Der Stromkrieg – DC vs. AC
Was eignet sich besser zur Stromversorgung, Gleich- oder Wechselstrom? Als die Elektrifizierung von Städten und Dörfern Ende des 19. Jahrhunderts fahrt aufnahm, stellte man sich genau diese Frage. Doch die Entscheidung für eine der beiden Technologien war keine einfache. Gepaart mit viel Tierleid, Patentstreitigkeiten und einer einseitigen Stimmungsmache in Politik und Bevölkerung, erreichte der sogenannte Stromkrieg in den späten 1880 Jahren seinen Höhepunkt.
Erfahren Sie in diesem Blogpost mehr über die Geschichte unseres Stromnetzes und einen bis heute mehrmals verfilmten Konflikt zwischen den zwei grundlegend verschiedenen Arten der Stromversorgung.
Technische Grundlagen von Gleich- und Wechselstrom
Die zwei Arten von elektrischem Strom, Wechsel- und Gleichstrom, unterscheiden sich stark in ihren physikalischen Eigenschaften und dem Produktionsprozess. Der grundlegende Unterschied ist, dass sich bei Wechselstrom (AC) die Richtung des Stromflusses mehrmals pro Sekunde ändert, während die Richtung des Stromflusses bei Gleichstrom (DC) immer dieselbe bleibt.
Wechselstrom ist daher auch einfach und effizient zu produzieren. Dazu nutzt man Turbinen, die durch das Fließen von Wasser, durch Wind oder durch Wasserdampf (z.B. in Kohle- oder Atomkraftwerken) angetrieben werden. In diesen Turbinen befindet sich ein starker Magnet, welcher sich mit der Turbine mitbewegt. Durch das Induktionsgesetz (wozu wir ebenfalls einen Blogpost erstellt haben), wird dadurch ein Wechselstrom erzeugt. Da dieser Prozess einfach skalierbar ist, erweist er sich in der Praxis als sehr vorteilhaft.
Ein weiterer Vorteil von Wechselstrom ist die effiziente Energieübertragung über lange Strecken. Zur Energieübertragung über lange Strecken nutzt man meist Hochspannungsleitungen, da durch die hohe Spannung der Energieverlust gering gehalten werden kann. Sogenannte Transformatoren ermöglichen es dabei Hochspannung in Niederspannung umzuwandeln (welche sicherer ist und von den meisten Haushaltsgeräten genutzt wird). Doch Transformatoren funktionieren nur mit Wechsel- nicht aber mit Gleichstrom.
Gleichstrom, im Gegensatz dazu, ist im Allgemeinen weniger gefährlich als Wechselstrom. Dies liegt daran, dass Wechselstrom durch seine hohe Frequenz Vorhofflimmern mit höherer Wahrscheinlichkeit auslösen kann. Auch ist es oft einfacher Geräte mit Gleichstrom zu betreiben bzw. jene bei der Entwicklung auf einen Gleichstrombetrieb auszulegen. Dies liegt an der Art der Leistungsübertragung: Während bei Gleichstrom auch die Leistungsübertragung konstant ist, wird bei Wechselstrom auch die Leistungsübertragung zur Wechselgröße und fluktuiert daher.
Ein Wechselstrom führt zu einer nicht konstanten Leistungsübertragung
Die Anfänge des Stromkriegs
Schon in der Anfangszeit der Energietechnik waren Wechsel- und Gleichstrom bekannt und wurden eingesetzt. Während für die Beleuchtung von Straßen eher Wechselstrom zum Einsatz kam, wurden private Haushalte mit Gleichstrom versorgt. Durch die geringe übertragungsweite von Gleichstrom gab es damals vor allem lokal verteilte und kleinere Stromnetzte.
Thomas Edison und die von Ihm begründete Elektronikfirma Edison General Electric spielte dabei eine große Rolle. Edison war ein Verfechter der Gleichstromtechnik, was auch durch eine Vielzahl von Patenten klar wird, welche Edison in diesem Bereich hielt. Zu diesen Patenten gehörte auch die damals weit verbreitete Kohlefadenlampe.
Thomas Edison
Im Gegensatz dazu erkannte der Unternehmer Georg Westinghouse das Potential der Wechselspannung für private Haushalte und Industrie. Während Edison viele dezentrale Kraftwerke in der Nähe von Wohngebieten bauen wollte, favorisierte Westinghouse das Konzept von wenigen großen Kraftwerken, welche Strom über lange Distanzen zu den Haushalten transportieren. Dieses Konzept von Westinghouse fand aufgrund einiger Vorteile starken Zuspruch in der Industrie.
