Ausbau des Stromübertragungsnetzes. Jochen Habermann VBEW-Lehrgang Energiewirtschaft für Auszubildende/Quereinsteiger, (Tag 2), München

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1 Ausbau des Stromübertragungsnetzes Jochen Habermann VBEW-Lehrgang Energiewirtschaft für Auszubildende/Quereinsteiger, (Tag 2), München

2 Agenda Energiewende und Netzausbau Grundlagen der Stromübertragung Freileitung und Erdkabel im Vergleich Fahrplan Netzausbau und Akzeptanz in der Bevölkerung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 2

3 Energiewende und Netzausbau Grundlagen der Stromübertragung Freileitung und Erdkabel im Vergleich Fahrplan Netzausbau und Akzeptanz in der Bevölkerung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 3

4 Zeitplan Kernenergieausstieg in Bayern Datum Kraftwerk Leistung netto Restzeit 06. August 2011 Isar MW 27. Juni 2015 Grafenrheinfeld MW 31. Dezember 2017 Gundremmingen B MW 2,5 Jahre 31. Dezember 2021 Gundremmingen C MW 6,5 Jahre 31. Dezember 2022 Isar MW 7,5 Jahre Gesamtleistung der drei verbleibenden Blöcke: ca. 4 GW Leistung Gaskraftwerk München Süd: 698 MW Mehr als 5 Gaskraftwerke München Süd erforderlich Übertragungskapazität HGÜ-Leitung: 2-4 GW Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 4

5 Volatile Erzeugung Erneuerbarer Energien (PV + Wind) ( ) GW = 78 GW (in 2015) 70 PV + Wind (Onshore + Offshore) Leistung in GW Max. 43 GW Inst. Leistung Wind + PV Maximalwert des Monats Minimalwert des Monats 10 Dunkel-Flaute: 0 GW 0 Jan 11 Jan 12 Jan 13 Jan 14 Jan 15 Netzausbau zum teilweisen Ausgleich lokaler Schwankungen Quelle der Daten: Fraunhofer ISE Energy Charts Graphik: VBEW Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 5

6 Offshore-Windparks bis Ende 2015 Windpark Anzahl Turbinen Gesamtleistung Vollständige Inbetriebnahme alpha ventus MW April 10 EnBW Baltic MW Mai 11 BARD Offshore MW September 13 Riffgat MW Februar 14 Meerwind MW November 14 Dan Tysk MW Dezember 14 Nordsee Ost MW Mai 15 Trianel Windpark Borkum MW Juli 15 Butendiek MW August 15 EnBW Baltic MW September 15 Global Tech MW September 15 Amrumbank West MW Oktober 15 Borkum Riffgrund MW Oktober 15 Summe MW Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 6

7 Windstrom Offshore Januar MW Januar GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 7

8 Windstrom Offshore Februar MW Februar GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 8

9 Windstrom Offshore März MW März GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 9

10 Windstrom Offshore Oktober MW Oktober GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 10

11 Windstrom Offshore November MW November GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 11

12 Windstrom Offshore Dezember MW Dezember GWh Graphik: VBEW Daten: Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 12

13 Warum ist Netzausbau notwendig? Immer mehr Windstrom wird im Norden erzeugt, aber im Süden gebraucht. Im Süden fallen gleichzeitig große Erzeugungskapazitäten durch den Kernenergieausstieg weg. Offshore-Windanlagen gelten als Schlüsseltechnologie für die Energiewende. Ihre Leistung soll von heute 3-4 GW auf 15 GW im Jahr 2030 ausgebaut werden. Ein vernetztes Gesamtsystem trägt dazu bei, wetterbedingte Schwankungen aus EE-Strom auszugleichen. Die Versorgungssicherheit erfordert ausreichende eigene Netzkapazitäten. Stromimporte dürfen keine Dauerlösung sein. Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 13

14 Gleichstrom-Trassen im ersten Entwurf des Netzentwicklungsplans Strom 2025 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 14 Quelle: NEP 2025, Stand: Oktober 2015,

