Wer hat den Strom erfunden und wie kommt er in die Stromleitung?
Erfunden hat den Strom eigentlich niemand. Strom ist ein Naturphänomen. Wenn wir sagen, es fließt Strom, dann bewegen sich winzig kleine Teilchen, die eine elektrische Ladung tragen, alle kontrolliert in die gleiche Richtung.
Solche Teilchen sind zum Beispiel die Elektronen, die Bestandteile der Atome sind, aus denen letztlich alle Dinge unserer Welt bestehen. Elektronen können mit ihrer Ladung Kraft auf andere geladene Teilchen ausüben und Energie transportieren. Grund ihrer gemeinsamen Bewegung in eine Richtung ist eine so genannte Spannungsdifferenz. Das bedeutet einfach gesagt nichts anderes, als dass sich auf der Seite, zu der sich etwa die Elektronen hin bewegen, weniger Elektronen befinden als dort, wo sie herkommen. „Stromerzeugung“ ist so gesehen nichts anderes als Trennung elektrischer Ladungen.
Dass es geladene Teilchen gibt, haben die Menschen schon sehr früh gewusst. Aber es dauerte recht lange, bis sie gelernt hatten, diese auch technisch zu nutzen. Heute ist ein Leben ohne Strom kaum noch vorstellbar. Strom macht den Kühlschrank kalt und den Backofen heiß. Er lässt Fernseher und Computer laufen, U-Bahnen und Züge fahren. Ohne Strom könnten viele Dinge in der Industrie nicht hergestellt, viele Patienten nicht untersucht und behandelt werden. Die Stromerzeugung kann aber auch zum Problem werden. Etwa dann, wenn sie Schadstoffe frei setzt, von denen heute viele glauben, dass sie dazu beitragen, unser Klima zu verändern.
Schon in der Antike entdeckten die Menschen Phänomene, die von elektrisch geladenen Teilchen hervorgerufen wurden. Thales von Milet, der vor über zweieinhalbtausend Jahren lebte, könnte man als den Namensgeber des Elektrons bezeichnen. Wenn man Bernstein reibt, so stellte der griechische Gelehrte fest, dann kann er kleine leichte Teilchen anziehen. Geladene Teilchen sammeln sich auf der Bernsteinoberfläche und ziehen mit ihrer Kraft andere Teilchen an. Das griechische Wort für Bernstein heißt „elektron“.
Es sollte über tausend Jahre dauern, bis es gelang, auch einen kontinuierlichen Elektronenfluss, einen Strom, zu erzeugen. Zwei Wissenschaftler, die daran maßgeblich beteiligt waren, nennt Dr. Rolf Winter vom Institut für Physik der Uni Potsdam. Alessandro Volta erfand um 1775 die erste funktionierende Batterie. Sie erzeugt durch chemische Reaktionen einen Strom. Sind die Ausgangsstoffe „verbraucht“, ist die Batterie leer, kein Strom kann mehr fließen. Batterien liefern heute zum Beispiel Strom für Autos oder Taschenlampen, sind in Uhren, MP3-Playern oder elektronischem Spielzeug eingebaut. Den Namen ihres Erfinders finden wir in der Einheit der elektrischen Spannung, dem Volt, wieder.
André Marie Ampère entdeckte den Zusammenhang zwischen Strom und Magnetismus – die Voraussetzung zum Bau von Generatoren, die heute in fast allen Kraftwerken der Welt für die Stromerzeugung verantwortlich sind, und beschrieb Strom und Spannung mit mathematischen Gleichungen.
Der Generator wurde schließlich um 1866 von Werner Siemens entwickelt. Die Dynamomaschine, wie sie damals hieß, kann Bewegungsenergie in elektrische Energie umsetzen. Sie wird auch heute (fast) überall bei der Erzeugung von Strom eingesetzt. Egal ob in Kohle-, Wind-, Wasser-, oder Atomkraftwerken. Einzig Solarkraftwerke kommen ohne Generatoren aus, da die Sonne (stark vereinfacht formuliert) die Elektronen direkt im Material der Solarzelle bewegen kann.
Nachdem der Strom in den Kraftwerken hergestellt wurde, wird er in das Stromleitungssystem eingespeist. Sobald im Haushalt oder an einer anderen Stelle ein Gerät angeschlossen bzw. eingeschaltet wird, ist der Stromkreis geschlossen und der Strom kann fließen.
Eine einfache Form des Generators findet sich übrigens in fast jedem Haushalt. Der Dynamo am Fahrrad, der das Drehen des Rades nutzt, um daraus Strom für die Lampe zu erzeugen.
Die Frage wurde beantwortet von Dr. Ursula Resch-Esser, Physikerin und Internet-Redakteurin bei Wissenschaft im Dialog