place picture here Günter Stark Technik im Dialog, Mainz 20. November 2009 Power Highways Hochspannungs- Gleichstromübertragung

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1 place picture here Günter Stark Technik im Dialog, Mainz 20. November 2009 Power Highways Hochspannungs- Gleichstromübertragung DESERTEC_HVDC_ ppt 1

2 Die Entwicklung der elektrischen Übertragungsnetze Nach den ersten Schritten mit Gleichstrom setzte sich schließlich die Wechselstrom (Drehstrom) Technik durch Energieübertragung über große Entfernungen auf dem Hochspannungspegel von 750kV/400kV, um die Verluste gering zu halten Stromproduktion und Stromverbrauch in derselben geographischen Region DESERTEC_HVDC_ ppt 2

3 Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) Die Alternative zur Drehstromübertragung HGÜ-Projekte von ABB in Asien HGÜ-Projekte von ABB in Europa Bewährte Lösung für Fernübertragung und Seekabelverbindungen Vorteile: Geringe Verluste (Gleichstrom) Geringer Flächenbedarf Keine Längenbeschränkung, keine Stabilitätsprobleme Kabel über große Entfernung einsetzbar, da kein Blindleistungsbedarf Nachteile: Basiskosten für Umrichterstationen erst bei größeren Entfernungen wirtschaftlich interessant (auf See: ab ca. 80 km, an Land ab mehreren 100 km) Punkt-zu-Punkt-Verbindung (aber: selbstgeführte HGÜ vermaschbar) DESERTEC_HVDC_ ppt 3

4 Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) ABB Pionier im Bereich HGÜ Links: Quecksilberdampfventile in der Gotland-Verbindung von 1954, dem weltweit ersten kommerziellen HGÜ- Projekt. Rechts: Moderne HVDC Light Technik, Erste kommerzielle HGÜ mit Quecksilberdampfgleichrichter 1970 Erste Thyristor-Ventile für HGÜ 1980 Itaipu, mit MW die bis dahin weltweit größte Leistung 1997 Erste kommerzielle HVDC Light Installation kv UHVDC verfügbar 2008 NorNed, das längste Seekabel der Welt 2009 BorWin 1, die weltweit längste Offshore-Windparkanbindung DESERTEC_HVDC_ ppt 4

5 HVDC Light Netzanbindung HVDC Light Landstation Schematische Darstellung der HVDC Light Station an Land. (5) (3) (1) (1) Wechselspannungsbereich mit Transformatoren, Leistungsschaltern und Oberschwingungsfiltern (2) Glättungsdrosseln (3) Ventilhalle (4) Gleichstrombereich (5) Kühlanlage für die Umrichterventile (2) (4) DESERTEC_HVDC_ ppt 5

6 HVAC im Vergleich zu HVDC Übertragung mit Freileitungen Anzahl der Systeme um eine Leistung von 7000 MW zu übertragen 400 kv ac 800 kv ac 500 kv dc 800 kv dc DESERTEC_HVDC_ ppt 6

7 Öl-papierisoliertes Kabel (MI-Kabel) Eigenschaften Eingesetzt seit 1906 Spannungen bis ±500 kv Leistung >1600 MW pro Kabelpaar DESERTEC_HVDC_ ppt 7

8 Kunstoffisoliertes Kabel (XLPE-Kabel) Eigenschaften Eingesetzt seit 1997 Spannungen bis ±320 kv Leistung >1200 MW pro Kabelpaar DESERTEC_HVDC_ ppt 8

9 HVDC-Kabel NorNed, Norwegen Niederlande Das längste Seekabel der Welt 700 MW Übertragungsleistung bei einer Gleichspannung von ± 450 kv Mit 580 km die weltweit längste Kabelstrecke (gefertigt und verlegt in Teilstücken bis 150 km Länge und einem Gesamtgewicht von t) Wassertiefe bis zu 410 m Geringe Übertragungsverluste (< 4 % für das Gesamtsystem) Hauptgründe für die Verwendung von HGÜ: Lange Seekabelverbindung Kopplung asynchroner AC-Netze Leistungsflusskontrolle Vermeidung von schätzungsweise 1,7 Mio. Tonnen CO 2 -Emissionen pro Jahr DESERTEC_HVDC_ ppt 9

10 NorNed - Lagerung eines HVDC Seekabels DESERTEC_HVDC_ ppt 10

11 ±800 kv UHVDC Xiangjiaba Shanghai, China Das größte Übertragungssystem der Welt 800 kv UHVDC Umrichter-Transformator km Nutzung der Wasserkraft in km Entfernung von den Verbrauchszentren (Shanghai) Kapazität: MW (ausreichend für die Versorgung von 31 Mio. Menschen) Übertragungsverluste: < 7 % Kompaktheit: 40 % weniger Landverbrauch als bei einer Drehstromübertragung Verfügbarkeit: > 99,5 % DESERTEC_HVDC_ ppt 11

