Grundlagen der elektrischen Energieversorgung

Die elektrische Energieversorgung ist Bestandteil der Infrastruktur eines jeden Landes. In allen Bereichen des öffentlichen Lebens und der Wirtschaft wird ihre Bedeutung als Sekundärenergie zukünftig noch wachsen. Sowohl der Aufbau von Elektroenergieversorgungssystemen als auch der in ihnen ablaufende Prozeß des Energietransports werden von Grundprinzipien bestimmt, die unmittelbar aus den Eigenschaften und Besonderheiten der elektrischen Energie folgen. Ausgehend von der Bedeutung und den Eigenschaften der elektrischen Energie wird im ersten Kapitel der Aufbau von Elektroenergieversorgungssystemen beschrieben. Die wichtigsten Systemelemente werden im Überblick vorgestellt. Das zweite Kapitel befaßt sich mit den Grundlagen der Wechselstromtechnik, die für eine Modellierung von elektrischen Energieversorgungsnetzen benötigt werden. Das dritte Kapitel behandelt die gebräuchlichen Koordinatentransformationen für Dreiphasensysteme in ihren wechselseitigen Zusammenhängen. Mit ihrer Hilfe werden die Hauptelemente symmetrischer Drehstromnetzwerke transformiert und die darauf beruhende Verfahrensweise der Modellierung und Berechnung von Drehstromnetzen im symmetrischen und unsymmetrischen Betrieb vorgestellt. Das vierte Kapitel beschäftigt sich ausführlich mit den Leistungsverhältnissen in Elektroenergiesystemen als Grundlage für deren Auslegung und Betrieb. Um der steigenden Verbreitung leistungselektronischer Geräte und Anlagen in Energieversorgungsnetzen Rechnung tragen zu k_nnen, werden auch nichtkosinusförmige periodische Dreiphasensysteme und ihr Einfluß auf die Drehstromleistungen in die Beschreibung aufgenommen. Das fünfte Kapitel ist Fragen der wirtschaftlichen elektrischen Energieversorgung gewidmet.

Autorentext

Prof. Dr.-Ing. Gerhard Herold, Universität Erlangen-Nürnberg

Klappentext

Die Versorgung mit Energie gehOrt zu den elementaren BedOrfnissen aller Menschen. Das Lebensniveau in den hochentwickelten Undern der Erde konnte nur auf einer stabilen und leistungsflthigen energetischen Grundlage entstehen. Ohne Energie ist keine industrielle Produktion ml>glich, Energie verleiht Mobilitat, erleichtert das Leben und ist das Fundament seiner Annehmlichkeiten. Weltweit unterscheidet sich der Pro-Kopf­ Verbrauch an Energie urn zwei bis drei Grl>Benordnungen mit den entsprechenden Auswirkungen auf die Lebensbedingungen. Die Verringerung dieser Unterschiede bei schonendem Umgang mit allen verfUgbaren Energiequellen ist nicht nur eine humani­ tare, sondern auch eine existentielle Aufgabe. Daher wird die Auseinandersetzung mit Energiefragen auf lange Sicht von erstrangiger Bedeutung bleiben. Die elektrische Energie nimmt seit dem Beginn ihrer groBtechnischen Nutzung im Pro­ zeB einer nachhaltigen energetischen Entwicklung auf der Erde wegen ihrer besonderen Eigenschaften und nieht zuletzt wegen ihrer hervorragenden AnpaBbarkeit an die Erfor­ dernisse des Verbrauchs eine SchlOsselposition ein. Wir stehen am Beginn einer Entwicklung, in der in Kombination von moderner Leistungs- und Informationselek­ tronik intelligente elektrische Betriebsmittel mit bisher unbekannten Gebrauchswertei­ genschaften fUr eine ratione lie EnergieObertragung, -verteilung und -anwendung ge­ schaff en werden, die zum weiteren Ausbau dieser Position beitragen wird. Elektrische Energieversorgung ist eine herausfordernde Aufgabe mit Zukunft.

Inhalt
1 Aufbau von Elektrischen Energieversorgungssystemen.- 1.1 Energie und menschliche Entwicklung.- 1.2 Eigenschaften der elektrischen Energie.- 1.3 Elektrische Energieversorgungsnetze.- 1.4 Elektrische Betriebsmittel.- 2 Grundlagen der Wechselstromtechnik.- 2.1 Periodische Wechselgrößen.- 2.2 Komplexe Wechselstromrechnung.- 2.3 Vierpole als Elemente von Wechselstromnetzwerken.- 2.4 Nichtkosinusförmige periodische Wechselgrößen.- 3 Transformationen für Dreiphasensysteme.- 3.1 Nullgrößen und Raumzeiger.- 3.2 Kosinusförmige Dreiphasensysteme.- 3.3 Nichtkosinusförmige periodische Dreiphasensysteme.- 3.4 Transformation symmetrischer Drehstromnetze.- 3.5 Unsymmetrische Betriebszustände in Drehstromnetzen.- 4 Leistungen in Elektroenergiesystemen.- 4.1 Grundbegriffe.- 4.2 Leistungen in Drehstromsystemen.- 4.3 Stochastisch veränderliche Leistungen.- 4.4 Blindleistungskompensation.- 5 Wirtschaftliche Energieversorgung.- 5.1 Kosten in der Energieversorgung.- 5.2 Investitionsrechnung.- 5.3 Wirtschaftlicher Betrieb von elektrischen Energieversorgungsnetzen.- 5.4 Least-Cost-Planning.- Sachwortverzeichnis.