Strom ist für uns absolut selbstverständlich im Alltag und wohl niemand von uns kann sich vorstellen, mehr als ein paar Stunden ohne Strom auszukommen. Wir sind so sehr abhängig vom Strom, dass ein längerer Stromausfall einer Katastrophe gleichkäme und das Potential hätte, nicht nur unser privates Leben, sondern das komplette Land zum Stillstand zu bringen. Kaum jemand von uns versteht allerdings wirklich ganz genau, was da aus unseren Steckdosen kommt – schließlich ist Strom unsichtbar und schwer zu erfassen und der Physikunterricht schon sehr lange her. Mit diesem Blogartikel wollen wir Abhilfe schaffen, wenn Sie nicht mehr genau wissen, was genau Strom eigentlich ist.
Was genau ist eigentlich Strom?
Strom zu beschreiben ist tatsächlich gar nicht so einfach und eigentlich nur sehr abstrakt möglich. Es handelt sich dabei nämlich weniger um eine Sache als vielmehr um ein physikalisches Konzept. Dieses beschreibt, dass sich elektrisch aufgeladene Teilchen, sogenannte Elektronen, durch einen Leiter bewegen. Im Grunde genommen geht es also um die Bewegung von Elektrizität bzw. den Fluss von elektrischer Ladung durch ein elektrisch leitendes Material.
Die Formel für Strom, die Sie vielleicht noch aus dem Schulunterricht kennen, lautet:
I= Q : t
Zugegeben, das ist nicht gerade intuitiv verständlich. Angegeben wird damit die Summe an elektrisch geladenen Teilchen, die innerhalb eines bestimmten Zeitabschnitts durch ein leitendes Material fließen – nichts anderes ist Strom. I ist in der Formel der Strom, Q die elektrische Ladung und t steht für die Zeit. Die Ladung wird in der Regel in der Maßeinheit Coulomb gemessen, der Strom in Ampere. Spannung und Widerstand sind dabei ebenfalls wichtige Maßeinheiten, da sie die Bewegung des Stroms durch den Leiter beeinflussen. Je mehr Volt (Spannung) ein Leiter hat, desto stärker fließt der Strom hindurch. Gleichzeitig bedeutet die Angabe „Ohm“ (Widerstand), inwieweit der Leiter den Stromfluss behindern kann.
Gibt es verschiedene Arten von Strom? Wenn ja, warum?
Tatsächlich gibt es nicht nur eine Art von Strom, sondern zwei. Das hängt damit zusammen, dass jeder Leiter zwei Richtungen hat, in die der Strom fließen kann. Während Gleichstrom immer von einem Pol des Leiters zum anderen, also immer in die gleiche Richtung fließt, wechselt beim sogenannten Wechselstrom der Stromfluss seine Richtung. Wechselstrom ist für unseren Alltag sehr wichtig, da er in all unseren Haushaltsgeräten und Stromnetzen Verwendung findet. Er lässt sich besonders gut über weite Entfernungen übertragen. Übrigens lässt sich Gleichstrom durch Geräte namens Wechselrichter in haushaltsüblichen Wechselstrom umwandeln. Diese Technik kommt etwa bei Solarpanels zum Einsatz, die zunächst Gleichstrom produzieren, der sich im Haushalt so nicht verwenden lässt. Erst der Wechselrichter macht dann die Nutzung des Stroms im eigenen Zuhause möglich.
Wofür wird Strom genutzt?
Strom ist allgegenwärtig. Er bringt unsere Welt zum Leuchten, auch wenn es dunkel ist. Er sorgt für Wärme, wenn es draußen kalt ist, und hilft dabei Lebensmittel zu erhitzen und zu Kühlen. Zahlreiche elektrische Geräte (Wasserkochen, Rasenmäher, Waschmaschinen, etc.), die aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind, funktionieren nur mithilfe von Strom. Auch schwere Maschinen in der Industrie sind selbstverständlich auf Strom angewiesen. Mittlerweile ist es für uns auch selbstverständlich, dass auch unsere Kommunikation weitestgehend auf funktionierenden Stromnetzen basiert – denn PC, Handy etc. funktionieren mithilfe von elektrischer Ladung. Auch im Transportbereich wird durch die Zunahme von E-Mobilität Strom immer wichtiger.
