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Kraftvoll, aber keine Kraftwerke

Kraftvoll, aber keine Kraftwerke
Schade, dass sich Blitze nicht einfangen lassen: Gewitter-Strom bleibt eine Utopie.

Warum sich Blitz-Energie nicht zur Stromgewinnung eignet

Jedes Gewitter zeigt uns eindrücklich, dass Blitze Energie erzeugen, und Jahr für Jahr gehen mehr als 400.000 Blitze auf Felder, Berge, Wälder und Städte in Deutschland nieder und liefern – sichtbar – jede Menge Strom. Kann man damit nicht etwas machen?

So spektakulär, kraftvoll und gefährlich die Stromschläge auch sind: Laut unserer aktuellen Berechnung sind Blitze als Energiequelle leider kaum geeignet.

Wie viel Energie hat ein Blitz?

Denn einmal abgesehen von den technischen Hürden: Könnte man Blitze einfangen und ihre elektrische Energie in einer Batterie speichern, hätte man pro Blitz lediglich rund 16 Kilowattstunden gewonnen – genug, um etwa 12 Stunden lang Haare zu föhnen. Die Erdblitze eines ganzen Jahres würden zwar rund 6,9 Millionen Kilowattstunden Strom liefern – also immerhin den Jahresverbrauch von rund 2.400 Haushalten – und dennoch schneiden Blitze als Energiequelle im Vergleich zu anderen regenerativen Energien sehr viel schlechter ab: Die vergleichsweise sanfte Kraft der Sonne, beispielsweise, ist da schon wesentlich ergiebiger. Drei mittelgroße Freiflächen-Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von je zwei Megawatt bringen schon knapp sieben Millionen Kilowattstunden im Jahr ein. Rechnet man den Gesamtertrag der mehr als 1,5 Millionen PV-Anlagen auf bundesdeutschen Dächern zusammen, beträgt die Stromausbeute jährlich mehr als 38 Milliarden Kilowattstunden.

Foto: GettyImages/Scott Stringham
Schade, dass sich Blitze nicht einfangen lassen: Gewitter-Strom bleibt eine Utopie. Foto: GettyImages

Dieses Ergebnis erstaunt. Schließlich sind die physikalischen Eigenschaften von Blitzen enorm: Sie erreichen Stromstärken von über 100.000 Ampere und Spannungen von mehr als 100 Millionen Volt. Da liegt der Gedanke eigentlich nahe, dieses Wetterphänomen als natürliches Kraftwerk zu nutzen und Blitz-Energie zu speichern.

Warum wir Blitz-Energie nicht zur Stromgewinnung nutzen können

Die – theoretische – Stromausbeute eines Blitzes ist aus zwei Gründen so gering: Zum einen ist das Spektakel viel zu schnell vorbei, denn ein Blitzeinschlag dauert nur wenige Tausendstelsekunden und ist damit viel zu kurz, um in nennenswertem Umfang nutzbare Energie zu übertragen. Zum anderen gibt der Blitz den Großteil seiner Energie bereits bei der Entstehung an die Umgebung ab. Das Gros der Ladung erhitzt die Luftmoleküle direkt am Blitzkanal und erzeugt dabei das Blitzleuchten. Dadurch dehnt sich die Luft schlagartig aus, fällt gleich nach der Entladung wieder in sich zusammen und verursacht dabei den markanten Donnerschlag. Im Moment der Entladung beträgt die Blitz-Energie circa 280 Kilowattstunden – und verpufft.

Wenn in einem Blitz so wenig Energie steckt, wieso ist dann das Zerstörungspotenzial so groß?

Bei einem Blitz wird die komplette Energie innerhalb weniger Millisekunden freigesetzt, wodurch räumlich stark begrenzt sehr hohe Temperaturen entstehen. Bei einem Blitzeinschlag in einen Baum, beispielsweise, verdampft das Wasser im Stromweg explosionsartig, das umgebende Holz gibt dem Dampfdruck nach und zerspleißt.

Wissenswertes zu Blitzen

Was sind Blitze?

Blitze sind Funkentladungen zwischen Wolken oder aber zwischen Wolken und der Erde, und sie treten meist während eines Gewitters aufgrund elektrostatischer Aufladungen auf.

Blitze sind Funkentladungen zwischen Wolken oder aber zwischen Wolken und der Erde, und sie treten meist während eines Gewitters aufgrund elektrostatischer Aufladungen auf.

