Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung - Einblick in die künftige Netzentwicklung

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1 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung - Einblick in die künftige Netzentwicklung Tagung der BG ETEM in Kassel, Dr. Christoph Dörnemann, Amprion GmbH, Dortmund

2 Warum HGÜ-Verbindungen in Deutschland? - Veränderung der Erzeugungslandschaft: Wegfall ~ = ~ = ~ = ~ = ~ ~ = = EMF: Gleichfelder - elektrisch: Sekundäreffekte (Aufladungen) - magnetisch: Lokale Veränderungen des Erdmagnetfeldes der KKW im Süden und Integration insbesondere der Windenergie im Norden erfordert hohe Transportkapazitäten über größere Entfernungen - Geringere Verluste bei HGÜ gegenüber Drehstrom bei hohen Leistungstransporten über größere Entfernungen - Notwendige Kapazität von ca. 3 GW und mehr derzeit nur als Freileitung verfügbar - Positive Eigenschaften hinsichtlich Blindleistungsproblematik (Spannungshaltung) - Notwendigkeit von Redundanzen - Planung der Verbindungen im ersten Schritt als Punkt-zu-Punkt-Verbindungen - Die Möglichkeit der Teilverkabelungen ist noch zu klären. 2

3 Zusätzlich von Nord nach Süd: 5 GW DER NETZENTWICKLUNGSPLAN 2013 DER ÜNB LEITSZENARIO B 2023 INKLUSIVE STARTNETZ zeigt zusätzliche Maßnahmen zu 2012 auf. beschreibt ein bedarfsgerechtes Netz für das Jahr GW Optimierung in bestehenden Trassen AC-Neubau in Bestandstrassen: km AC-Verstärkungen und AC-Stromkreisauflagen auf Bestandstrassen: km DC-Stromkreisauflage: 300 km Netzausbau in neuen Trassen Trassenneubau: km 4 DC-Korridore - Übertragungsleistung: 12 GW - Trassenlänge: km Neue Maßnahmen im NEP 2013 Geschätzte Investition: 21 Mrd.

4 Beispiel: HGÜ-Projekte (Amprion) ALEGrO: Landkabel von Düren/Aachen nach Lüttich (BE) Gemeinschaftsprojekt mit Elia (Belgien), Übertragung ca. 1 GW ca. 100 km (ca. 45 km auf deutscher Seite), ±320 kv DC + - Höchstspannungs- Gleichstromkabel Gleichstrompassage Süd-Ost: Freileitung von Lauchstädt bis Augsburg Gemeinschaftsprojekt mit 50Hertz, Übertragung ca. 2 bis 4 GW ca. 450 km (ca. 300 km bei Amprion), ±500 kv DC Ultranet: Hybridfreileitung auf bestehendem AC-Gestänge vom Niederrhein bis Karlsruhe Gemeinschaftsprojekt mit TransnetBW; Übertragung ca. 2 GW ca. 400 km (ca. 300 km bei Amprion), ±380 kv DC 4

5 Magnetische Flussdichte bei Erdkabelverlegung Ackerverlegung in freier/landwirtschaftlicher Fläche Verlegeart der HGÜ: symmetrischer Monopol Erdmagnetfeld Magnetische Flussdichte in 0,2m Höhe über dem Boden bei 1 GW Übertragungsleistung -Vergleich zur Freileitung: Maximum höher örtlich begrenzter 5

6 HGÜ-Projekt Ultranet Konversion von 380-kV-Wechselstrom in ±380-kV-Gleichstrom DD DD Bipolbetrieb, zur Erhöhung der Verfügbarkeit AD AD + + n n - Länge: ca. 400km ±380kV & 2700A Leistung 2 2,3GW VSC-Technik: Dauerstrom >1350A pro Konverter Bei paralleler Konverterverbindung sind >2700A möglich. 6

7 Anforderungen an die Hybridfreileitung Gestänge muss 380 kv AC und ±380 kv DC fähig sein: 380-kV-AC-System 380-kV-DC-System Isolatorketten, Mastgeometrie, Leiterseile R + Geringe Beeinflussung der AC-Systeme durch das DC-System ohmsche Kopplung im Feldversuch betrachtet S T n - Begrenzung der Immissionen der AC- Systeme und des DC-Systems R S T R S T elektrisches Feld und Ionenstrommessungen 110-kV-AC-System 110-kV-AC-System 7

8 HGÜ Versuch in Mannheim verschiedene Seiltypen, Seilhöhen, definierte Beregnung Fokus: elektrische Feldstärken- und Ionenstrommessungen elektrische Feldstärken: 8-12 kv/m Ionenstromdichten: na/m 2 Zwei Leiterseile (4er Bündel) Beregnungsanlage 8

9 elektrische DC Feldstärke a) Drehstrom- & Gleichstromleiter: 4 x Al/St 265/ berechnetes DC E-Feld Höhe 12 m 380 kv Drehstrom ±400 kv Gleichstrom L1 L2 Minimaler Bodenabstand L E-Feldstärke variiert mit der Ionenkonzentration. Ionenkonzentration abhängig von Leitungsparametern + Wetterlage Wetterlage beeinflusst E-Feld + Ionenkonzentration 9

10 Wahrnehmbarkeit von E-Feldern und Ionenstrom Studie Kanada, 1996: 25 Frauen + 23 Männer (Alter: 18-57) im Sitzen getestet bei trockener Umgebung Ergebnis/Empfehlung: Literatur: J.P. Blondin et al., Bioelectromagnetics 17: 1996, pp CIGRE Brochure 388, 2010 / CIGRE Brochure 473, 2011) elektrische Feldstärke < 25 kv/m Ionenstromdichte < 100 na/m 2 Forschungsbedarf: Durchführung einer Wahrnehmbarkeitsstudie (Probanden) zur Ableitung von Empfehlungen für Immissions- und Arbeitsschutz 10

11 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Das starke Netz für Energie