Blitzblindleistung

So liefert diese Rechnung zumindest plausible Verläufe von Spannung, Strom und Leistung (Bild 5) und damit eine Vorstellung davon, dass zwar die Stromstärke enorm groß und die Spannung geradezu unvorstellbar groß ist, sich beide aber nur geringfügig überlappen. Die Rechnung läuft dabei über die Normzeit von 0 bis 350 µs, nicht nur von 10 µs bis 50 µs, wie im Ausschnitt (Bild 5) dargestellt. Innerhalb dieser Zeit fällt die Spannung von 1 GV auf etwa 5 MV.

Bild 5: Sto

Es sieht auf den ersten Blick etwas „großzügig“ aus, die Spannung bis auf 5 ‰ ihres Ausgangswerts einbrechen zu lassen, erscheint aber doch wieder realistisch, wenn man bedenkt, dass der Blitz auch nichts anderes ist als ein Lichtbogen.

Für Lichtbögen wird – weitgehend unabhängig von ihrer Länge – allgemein ein Spannungsfall von nur ≈ 35 V angegeben. Je größer die Stromstärke, desto geringer wird der Spannungsfall am Lichtbogen – und wir befinden uns hier immer noch im Kiloampere-Bereich. Dann erscheint die Annahme, dass der Spannungsfall an dem etwa 2 – 3 km langen „Lichtbogen“ mittlerweile von 1 GV auf nur noch 5 MV zurückgegangen sein soll, schon realistisch.

Plausibel erscheint auch die Tatsache, dass die Spannung schon auf 30 % ihres Scheitelwerts eingebrochen ist, bis der Strom gerade mal auf 30 % seines Scheitelwerts angestiegen ist.

Mit dieser Hypothese errechnet sich nun ein Energie-Inhalt von 223 kWh für den Blitz (gerade mal 9,18 € an der EEX). Mit Sicherheit liegt dies näher an der Wahrheit als die anfangs ohne jeden Spannungseinbruch errechneten 13,8 MWh und beträgt nur noch das Doppelte der von Fachleuten zitierten 10 l Heizöl. Bedenkt man die mit 1 GV noch immer etwas reichlich angenommene Spannung und den Umstand, dass hier mit Bedacht der größte der Normblitze ausgewählt wurde, trifft das Ergebnis fast schon gut.

Der Blitz wurde für obige Analysen in 700 „Scheiben“ zu je 0,5 µs zerlegt und mittels der Formel aus der Norm [6] (siehe Kapitel „Genormte Blitzströme“) iterativ berechnet. Hiermit lässt sich diesem Normblitz Folgendes zuordnen:

• Ein arithmetischer Strom-Mittelwert von 141,4 kA,

• ein Effektivstrom von 147,5 kA,

• ein Mittelwert der hypothetischen Spannung von 60 MV,

• ein Effektivwert der hypothetischen Spannung von 210 MV.

So gesehen weist dieser Blitz eine Scheinleistung von S = 210 MV × 147,5 kA = 31 TVA auf. Die Wirkleistung als Mittelwert der Produkte aus den jeweils 700 Augenblickswerten von (hypothetischer) Spannung mal (echtem) Strom errechnet sich zu 2,29 TW.

Der Blitz enthält also eine Blindleistung von 30,9 Tvar und weist damit einen „Phasenwinkel“ von fast 86° auf.

Wenn man betrachtet, wie sehr die hypothetische Spannung in jenem Bereich noch ansteigt, wo der Norm-Blitzstrom schon stark fällt, so wird dieser Wert anschaulich und plausibel:

Die „Phasenverschiebung“ zwischen Blitzspannung und Blitzstrom und damit die Grundschwingungs-Blindleistung sind beträchtlich, und hinzu kommt noch die Verzerrungs-Blindleistung wegen der ungleichen Kurvenformen von Spannung und Strom.

Dies setzt voraus, dass unsere Hypothese wenigstens näherungsweise stimmt, doch nach allen vorliegenden Erkenntnissen müsste sich die Blitzspannung zumindest tendenziell so verhalten wie angenommen.

Blitzenergie abgeblitzt

Leistungen im Bereich von Terawatt trifft man eher selten an. Aus dem deutschen Stromnetz wurden im Jahr 2019 minimal 32 GW und maximal 77 GW entnommen.