So funktioniert der praktische Stromerzeuger
Mithilfe von Generatoren wird mechanischer Strom in elektrischen Strom umgewandelt. So kann mit Windenergie, Wasserkraft oder Solarenergie elektrischer Strom erzeugt und Ökostrom produziert werden. Mit diesem grünen Strom können Sie Ihre Elektroheizungen bzw. Stromheizung ökologisch betreiben und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten. In unserem Ratgeber erklären wir Ihnen, wie genau ein Generator funktioniert und wie er mechanische in elektrische Energie umwandelt.
Was ist ein Generatoren?
Generatoren wandeln mechanische in elektrische Energie um. Die meisten Generatoren funktionieren nach dem Rotationsprinzip. Das heißt, sie werden durch eine Drehbewegung angetrieben. Diese Rotation kann durch Wind, Wasser oder durch Dampfturbinen entstehen. Generatoren arbeiten nach dem physikalischen Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Bei einer elektromagnetischen Induktion entsteht durch die Änderung der magnetischen Flussdichte ein elektrisches Feld.
Wie funktioniert ein Generator?
Ein Generator besteht hauptsächlich aus zwei Teilen: einem festen Teil (Stator) und einem beweglichen Teil (Rotor). Auf der Antriebswelle des Rotors ist ein Magnet befestigt, der sich durch von außen zugeführte mechanische Energie dreht. Im Stator sind mehrere Spulen mit einem Eisenkern befestigt. An den Spulen befinden sich die elektrischen Anschlüsse. Dreht sich der Magnet im Generator, wirkt die Lorentzkraft auf die Ladungen und bringt diese in Bewegung. Durch diese Ladungsverschiebung wird eine Potentialdifferenz bewirkt und eine elektrische Spannung erzeugt: Es wird Wechselstrom erzeugt. Dieser Wechselstrom kann dann in das Stromnetz eingespeist oder mittels eines Kommutators in Gleichstrom umgewandelt werden.
Welche Generatoren gibt es?
Die häufigste Generatorenart ist der Drehgenerator. Dieser wandelt, wie oben beschrieben, durch die Rotation eines Magnetes in einem Stator mechanische in eklektische Energie um. Es gibt zwei unterschiedliche Bauweisen an Drehgeneratoren: eine Innenpolmaschine und eine Außenpolmaschine. Bei ersteren dreht sich der Magnet innerhalb eines Stators, bei einer Außenpolmaschine besteht der Stator aus einem unbeweglichen Magneten in dem die Spulen gedreht werden. Neben dem Drehgenerator gibt es auch den sog. Lineargeneratoren. Bei diesem wird die elektrische Spannung nicht durch Rotation, sondern durch das hin und her Schwingen eines Kolbens, an dessen Enden sich Magnete befinden, erzeugt. Dieser Kolben schwingt an beiden Seiten durch zwei Spulen und erzeugt elektrische Ladung.
Woher kommt der Generator?
Die erste Stromerzeugung mittels Induktion erfolgte durch Hippolyte Pixii. Dieser baute 1832 den ersten bekannten Wechselstromerzeuger auf Anregung von Ampère. Im selben Jahr baute auch Michael Faraday Unipolarmaschine, mit welcher er Gleichstrom erzeugte. Ein nichtrotierender, sondern schwingender Apparat wurde ebenfalls 1832 von Salvatore Dal Negro gebaut. Generatoren mit großtechnischem Einsatz gab es ab 1849. Die ersten Generatoren ohne Dauermagneten wurden Mitte des 19. Jahrhunderts von Werner von Siemens, Ányos Jedlik und Søren Hjorth sowie Samuel Alfred Varley und Charles Wheatstone beschrieben und erzeugt. Ende des 19. Jahrhunderts wurden die ersten Mehrphasenwechselstromgeneratoren gebaut.