Mittlerweile gibt es fast keine Behausungen mehr ohne Strom. Mit gutem Grund, denn auf dieses Mehr an Sicherheit und Komfort möchte heutzutage auch in den abgelegensten Berghütten niemand mehr verzichten. Es ist kaum auszudenken, was passieren würde, wenn der Strom einmal flächendeckend langfristig ausfallen würde. Allein nicht funktionierende Ampeln sorgen ja schon potentiell für Chaos – stellen Sie sich nun noch vor, es fielen auch noch sämtliche Lampen, Signale und Kommunikationswege aus – an medizinische Vorrichtungen z. B. in Krankenhäusern gar nicht zu denken! Doch keine Sorge: Gerade in sensiblen Bereichen der Infrastruktur gibt es in der Regel eine sehr verlässliche Notstromversorgung, die Schäden im Falle eines Stromausfalls verhindert.
Wann und warum wurde Strom entdeckt?
Dass es elektrische Ladung gibt, war bereits in der Antike bekannt – schließlich ist sie in Form von z. B. Blitzen oft auch in der Natur deutlich für uns sichtbar. Allerdings hatten die Menschen damals noch wenig Ideen, um was es sich dabei handeln könnte. Wenn wir unter Entdeckung des Stroms also verstehen, wann Strom für die Menschen nutzbar gemacht wurde, so war dies erst vor wenigen Jahrhundert der Fall. Erst im 17. Jahrhundert gab es erstmals wirkliche Experimente mit elektrisch geladenen Gegenständen und der Begriff der „Elektrizität“ kam auf. Im 18. Jahrhundert konnte dann Benjamin Franklin nachweisen, dass sich Elektrizität zwischen unterschiedlich geladenen Objekten (positiv und negativ) bewegt. Im 19. Jahrhundert wurde mit der Volta-Säule erstmals eine Vorrichtung zur Erzeugung elektrischen Stroms gebaut. Weitere Entdeckungen waren notwendig, bis Mitte des 19. Jahrhunderts Strom erstmals in Industrie und täglichem Leben genutzt werden konnte.
Erst Ende des 19. Jahrhunderts kam so etwas wie eine öffentliche Stromversorgung sowie die Nutzung von Strom in Privathaushalten auf. Dabei stand die Bevölkerung dieser Entwicklung tatsächlich nicht immer nur positiv gegenüber. Für viele Menschen war es erst einmal gruselig, dass da eine unbekannte Kraft durch die Leitungen floss, mithilfe derer sich z. B. elektrische Lampen anschalten ließen. Bis der langfristige Prozess abgeschlossen und Strom in fast allen Gesellschaftsbereichen akzeptiert war, dauerte es also ein wenig. Und auch heute noch gibt es ständig neue Innovationen in Bezug auf die Nutzbarmachung von Strom – man denke nur an die E-Mobilität. Die Geschichte der Stromnutzung hat also noch lange keinen Endpunkt erreicht!
Wie wird Strom erzeugt?
Es gibt nicht die Möglichkeit, Strom zu erzeugen. Stattdessen gibt es eine Vielzahl von Stromerzeugungstechniken, zu denen immer wieder neue dazukommen. Der klassische Weg führt über Verbrennungsprozesse. Dabei werden fossile Brennstoffe genutzt, um damit einen Generator zur Stromerzeugung anzutreiben. Lange Zeit war dies die einzige Möglichkeit der Stromerzeugung und es wurden Unmengen an Kohle, Erdöl und Gas für diesen Prozess genutzt. Leider hatte dies den schlechten Nebeneffekt, dass dadurch CO2 in die Atmosphäre freigesetzt wurde – die Folgen fühlen wir heute schmerzlich durch die Auswirkungen des Klimawandels. Die Verhinderung des Klimawandels ist auch ein Grund dafür, warum es mittlerweile noch viel mehr Arten der Stromerzeugung gibt. Auch der Wunsch, die Stromerzeugung möglichst einfach und kostengünstig zu halten, führte in dem Bereich zu entscheidenden Innovationen.
Atomkraft ist zwar ebenfalls umstritten, wird aber trotzdem heute noch zur Erzeugung von Strom genutzt. Dabei werden in Kernkraftwerken Uran- oder Plutoniumkerne gespalten und die daraus freigesetzte Energie genutzt. Das ist im Grunde genommen eine tolle Sache, weil die Stromerzeugung dabei völlig emissionsfrei abläuft. Allerdings sind die Risiken der Technologie nicht zu unterschätzen, sie kann im schlimmsten Fall als Waffe eingesetzt werden und auch die radioaktiven Abfälle müssen jahrhundertelang sicher gelagert werden, um keine erhebliche Gefahr für die Menschheit darzustellen.