15 Zweiter Entwurf Netzentwicklungsplan Strom : Übertragungsnetzbetreiber veröffentlichen überarbeiteten Entwurf zum NEP Nicht mehr enthalten: Vorhaben Korridor B Dritte Maßnahme in Korridor C Übertragungsnetzbetreiber schlagen vor, den bisherigen Korridor D auf insgesamt 4 GW (neu: DC6) auszubauen. Quelle: BNetzA, Mai 2016 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 15

16 Benötigte neue Leitungen: SuedLink und SuedOstLink SuedLink SuedLink ist ein Netzausbauprojekt, das von TenneT und TransnetBW in Projektpartnerschaft umgesetzt wird. Es besteht aus zwei Verbindungen zwischen Wilster und dem Raum Grafenrheinfeld sowie Brunsbüttel und Großgartach (Leingarten) Verbindet Schleswig Holstein mit Bayern bzw. Baden Württemberg SuedOstLink Geplante HGÜ-Verbindung zwischen Sachsen-Anhalt und Bayern. Verbindet Wolmirstedt bei Magdeburg mit dem Kraftwerksstandort Isar bei Landshut. Vorhabenträger für den nördlichen Teil des Projekts ist 50Hertz, für den südlichen, bayerischen Teil TenneT. Nach aktuellem Planungsstand werden beide Vorhaben überwiegend als Erdkabel ausgeführt. Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 16

17 Presseartikel über Zwangsabschaltungen von Windparks Quelle: FAZ, Februar 2011 Quelle: Welt, November 2012 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 17

18 Energiewende und Netzausbau Grundlagen der Stromübertragung Freileitung und Erdkabel im Vergleich Fahrplan Netzausbau und Akzeptanz in der Bevölkerung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 18

19 Gleichstrom vs. Wechselstrom Gleichstrom Wechselstrom u u t t Gleichstrom Sinusförmiger 1-Phasen- Wechselstrom 3-Phasen-Wechselstrom (Drehstrom) Batterie Autobatterie PV-Anlage U-Bahn Netz München (750 V) Hausanschluss Haushaltsgeräte Bahnstrom (15 kv, 16 ⅔ Hz) Stromübertragung Starkstromgeräte (z.b. Herd, Durchlauferhitzer) Kraftwerke und Windanlagen PV-Anlage benötigt einen Wechselrichter! Alle Kraftwerke müssen synchron einspeisen! Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 19

20 Gleichstrom vs. Wechselstrom Gleichstrom (DC) Wechselstrom (AC) Wurde von Thomas Alva Edison befürwortet Erste Gleichstromübertragung: 1882 Miesbach - München Geringere Übertragungsverluste (bei gleicher Spannung) Keine Blindleistung Keine Synchrongeneratoren Wurde George Westinghouse befürwortet, der sich letztendlich durchsetzte. Erste Drehstromübertragung: 1891 Lauffen a. N. - Frankfurt Weltweit sind Wechselstromnetze Standard Frequenz in ganz Europa 50 Hz USA: 60 Hz Leichte Transformierbarkeit Edison Westinghouse Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 20

21 Was ist Blindleistung? Blindleistung ist die elektrische Leistung, die zum Aufbau von elektrischen und magnetischen Feldern benötigt wird. Sie ist damit eine Leistung, die keine Wirkung erzielt. Ein Kondensator an Wechselspannung ist ein kapazitiver Verbraucher: Bei Wechselspannung fließt Strom, doch es wird zunächst ein elektrisches Feld auf- und wieder abgebaut. Es tritt eine Phasenverschiebung für den Auf- und Abbau des elektr. Feldes auf. Induktive Verbraucher (Spulen, Motoren, Transformatoren) führen zum Aufbau eines magnetischen Feldes und verursachen ebenfalls eine Phasenverschiebung. Blindleistungskompensation ist möglich, aber aufwendig Kondensator Phasenverschiebung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 21