Warum blitzt es?

n einer Gewitterwolke laden sich Wasser- und Eisteilchen elektrisch auf. Die Eispartikel im oberen, kalten Teil der Wolke positiv, die Wassertropfen an der Wolkenunterseite negativ. Dieses elektrische Spannungsfeld entlädt sich, ähnlich wie ein Kurzschluss, in einem Blitz.

n einer Gewitterwolke laden sich Wasser- und Eisteilchen elektrisch auf. Die Eispartikel im oberen, kalten Teil der Wolke positiv, die Wassertropfen an der Wolkenunterseite negativ. Dieses elektrische Spannungsfeld entlädt sich, ähnlich wie ein Kurzschluss, in einem Blitz.

Wie viel Volt hat ein Blitz?

Zwischen Gewitterwolken und der Erde können Spannungen von 100 Millionen Volt auftreten. Die im Blitz in Sekundenbruchteilen fließenden Ströme können teilweise bis zu 100.000 Ampere oder mehr betragen.

Zwischen Gewitterwolken und der Erde können Spannungen von 100 Millionen Volt auftreten. Die im Blitz in Sekundenbruchteilen fließenden Ströme können teilweise bis zu 100.000 Ampere oder mehr betragen.

Was zieht Blitze an?

Wasser, Metall, hohe Gebäude oder Bäume: Blitze suchen sich kurze Wege. Bei einem Gewitter unter einem Baum Schutz zu suchen, ist daher gefährlich, hohe Gebäude sind hingegen durch Blitzableiter gesichert.

Gewässer sollte man während eines Gewitters unbedingt meiden und Schirme schließen und weglegen. Einen relativ sicheren Schutz bietet ein geschlossenes Auto, dessen Karosserie einen sogenannten Faraday’schen Käfig bildet und daher blitzableitend wirkt.

Wasser, Metall, hohe Gebäude oder Bäume: Blitze suchen sich kurze Wege. Bei einem Gewitter unter einem Baum Schutz zu suchen, ist daher gefährlich, hohe Gebäude sind hingegen durch Blitzableiter gesichert.

Gewässer sollte man während eines Gewitters unbedingt meiden und Schirme schließen und weglegen. Einen relativ sicheren Schutz bietet ein geschlossenes Auto, dessen Karosserie einen sogenannten Faraday’schen Käfig bildet und daher blitzableitend wirkt.

Was passiert, wenn man vom Blitz getroffen wird?

Wenn ein Mensch direkt von einem Blitz getroffen wird, fließt der größte Teil des Blitzstroms auf der Körperoberfläche ab. Daher hängen Art und Schwere der Verletzungen auch davon ab, welche Körperstelle der Blitz trifft. Folgen eines Blitzeinschlages können beispielsweise Verbrennungen, Muskellähmungen, Sehstörungen oder gar Herzstillstand sein.

Wenn ein Mensch direkt von einem Blitz getroffen wird, fließt der größte Teil des Blitzstroms auf der Körperoberfläche ab. Daher hängen Art und Schwere der Verletzungen auch davon ab, welche Körperstelle der Blitz trifft. Folgen eines Blitzeinschlages können beispielsweise Verbrennungen, Muskellähmungen, Sehstörungen oder gar Herzstillstand sein.

Wie viele Blitze schlagen pro Tag ein?

Der Blitzdienst von Siemens in Karlsruhe registriert durchschnittlich etwa eine Millionen Entladungen pro Jahr in Deutschland. Also etwa 2.740 Blitze täglich. Die Versicherer melden hierzulande bis zu 550.000 Blitzschäden pro Jahr.

Der Blitzdienst von Siemens in Karlsruhe registriert durchschnittlich etwa eine Millionen Entladungen pro Jahr in Deutschland. Also etwa 2.740 Blitze täglich. Die Versicherer melden hierzulande bis zu 550.000 Blitzschäden pro Jahr.

Benjamin Franklin
Schon Benjamin Franklin wollte Blitze zur Stromgewinnung nutzen.

Blitze zur Stromgewinnung: erste Versuche schon im 18. Jahrhundert

Der Gedanke, elektrische Energie aus Gewittern zu generieren, ist übrigens nicht neu. Bereits im Jahr 1752 hat der amerikanische Erfinder Benjamin Franklin Gewitter auf ihre Strom-Tauglichkeit untersucht. Er nutzte dafür beispielsweise eine lange Eisenstange, die gegen die Erde isoliert war. Durch die hohe elektrische Feldstärke gegenüber der Erde entstanden Funken mit mehreren Zentimetern Länge – für Franklin der Beweis elektrischer Energie. Er ließ daraufhin einen Drachen mit einer elektrisch leitenden Schnur steigen und erhielt so noch längere Funken. Diese eher spielerischen Gewitterexperimente fanden allerdings ein jähes Ende, als ein Blitz in den Drachen einschlug und dabei einen Mitstreiter Franklins tötete.

1 Berechnungsgrundlagen sind Untersuchungsergebnisse der Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. sowie der Siemens Blitzatlas 2016.
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