Edison, als Verfechter der Gleichstromtechnik, fürchtete aus mehreren Gründen den Ausbau der Wechselstromtechnik. Dazu gehörten unter andrem auch wirtschaftliche Gründe, wie ein schrumpfender Marktanteil. Um also die Ausbreitung der konkurrierenden Technologie zu verhindern, machte Edison von seiner Vielzahl an Patenten gebrauch. Es wurden beispielsweise Hotels und Büros, welche Kohlefaserlampen nutzen und Ihren Strom durch eigene Generatoren produzierten, erfolgreich auf Unterlassung geklagt, denn die Lampen durften nur in vom Hersteller lizensierten Stromnetzen betrieben werden. Somit bestimmte der Hersteller der Glühlampen auch das verwendete Stromnetz und behinderte damit Wettbewerb und Innovation.
Der weitere Verlauf des Stromkriegs
Thomas Edison legte bei der Entwicklung seines Gleichstromsystems sehr großen Wert auf Sicherheit und betonte vor allem den ungefährlichen und billigen Betrieb. Dies stand im Gegensatz zum damals oft verwendeten Gas, welches immer wieder zu Bränden und Explosionen führte. Edison befürchtete aber, dass die durch Westinghouse popularisierte Wechselstromtechnik diesen Ruf zerstören und allgemeine Skepsis bezüglich Elektrizität in der Bevölkerung auslösen könnte.
Georg Westinghouse
Um diesem Umstand zu entgegnen, nutzte man eine ungewöhnliche Strategie: Man versuche Angst vor Wechselstrom in der Bevölkerung und Politik zu schüren, um im gleichen Zug die Sicherheit von Gleichstrom zu betonen. Im Laufe der nächsten Monate und Jahre wurde dazu eine große Anzahl von Tierversuchen durchgeführt. So wurden beispielsweise Kinder dazu bezahlt, streunende Hunde zu fangen. Diese Hunde wurden einer Reihe von Experimenten unterzogen, um eine schmerzlose Art der Euthanasie zu entwickeln. Diese Experimente wurden teilweise öffentlich durchgeführt, wobei die Wirkung von Gleich- und Wechselstrom auf Tiere vorgezeigt und verglichen wurde.
Als wenig später der elektrische Stuhl eingeführt wurde, versuchte man im Volksmund den Begriff to westinghouse einzuführen. Dieser sollte die Wechselspannung, welche von Westinghouse favorisiert wurde, mit der Exekution von Straftätern in Verbindung bringen. Dies gelang jedoch nur bedingt.
Der heutige Stand der Technik
Trotz der großen Anzahl an schlechter Presse und vielen Patentstreitigkeiten, konnte sich Wechselstrom am Ende durchsetzen. Dies lag vor allem an der technischen Überlegenheit, die Wechselstrom in vielen Bereichen mit sich brachte, aber auch an dem Auslaufen von Patenrechten die Edison hielt.
Während in Europa Gleichspannungsnetzte schon Mitte des 20 Jahrhunderts fast gänzlich verschwunden waren, dauerte es in den USA noch bis 2007, bis der letzte große Stromversorger in New York die Lieferung von Gleichspannung einstellte. Heutzutage werden Gleichstromnetze nur mehr in wenigen Fällen eingesetzt, z.B. für die Übertragung von Strom in Unterseeleitungen.
Ein weiterer Vorteil von heutigen Stromnetzen ist die Übertragung von Mehrphasenwechselstrom, welcher von Nikola Tesla zu Zeiten des Stromkriegs entwickelt wurde (und auch dessen Ausgang deutlich beeinflusste). Mehrphasenwechselstrom hat den Vorteil, dass Energie, wie bei Gleichstrom, mit einer konstanten Rate übertragen werden kann.
Um einen solchen Mehrphasenwechselstrom zu messen, nutzt man sogenannte Power Analyzer. Wir bei DEWETRON bieten Ihnen genau solche Messgeräte an. Mit unseren Mixed Signal Power Analyzer können Sie bis zu 9-Phasen an Leistung messen und das mit einer Genauigkeit von 0,03 %. Gleichzeitig bieten wir noch viele weitere Messsysteme an, welche mit hoher Modularität und einfacher Bedienung überzeugen. Egal ob Luft- und Raumfahrt, ob Automobilindustrie oder Energiebranche – mit uns finden Sie in jedem Bereich einen passenden Ansprechpartner.
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