22 Aufbau eines Erd- bzw. Seekabels Kabeldurchmesser: ca cm (bei 380 kv und 800 MW Maximalleistung) 1 Meter Kabel wiegt etwa 16 kg Isolierung kann wegen Wärmeabtransport nicht beliebig vergrößert werden Begrenzte Lebensdauer ca. 40 Jahre Erdkabel max m pro Abschnitt Dazwischen Muffenverbindungen HGÜ-Seekabel für 350 kv Kabel hat selbst eine elektrische Kapazität und wirkt wie ein Kondensator Bei Wechselstrom tritt Blindleistung auf Je länger das Kabel, desto größer die Blindleistung Fotos: Wikipedia, Amprion Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 22

23 Erdkabel im Vergleich Bis < 100 kv teils mehrpolige Ausführung Ab 100 kv parallele Verlegung von drei Einleiterkabeln Erdkabel 380 kv Dreimantel-Kabel 30 kv Fotos: Wikipedia, TenneT Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 23

24 Warum HGÜ-Leitungen? Wechselstromübertragung hat Nachteile bei weiten Entfernungen (mehrere 100 km); Blindleistung und Übertragungsverluste steigen. Bei Seekabeln wird Wechselstrom schon ab einigen 10 km unwirtschaftlich. Vorteile HGÜ: Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) hat geringere Übertragungsverluste; es tritt keine Blindleistung auf. Nachteile/Probleme: Bereits realisierte NorNed-HGÜ- Verbindung (580 km, 700 MW) Bei HGÜ treten Konverterverluste auf, daher für kurze Entfernungen nicht sinnvoll. Bislang kommt die HGÜ-Technologie weltweit eher in Pilotprojekten zum Einsatz; Standard bleiben Wechselstrom-Verbindungen. Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 24

25 Freileitung Im Hochspannungsbereich sind Freileitungen die wirtschaftlichste Form der Energieübertragung. Das Leiterseil besteht aus Aluminium und hat innen einen Stahlkern. Betriebstemperatur maximal 80 C. Das Leiterseil ist an Isolatoren aufgehängt. Bei Blitzschlag entlädt sich die Überspannung über Funkenstrecken über den Isolator hinweg. Im Normalfall steht bei 380 kv alle 400 m ein Mast. Lebensdauer ca. 80 Jahre. Investitionskosten (380 kv, 2-systemig): ca. 1 Mio. /km Freileitung 110 kv 20 kv Isolator Freileitung 380 kv Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 25

26 Übergangsanlage Freileitung - Erdkabel Teilverkabelung ist technisch aufwendig Gefahr von Blitzeinschlägen an der Übergangsstelle Genehmigungsverfahren kann sich bei Teilverkabelung nochmal länger hinziehen Übergang einer Hochspannungsleitung in ein Erdkabel Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 26

27 Größenvergleich Strommasten AC: Wechselstrom HGÜ: Hochspannungs-Gleichstrom- Übertragung *) Alle Masten in Standardgröße. Je nach Einsatzfall sind höhere Ausführungen möglich (z.b. bei Überspannen von hügeligem Gelände, Autobahnen etc.). Die durchschnittliche *) Höhe der Gleichstrommaste (HGÜ) liegt bei ungefähr 45 m (Quelle: Amprion) Windanlage Ø Nabenhöhe in Bayern 136 m AC-HGÜ- Kombimast ~ 75 m oder höher Standard 380 kv Drehstrommast ~ 60 m Standard 110 kv Drehstrommast bis 40 m HGÜ Kompaktmast ~ 45 m Fichte bis 60 m Kölner Dom 157 m Quellen: Amprion, Enercon, Verlag Kölner Dom, Augsburger Allgemeine, VBEW Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 27

28 Freileitung vs. Erdkabel Auswirkungen von Erdkabeln: Trasse darf nicht bebaut werden Nur eingeschränkte landwirtschaftliche Nutzung möglich Einfluss auf die Bodenfeuchtigkeit (evtl. Austrocknung von Mooren) Freileitung: ca. 1 Mio. / km Lebensdauer 80 Jahre Höhere Übertragungsverluste (bei DC oder kurzen Entfernungen AC) Wartungsintensiver, aber viel leichter zu reparieren Erdkabel: ca Mio. / km (nur grob abschätzbar) Lebensdauer 40 Jahre Übertragungsverluste bei weiten Entfernungen AC Keine Langzeiterfahrungen Teilverkabelung problematisch Quelle: 50 Hertz Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 28

