen können. Erneuerbare Energien machen diese Aufgabe aufgrund ihrer Schwankungen nicht einfacher.
Wie das Hochspannungsnetz vor Überlastung geschützt wird
Da immer mehr erneuerbare Energien ins Netz fließen, drohen immer häufiger lokale Netzüberlastungen. Die Netzbetreiber müssen dann mit sogenannten Redispatch-Maßnahmen eingreifen: Sie fordern Kraftwerke auf, ihre Leistung zu drosseln oder zu steigern. So vermeiden sie Engpässe und halten das Netz stabil. Ein Kohlekraftwerk kann zum Beispiel seine Leistung absenken, wenn das Hochspannungsnetz aufgrund von viel Wind- und Solarenergie „zu voll“ ist.
Wachsender Strombedarf – was tun?
Der Strombedarf wächst weiter: Immer mehr Menschen fahren E-Autos und heizen mit Wärmepumpen, die ebenfalls Strom erfordern (dennoch sind sie viel effizienter und langfristig günstiger als herkömmliche Heizmethoden). Fachleute rechnen damit, dass sich die Menge an Energie, die aus erneuerbaren Quellen ins Hochspannungsnetz eingespeist wird, bis 2032 vervierfacht.
Alle Faktoren zusammengenommen, bleibt nur eine Schlussfolgerung: Das deutsche Stromnetz muss ausgebaut werden. Und zwar massiv. Mehrere tausend Kilometer Stromtrassen benötigen eine Modernisierung und Erweiterung. Denn: Erneuerbare Energien werden nicht immer dort produziert, wo sie auch benötigt werden – beispielsweise der Wind im stürmischen Norden Deutschlands. Der Hauptverbrauch liegt jedoch auch in den Ballungszentren im Süden und Westen des Landes. Um viel grünen Strom effizient über weite Strecken transportieren zu können, müssen die Stromtrassen ausgebaut werden.
Ein Beispiel dafür ist SuedLink, eines der zentralen Infrastrukturprojekte der Energiewende. Diese Hochspannungs-Gleichstromtrasse wird den Windstrom aus dem Norden nach Süddeutschland bringen. Solche Projekte verdeutlichen, wie wichtig der Netzausbau ist, wenn wir erneuerbare Energien voll in unser Stromsystem integrieren wollen.
Um all das zu schaffen, werden die Netzbetreiber laut Bundesnetzagentur in den nächsten Jahren über 42 Milliarden Euro in die Verteilnetze investieren und intelligente Lösungen entwickeln.
Smart Grid: das Netz der Zukunft
Um die Herausforderungen der Energiewende zu meistern, müssen das Hochspannungsnetz und das Stromnetz allgemein grundlegend verändert werden – vom starren Verteilsystem zum flexiblen Smart Grid. Dieses intelligente Stromnetz überprüft permanent Daten zu Erzeugung und Verbrauch und steuert die Energieflüsse dynamisch.
Das Fundament des Smart Grids bilden Smart Meter, also intelligente Stromzähler, die deinen Verbrauch in Echtzeit erfassen und an die Netzbetreiber übermitteln. Diese Daten ermöglichen, Erzeugung und Verbrauch präzise zu steuern. In Deutschland verfügt bisher gerade mal ein Prozent aller Haushalte über einen Smart Meter, andere Länder sind uns weit voraus (Stand: Dezember 2024).
Die gesamte Stromlandschaft soll im Smart Grid zur Netzstabilität beitragen. So könnten etwa große Batteriespeicher Schwankungen ausgleichen: Bei hoher Einspeisung aus Wind und Sonne speichern sie überschüssige Energie; bei zu niedriger Spannung geben sie den Strom wieder ins Netz ab. Sie machen das Stromnetz flexibler und weniger abhängig von großen Kraftwerken. Dieselbe Aufgabe könnten auch dezentrale Erzeuger wie Solaranlagen auf privaten Dächern übernehmen. Selbst die Batterie in deinem E-Auto ließe sich wie ein temporärer Speicher nutzen.
Mit diesen und anderen innovativen Technologien könnte ein Zusammenspiel mehrerer Komponenten entstehen, die gemeinsam geschickt das Netz stabilisieren:
Smart Meter liefern die Daten.
Speicher puffern Schwankungen.
Dezentrale Erzeuger entlasten das Netz.
Steuerungssysteme koordinieren das Zusammenspiel.
Ein solches intelligent gesteuertes System mit dezentralen Komponenten wird auch als virtuelles Kraftwerk bezeichnet.
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