12 HVDC Light Verbindung Murraylink, Australien Das längste Landkabel der Welt 180 km Verbindung der Netze von Victoria und Südaustralien Mit 180 km die weltweit längste Erdkabelverbindung Leistung: 220 MW Spannung: ±150 kv DC Erfahrungen: Über 400 Kabelmuffen (150 kv) Seit über 6 Jahren in Betrieb Verfügbarkeit > 98,5 % (einschließlich geplanter Instandhaltung!) DESERTEC_HVDC_ ppt 12

13 HVDC Light Projekt BorWin1, Deutschland Die weltweit längste Offshore-Windparkanbindung Anschluss des Offshore-Windpark-Clusters Borkum 2 über eine 400 MW HVDC Light Verbindung an das Übertragungsnetz. Erste HVDC und mit rund 200 km (128 km Seekabel, 75 km Landkabel) weltweit längste Verbindung, die bislang für den Netzanschluss eines Offshore-Windparks gebaut wird. Durch den Anschluss des Windparkgebiets werden im Endausbau jährlich schätzungsweise 1,5 Mio. Tonnen an CO 2 -Emissionen eingespart DESERTEC_HVDC_ ppt 13

14 HVDC Light Netzanbindung BorWin1 Offshore-Station und Landkabelverlegung Links: Absetzen der Offshore-Plattform auf den Sockel (Jacket) durch den Thialf, dem größten Schwimmkran der Welt. Rechts: Blick in den Ventilraum auf der Offshore-Plattform. Links: Verlegung des HVDC Light Landkabels Leiter: mm 2 Al Isolierung: Vernetztes Polyethylen (VPE) Durchmesser: 96 mm Gewicht: 11 kg/m Verlegetiefe: 1-1,5 m Fertigungslänge: 750 m pro Kabeltrommel Rechts: Herstellung der Erdkabelmuffen in speziell klimatisierten Containern ( Muffenhaus ) DESERTEC_HVDC_ ppt 14

15 Multiterminal HVDC Systeme Nelson River 2 CU-project Vancouver Island Pole 1 Outaouais Pacific Intertie Pacific Intertie Upgrading Pacific Intertie Expansion Intermountain Blackwater Sharyland Rapid City DC Tie DESERTEC_HVDC_ ppt 15 Hällsjön Troll A Highgate Skagerrak 1&2 Chateauguay Skagerrak 3 Quebec Valhall New England Konti-Skan 1&2 Baltic Cable Tjæreborg NorNed Nord E.On 1 English Channel Dürnrohr Sapei Sardinia-Italy Italy-Greece Cross Sound Cable Eagle Pass Chandrapur- Itaipu Padghe Vizag II Inga-Shaba Rihand-Delhi Caprivi Link Cahora Bassa Vindhyachal Murraylink Brazil-Argentina Directlink Interconnection I Brazil-Argentina Interconnection II Multiterminal HVDC Light Fenno-Skan II Fenno-Skan Estlink Gotland 1 Gotland 2 Gotland 3 Gotland Kontek SwePol Xiangjiaba - Shanghai Three Gorges - Changzhou Sakuma Three Gorges Shanghai Gezhouba - Shanghai Three Gorges Guangdong Leyte-Luzon Broken Hill New Zealand 1 New Zealand 2

16 Zusammenfassung Heutige Einsatzbereiche für die HGÜ-Technik 800 U [kv] 600 HVDC Light Freileitung HVDC Classic HVDC Light MI-Kabel HVDC Classic Freileitung HVDC Light VPE-Kabel Leistung [MW] DESERTEC_HVDC_ ppt 16

17 Leistungsentwicklung HVDC Light Landkabel 1997 Hellsjön Prototype cable 95 mm 2 Al +/- 10 kv, 3 MW 2001 Murraylink, 360 km 1400 mm 2 Al +/- 150 kv, 220 MW 2004 Estlink, 200 km 2000 mm 2 Al +/- 150 kv, 350 MW In 10 Jahren 400 fache Leistung 2000 Directlink, 390 km 630 mm 2 Al +/- 80 kv, 60 MW 2007 NordE.ON 1, 150 km 2300 mm 2 Al +/- 150 kv, 400 MW 2008 Up to 2500 mm2 Al +/- 320 kv, MW DESERTEC_HVDC_ ppt 17

18 Ausblick Europa 2009 Die Zukunft hat begonnen Windenergie HGÜ-Verbindungen DESERTEC_HVDC_ ppt 18

19 Europa 20xx? DESERTEC muss keine Vision bleiben Wasserkraft Solarenergie Windenergie HGÜ-Verbindungen Wasserkraft 200 GW Windenergie 300 GW km x 10 km Solarenergie 700 GW 8000 km 2 90 x 90 km DESERTEC_HVDC_ ppt 19

20 DESERTEC_HVDC_ ppt 20

21 Kontakt Referent Kontakt Person: Adresse: Günter Stark, Leiter Fachvertrieb elektrische Netze ABB AG Kallstadter Straße Mannheim Germany Tel.: Fax: Mobil: guenter.stark@de.abb.com Homepage: DESERTEC_HVDC_ ppt 21