29 Bauphase einer Erdkabeltrasse Quelle: TenneT Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 29

30 Bauphase einer Erdkabeltrasse (110 kv) Problematisch beim Bau: Straßen und Eisenbahnen Flüsse Mittelgebirge Bau der 110 kv Leitung zwischen Zimmern und Rottweil Foto: Wikipedia Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 30

31 Bauphase einer Erdkabeltrasse (HGÜ-Anbindung Offshore-Windpark, 320 kv) Quelle: TenneT Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 31

32 Betriebsphase einer Erdkabeltrasse Quelle: TenneT Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 32

33 Probleme bei der Offshore-Anbindung Quelle: TenneT Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 33

34 Probleme bei der Offshore-Anbindung Schritte zur Anbindung eines Offshore-Windparks: Errichtung einer Konverterstation auf See Errichtung einer Konverterstation an Land Landkabelverlegung inklusive Horizontalbohrungen Durchquerung des Wattenmeeres Seekabelverlegung Quelle: Netzentwicklungsplan 2024 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 34

35 Energiewende und Netzausbau Grundlagen der Stromübertragung Freileitung und Erdkabel im Vergleich Fahrplan Netzausbau und Akzeptanz in der Bevölkerung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 35

36 Fahrplan Netzausbau in Bayern Weiteres Verfahren beim Netzausbau Herbst 2015 Bestätigung des Netzentwicklungsplans 2024 durch Bundesnetzagentur unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Koalitionsausschusses. Verabschiedung eines neuen Bundesbedarfsplangesetzes (BBPlG) auf Grundlage des bestätigten Netzentwicklungsplans 2024 durch den Bundesgesetzgeber (darin enthalten sind lediglich die Anfangs- und Endpunkte neuer Leitungsmaßnahmen, keine Leitungsverläufe, keine Festlegung auf Erdkabel oder Freileitung). Novelle Energie-Leitungs-Ausbaugesetz: Rechtliche Verankerung des Vorrangs der Erdverkabelung bei HGÜ-Projekten durch Bundesgesetzgeber. Quelle: StMWi,: Fahrplan Energie für Bayern Wie geht es weiter?, Juli 2015 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 36

37 Quelle: StMWi, Juli 2015 Fahrplan Netzausbau in Bayern Weiteres Verfahren beim Netzausbau ab 2016 Übertragungsnetzbetreiber beginnen mit der Suche nach Trassenverläufen (Berücksichtigung ( ) Erdkabelvorrang und Bestandstrassennutzung). Amprion und Tennet haben angekündigt, ( ) die Bürgerinnen und Bürger ( ) eng einzubinden. (ca. 2 Jahre) In der Folge Antrag der Projektträger auf Bundesfachplanungsverfahren ( ). Am Ende des Verfahrens steht nach Prüfung und Änderungen durch die Bundesnetzagentur ein einen Kilometer breiter Leitungskorridor fest. (Dauer 6 Monate) Auf die Bundesfachplanung folgt das Planfeststellungsverfahren, in dem die Details der Leitungsführung, betroffene Grundstücke, Immissionsschutz, Auflagen für den Bau etc. geprüft bzw. bestimmt werden. ( ) (Dauer 1-2 Jahre) Wenn der Planfeststellungsbeschluss rechtskräftig ist, kann mit den Bauarbeiten begonnen werden. Ab 2016 ca. 4 Jahre bis zum Beginn der Bauarbeiten Beginn 2020 ( KE-Ausstieg bis Ende 2022) Bauzeit sehr knapp, gleichzeitig kommen neue Technologien (HGÜ- Erdkabel) zum Einsatz. Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 37