Frei von diesen Risiken ist dagegen die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien – etwa Wasserkraft, Wind- oder Sonnenlicht. Allen diesen Bereichen ist gemein, dass hier einer natürlichen Ressource Energie entzogen und dann in Strom umgewandelt wird. Dabei gibt es weder schädliche Emissionen noch gefährliche Abfälle. Zurecht werden diese erneuerbaren Energien daher als Chance begriffen, den Klimawandel wenigstens noch etwas einzudämmen. Sie werden mittlerweile in den meisten Ländern gefördert und ihr Anteil an der Gesamtenergieerzeugung wird immer höher. Wo es möglich ist, können auch natürliche geothermische Prozesse zur Gewinnung von Strom herangezogen werden. Auch die Nutzung von Wellen und Gezeiten kann in naher Zukunft zur Stromerzeugung im größeren Stil genutzt werden.
Welche Materialien leiten Strom und welche nicht?
Grundsätzlich lassen sich alle Materialien in die Kategorien Leiter, Halbleiter und Nichtleiter einteilen. Das bedeutet, sie haben die Fähigkeit, Strom gut, mittelmäßig oder überhaupt nicht weiterzuleiten. Leiter eignen sich dabei exzellent für elektrische Leitungen, Nichtleiter zum Bremsen von Elektrizität und für Sicherheitsvorkehrungen. Wie gut ein Material leitet, hängt davon ab, wie viele freie Elektronen darin vorhanden sind und welche Struktur seine Atome haben. Alle drei Materialtypen sind jedoch aus der Verwendung von Elektrizität nicht wegzudenken. Doch welches Material gehört in welche Kategorie?
| LeiterBei Leitern handelt es sich um Materialien mit einer sehr guten Leitfähigkeit. Dazu zählen z. B. viele Metalle, wie z. B. Silber oder Kupfer. Die freien Elektronen können sich hier gut durch das Material bewegen, sodass Elektrizität besonders gut fließen kann. | HalbleiterHalbleiter haben eine mittelmäßig gute Leitfähigkeit und eine geringere Zahl freier Elektronen als Leiter. Das macht sie aber in der Elektrizität ebenfalls wertvoll, da oft Materialien notwendig sind, die die Elektrizität nur unter bestimmten Bedingungen gut leiten. Ein Beispiel dafür ist z. B. Silicium, das auch in Solarpanels zum Einsatz kommt. | NichtleiterNichtleiter leiten Elektrizität nicht weiter und bremsen sie vielmehr aus. Bekannte Nichtleiter sind z. B. Holz oder Glas. Diese Materialien weisen zu hohe Widerstände auf, als dass der Strom hindurchfließen könnte. Wertvoll sind sie in der Stromerzeugung dennoch – etwa in Isolierschichten. |
Warum ist Stromsparen sinnvoll?
In den obigen Absätzen wurde es wahrscheinlich bereits deutlich: Es gibt immer mehr Bereiche, in denen Strom benötigt wird. Gleichzeitig ist es aber dringend geboten, auf Strom aus fossilen Brennstoffen zu verzichten, da durch diese Art der Stromerzeugung der Klimawandel verschlimmert wird. Die diesbezüglichen Zukunftsszenarien sehen jetzt schon nicht rosig aus – bei einer weiteren Erhitzung unseres Planeten drohen aber zukünftigen Generationen aller Wahrscheinlichkeit nach regelrechte Untergangsszenarien. Zum Glück gibt es mit der Erzeugung von Strom aus nachhaltigen Energien eine Chance, unsere Standards zu halten und gleichzeitig das Klima nicht weiter zu belasten.
Trotzdem wird immer noch Strom aus fossilen Brennstoffen genutzt und fließt durch unsere Netze. Aus diesem Grund ist es notwendig, damit nicht verschwenderisch umzugehen. Strom ist eine wertvolle Ressource, die umständlich erzeugt werden muss. Und auch Strom aus erneuerbaren Energien fließt nicht einfach so in unsere Leitung, dafür sind die entsprechenden Anlagen und Netze notwendig, für deren Aufrechterhaltung ebenfalls Energie und Arbeitskraft aufgewendet werden müssen. Natürlich sollte deshalb niemand im Dunkeln sitzen, Stromverschwendung sollten wir aber unbedingt vermeiden. Das ist schon mit ganz einfachen Tricks möglich, wie wir in folgendem Blogartikel bereits beschrieben haben. Wenn Sie z. B. das warme Wasser beim Einseifen unter der Dusche abstellen, beim Kochen einen Deckel verwenden oder nicht zum Fenster hinaus heizen, ist schon viel gewonnen!
