Warum kann Gleichstrom nicht, wie Wechselstrom, über große Strecken übertragen werden?
Ihre Beobachtung ist richtig. Wenn sie sich heutige Hochspannungstrassen anschauen, handelt es sich meist um Wechselstrom. Das hat physikalische und historisch-technische Gründe, zwingend ist es nicht.
Bei der Einführng der Elektrizität in den USA kam es zu einem Konflikt zwischen Thomas Alva Eddison, der Gleichstrom favorisierte und George Westinghouse, der auf Wechselstrom setze. Als der erste Mensch mit Elektrizität hingerichtet wurde nannte Edison das zynisch “to westinghouse someone”.
Westinghouse hatte aber zu seiner Zeit die Physik auf seiner Seite. Gleichspannung konnte zu jener Zeit nur mit begrenzt hoher Spannung erzeugt werden. Das aber ist schlecht für den Transport. Wie stark sich nämliche eine Leitung durch Elektrizität erwärmt, hängt von der Stromstärke ab, nicht aber von der Spannung. Wollte ich damals große Leistungen transportieren, benötigte ich hohe Ströme, und damit erwärmte ich die Leitung, statt dem Verbraucher Leistung zur Verfügung zu stellen.
Wenn ich den im Generator erzeugten Strom auf höhere Spannung transformiere, bekomme ich die gleiche Leistung (abzüglich einiger Prozent durch Verluste im Trafo), mit hoher Spannung und niedrigen Strömen. Damit sinken beim Transport die Wärmeverluste. Alles spricht für Wechselstrom? Nein!
Auch der Wechselstrom hat Eigenschaften, die den Transport behindern. Eine sehr lange Hochspannungsleitung verhält sich wie ein Kondensator, der erst einmal “aufgeladen” werden muss. Das erzeugt “kapazitive Verluste”. Außerdem bildet sich um jeden elektrischen Leiter ein Magnetfeld. Das muss bei Wechselstrom mit der Netzfrequenz aufgebaut, abgebaut und in umgekehrter Richtung wieder aufgebaut werden. Auch das erzeugt “Blindleistungsverluste”. Irgendwann ist die Leitung so lang, dass die Verluste völlig unwirtschaftlich werden.
Ideal ist also Gleichstrom hoher Spannung - wenn man ihn denn hat. Herstellen können wir ihn wirtschaftlich erst seit einem Jahrzehnt. Gleichstrom- Hochspannungsleitungen werden wohl zunächst für sehr große Entfernungen errichtet werden, so wie heute schon in China und Kanada. Es gibt ein Projekt in der Nordsee, um mit Gleichstrom Windstrom und Wasserkraft zu Verbrauchszentren zu transportieren. Für den Transport von Solarstrom aus der Sahara nach Europa hat man Verluste von nur 3 % errechnet.
Antwort in Kurzform: Stromtransport braucht hohe Spannungen, um Leistung bereit zu stellen statt Abwärme zu produzieren. Im letzten Jahrhundert waren ausreichend hohe Spannungen nur als Wechselspannung herstellbar. Heute ist soviel Kapital in Überlandleitungen als Frei- und Erdkabel, in Umspannwerke und Infrastruktur investiert, das der Übergang zur Gleichstromtechnik eher für neue und lange Punkt- zu - Punktverbindungen wirtschaftlich ist.