38 Fahrplan Netzausbau in Bayern Aigner/ Pschierer: "Monstertrassen sind vom Tisch - technisch mögliche Varianten für Erdkabelverläufe werden jetzt vor Ort diskutiert. Ilse Aigner: "Es kommt jetzt darauf an, gemeinsam mit den Bürgern die sinnvollste Streckenführung zu entwickeln. Energiestaatssekretär Franz Josef Pschierer, Leiter der Taskforce Netzausbau: Es ist gut, dass jetzt diejenigen eingebunden werden, die die Gegebenheiten vor Ort kennen. Am Reißbrett lassen sich solche Entscheidungen nicht treffen. Mit der Vereinbarung der Koalitionsspitzen vom hat Bayern für die neuen HGÜ den Vorrang der Erdverkabelung durchgesetzt. Damit werden Mensch und Natur geschont. Unter dieser neuen Prämisse wurden die Planungen überarbeitet. Es ist also spätestens jetzt offensichtlich, dass es bei Gleichstromleitungen auch anders geht: beide Leitungsvorhaben sind jetzt in allen Varianten komplett als Erdkabel vorgesehen. Nach Fertigstellung werden sie weitgehend unsichtbar sein. Quelle: StMWi, Pressemitteilung Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 38

39 BBPlG-Vorhaben Nr. 4 Wilster Grafenrheinfeld ( SuedLink ) Vorhabenträger: TenneT TSO TransnetBW Trassenlänge: ca. 450 km (Luftlinie) Technik: Pilotprojekt für HGÜS Seit Vorrang für Erdkabel Aktueller Stand: Antragseinreichung durch Vorhabenträger Derzeit Neuplanung des Vorhabens Neuer Antrag für 2017 angekündigt Quelle: BNetzA, Mai 2016 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 39

40 BBPlG-Vorhaben Nr. 5: Wolmirstedt Isar ( SuedOstLink ) Vorhabenträger: TenneT TSO 50Hertz Trassenlänge: ca. 420 km (Luftlinie) Technik: Pilotprojekt für HGÜ Seit Vorrang für Erdkabel Aktueller Stand: Derzeit Neuplanung des Vorhabens Antrag für 2017 angekündigt Quelle: BNetzA, Mai 2016 Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 40

41 Auswahl an Fragen der Bürger Bürgerdialog Stromnetz Leitet der SuedLink auch Strom wenn der Wind nicht weht und aus welcher Quelle wird er bezogen? Wird auch Strom aus dem Kohlekraftwerk Moorburg durch die sogenannte "Windstromleitung" Südlink fließen? Warum wird die Stromtrasse nicht in der Erde geführt? Warum werden Stromtrassen errichtet, obwohl in dem Sektor Stromspeicherung neue Projekte aufgelegt werden? Gab es Überlegungen, Strom in Gas umzuwandeln und die Energie so weiterzuleiten? Wurde es hinreichend geprüft, von Süd- Sachsen über Tschechien nach Ost- Bayern eine 380kV-Leitung zu bauen? Warum wehren sich die Hessen und Bayern so gegen die Stromtrassen und Windkraft? Quelle: Bürgerdialog Stromnetz Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 41

42 Akzeptanz in der Bevölkerung Sind Stromtrassen das neue Wackersdorf? Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 42

43 Akzeptanz in der Bevölkerung Proteste besonders gegen Freileitungen Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 43

44 Akzeptanz in der Bevölkerung Diskussion um Monstertrassen Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 44

45 Anzeige Süddeutsche Zeitung, Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 45

46 Zusammenfassung / Fazit Der Ausbau der Übertragungsnetze (Nord-Süd HGÜ-Leitungen) ist unbedingt notwendig für die Umsetzung der Energiewende. Der Bau von Erdkabeln ist teuer und nicht ohne Risiken. Es fehlen im Höchstspannungsbereich die Langzeiterfahrungen (z.b. Lebensdauer der Kabel). SuedLink und SuedOstLink sollen weitgehend als Erdkabel gebaut werden. Erdkabel-Ausnahmen (Teilverkabelungen) sind derzeit nicht geplant. Auch Kabel stellen einen Eingriff in die Landschaft dar. Der Zeitplan für den Netzausbau ist sehr knapp. Mehr Akzeptanz in der Bevölkerung ist notwendig, auch für den Erdkabel-Ausbau. Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 46

47 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 47

48 Jochen Habermann Referent Versorgungswirtschaft und Mobilität Tel.: 089 / j.habermann@vbew.de Jochen Habermann, VBEW-Seminar Folie 48