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Ausflug zur TU Darmstadt

Der theoretische Teil

Hohe Spannungen, grandiose Blitze und interessante Versuche – das erlebten wir, 60 Schülerinnen und Schüler der 12. Klasse mit Fr. Rau, Fr. Hartwig, Hr. Dietz und Hr. Weckenbrock, in dem riesigen Versuchslabor des Hochspannungsinstitutes der TU Darmstadt. Dort wurden wir am  Mittwoch, den 11.01.2012, von Prof. Hinrichsen und dem angehenden Doktoranten Sébastian Blatt empfangen.

Prof. Hinrichsen erklärte uns zunächst den geschichtlichen Hintergrund des Hochspannungsnetzes und ging von da aus zu aktuellen Projekten über:

Das erste Projekt („Desertec“) versucht, Sonnenenergie aus der Sahara zu gewinnen, denn ein Bruchteil der Sonnenenergie der Sahara reiche aus, um die ganze Welt mit Strom zu versorgen.

Das zweite Projekt beschäftigt sich mit Stromsparsystemen:

Sollte die Energieversorgung auf Wind und Sonne (Windkraft, Photovoltaikanlagen) angewiesen sein, könnte es aufgrund von Witterungsbedingungen Energieüberschuss oder -mangel geben, die sich in Stromkosten bemerkbar machen. Über ein ausgeklügeltes System werden z. B. Waschmaschinen oder Spülmaschinen zu Zeiten des Energieüberschusses betrieben. Auch Gefriertruhen können zu solchen Zeiten auf -40°C abgekühlt werden und müssen ab diesem Zeitpunkt zwei Wochen lang nicht mehr mit Strom versorgt werden!

Nach diesem Exkurs kam Prof. Hinrichsen auf die Energiegewinnung und dessen Transport zu sprechen:

Über Generatoren wird kinetische in elektrische Energie umgewandelt. Um die Verluste während des Transportes so gering wie möglich zu halten, wird die Spannung über Transformatoren erhöht. Deswegen müssen Hochspannungsleitungen entsprechend isoliert werden, um Überschläge zu verhindern. Dann wird ein Optimum errechnet: Spannung und Isolationskosten werden so in Einklang gebracht, dass die Kosten so niedrig wie möglich sind.

Darüber hinaus wurde erklärt, wie mit Überspannungen – entstehend durch Blitze – in Hochspannungsnetzen umgegangen wird. Überspannungen zerstören 10 Mio. € teure Transformatoren und werden deshalb über ein komplexes Schaltsystem in die Erde abgeleitet.

Versuche werden mit hohen Spannungen durchgeführt. Dafür gibt es verschiedene Geräte in Darmstadt: Das erste – ein Überspannungsableiter – erhöht die Spannung über mehrere Transformatoren. Das zweite erzeugt hohe Spannungen über mehrere parallel geschaltete Kondensatoren (Energiespeicher), die aber in Reihe entladen werden – somit werden „Blitzstoßspannungen“ simuliert.

Nach einer Erfrischung gingen wir zum praktischen Teil des Tages über und schauten uns die Geräte aus nächster Nähe an. Normalerweise darf keiner wegen den Sicherheitsbestimmungen in der Halle sein, wenn Versuche durchgefürht werden. Bei uns machte man aber eine Ausnahme  und wir konnten mehrere Versuchen hautnah erleben.

 

Der praktische Teil

Zuerst erzeugte Herr Blatt mit hohen Wechselspannungen Lichtbögen, die sehr plötzlich auftauchten und viele erschreckten:

Blitz 1

Blitz 2

Der nächste Versuch war ähnlich, nur das jetzt die Überschläge schöne Muster auf einer Glasplatte formten. Man konnte auch einen strengen Geruch wahrnehmen, der durch die Verbrennung des Ozons ausgelöst wurde.

Gasblitz 1

Glasblitz 2

Glasblitz 3

Dann ging es mit Blitzstoßspannungen weiter.  Wir ließen Blitze in ein Modelldorf einschlagen und stellten fest, dass sie alle Häuser gleichermaßen trafen. Als wir dann aber einen Blitzableiter aufstellten, wurde er „bevorzugt“ getroffen. Diese Blitze waren sehr laut und auf Rat von Prof. Hinrichsen hielten wir uns alle die Ohren zu. Schließlich rollte Herr Blatt noch ein echtes Auto herein und Prof. Hinrichsen erklärte uns, dass man im Auto keinen Blitzschlag bekommt, da das Auto ein faradayscher Käfig und somit feldfrei ist. Aber man kann trotzdem  von den Folgen, z.B. Helligkeit, geplatzte Reifen, sterben. Wer wollte konnte sich in das Auto setzen, in welches dann Blitze einschlugen. Einer der Mutigen war Hr. Dietz.

Auto

Es folgte eine kurze Führung durch die anderen Labore der TU Darmstadt und wir bedankten uns alle für diesen interessanten und gelungenen Ausflug!

(Geschrieben von Sina Feldmann und Philipp Luhrenberg)

Erstellt: Christoph Staudt (01.02.2012) Letzte Änderung: Christoph Staudt (01.02.2012)