Kann man auch im privaten Rahmen Strom erzeugen?
Private Stromerzeugung liegt voll im Trend – und das hat mehrere gute Gründe. Zum einen sorgt es für eine Dezentralisierung des Stromnetzes, wenn Privathaushalte ihre eigene Energie erzeugen können. Das ist gut, da es das Netz auf lange Sicht sicherer und weniger krisenanfällig macht. Gleichzeitig erfolgt die Stromerzeugung zuhause in der Regel mithilfe von Solarenergie, was einen Beitrag zu Energiewende darstellt und die dringend notwendige Ausbreitung von erneuerbaren Energien vorantreibt. Doch wie funktioniert die Stromerzeugung zuhause eigentlich?
Wer eine Solaranlage anschafft, benötigt Solarpanels, die in der Regel auf dem Dach eines Hauses befestigt werden. Doch auch im kleinen Stil ist private Stromerzeugung möglich – etwa mithilfe von Balkonkraftwerken. Die Solarpanels absorbieren das Sonnenlicht mithilfe ihrer Solarzellen. Hier wird es dann durch den photoelektrischen Prozess in elektrische Energie umgewandelt – es wird also Strom erzeugt. Mithilfe eines Wechselrichters kann dieser Strom dann in Wechselstrom umgewandelt und im Haushalt genutzt werden. Auch die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz gegen eine Vergütung ist möglich. Immer beliebter werden auch Solarbatterien, mit denen sich der Strom so lange speichern lässt, bis sie ihn wirklich benötigen. So wird selbst erzeugte Solarenergie auch nachts und bei schlechtem Wetter nutzbar, wenn die Solaranlage gerade nicht arbeiten kann. Mittlerweile gibt es auch praktische Allround Systeme wie etwa den EcoFlow PowerOcean, die die Stromversorgung Ihres Zuhauses ganz von allein regeln und optimieren.
Was bedeutet Stromautarkie und ist sowas überhaupt möglich und sinnvoll?
Unter Stromautarkie versteht man das Konzept, völlig unabhängig vom öffentlichen Stromnetz zu sein und seinen Strom selbst zu erzeugen. Gerade in Zeiten stetig steigender Strompreise und zunehmender Blackouts wird diese Idee für immer mehr Leute attraktiv. Und tatsächlich ist Stromautarkie mit dem richtigen Equipment auch durchaus möglich, wenn auch in Deutschland Häuser immer noch zwingend ans öffentliche Stromnetz angeschlossen werden müssen. Um stromautark zu werden, müssen Sie über eine leistungsstarke Solaranlage sowie genügend große Batterien verfügen, um den kompletten Strombedarf selbst erzeugen und bereithalten zu können. Dabei sollte auch immer ein Puffer eingeplant werden, falls einmal zu viel Strom verbraucht wird oder die Solaranlage länger ausfällt. Es gibt auch mobile Solaranlagen, die die Stromautarkie auf Reisen möglich machen. Gerade beim Camping ist das besonders attraktiv, da Sie damit unabhängiger von Campingplätzen werden und die Natur unbeschwerter genießen können.
Fazit
Strom ist ein komplexes Konzept, das seit dem 18. Jahrhundert stetig weiter erforscht wurde und in der Menschheitsgeschichte zu einschneidenden Veränderungen geführt hat. Es beschreibt die Leitung von Elektrizität durch ein Material und ist im Prinzip die Basis für unsere heutige Sicherheit und unseren Komfort. Eine Welt ohne Strom können und wollen wir uns heute nicht mehr vorstellen. Bei der Stromversorgung kommen Leiter, Halbleiter und Nichtleiter zum Einsatz – also Materialien, die Strom gut, mittelmäßig oder gar nicht leiten können. Strom ist nicht einfach vorhanden, sondern muss aufwändig erzeugt werden – entweder durch Verbrennungsprozesse oder Kernkraft oder durch die Nutzung erneuerbarer Energien. Um den Klimawandel zu stoppen, ist die verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien unabdingbar. Dabei spielt auch die Stromerzeugung mithilfe von Sonnenenergie in Privathaushalten eine wichtige Rolle. Neben dem Umweltschutz profitieren Sie dabei auch noch von Einsparungen bei der Stromrechnung, einer sicheren Notstromversorgung und gegebenenfalls einer mobilen Stromversorgung auf Reisen.
Bei Interesse an einer eigenen Solaranlage wenden Sie sich gerne vertrauensvoll an unser EcoFlow-Expertenteam!
