Technische Innovationen im Bereich der elektrischen Übertragungsnetze

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Franz Heinrich
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1 1 Technische Innovationen im Bereich der elektrischen Übertragungsnetze Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Schichler Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement Technische Universität Graz Österreich 9. Internationale Energiewirtschaftstagung (IEWT 2015) Wien, Österreich, Februar

2 2 Elektrische Energieversorgung im Überblick Erzeugung Übertragung Verbraucher Verteilung 27/400 kv 400/110/20 kv 20/0,4 kv Hoch- und Höchstspannung Mittelspannung Niederspannung

3 3 Elektrische Energieversorgung im Überblick Freileitung Kabel Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL) Verbraucher Erzeugung Übertragung Verteilung Übertragungsspannungen AC: bis zu 1100 kv, DC: bis zu ±800 kv 20/0,4 kv Hoch- und Höchstspannung Mittelspannung Niederspannung

4 4 Hochspannungsleitungen: Übersicht Freileitung - Übertragung/Verteilung elektrischer Energie außerhalb von Städten - Weltweit das Rückgrat der Energieversorgung - Verwendung im Höchstspannungsbereich: zu 99 % - Gute Zugänglichkeit für Reparaturen - Kostenvorteil gegenüber Kabeln - Technisches Bauwerk mit großen Abmessungen, Einfluß der Optik auf Natur und Umwelt Kabel - Übertragung/Verteilung elektrischer Energie innerhalb von Städten, wenn räumliche Bedingungen keine Freileitung zulassen - Verlegung im Erdreich oder in Rohren bzw. im Tunnel (nicht sichtbar) - Geringe Abmessungen, aber Erwärmung ist zu beachten mit Einfluß auf übertragbare Leistung - Aufwendige Reparaturen im Vergleich zu Freileitungen - Kostennachteil gegenüber Freileitungen Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL) - Gasisolierte Rohrleitung zur Energieübertragung hoher Leistungen - Kostennachteile gegenüber Freileitung und Kabel - Zahlreiche Anwendungen im Betrieb

5 5 Freileitung: Optimiertes Design durch Isoliertraversen Quelle: CIGRE Report B2-211, 2014

6 6 Freileitung: Optimiertes Design durch Isoliertraversen Quelle: CIGRE Report B2-107, 2014

7 7 Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ, HVDC) Quelle: Amprion, NEP 2012/13

8 8 Hybrid-Freileitung: AC und DC auf gleichem Freileitungsmast Quelle: CIGRE Report B4-108, 2014

9 9 AC-Kabel: Übersicht 500-kV-VPE-Kabel 2500 mm 2 Quelle: Südkabel, Nexans, CIGRE Report B1-303

10 10 AC-Kabel: Übersicht Süd-Frankreich 220-kV-VPE-Kabel, 110 km Länge 500-kV-VPE-Kabel 2500 mm 2 Quelle: Südkabel, Nexans, CIGRE Report B1-303

11 11 AC-Kabel: Übersicht Süd-Frankreich 220-kV-VPE-Kabel, 110 km Länge 500-kV-VPE-Kabel 2500 mm 2 AmpaCity-Projekt, Essen 10-kV-HTS-Kabel (anstelle 110-kV-VPE-Kabel) Quelle: Südkabel, Nexans, CIGRE Report B1-303

12 12 HGÜ-Kabel: Übersicht Quelle: Prysmian, CIGRE TU Graz 2014

13 13 HGÜ-Kabel: Übersicht Western HVDC Link Quelle: Prysmian, CIGRE TU Graz 2014

14 14 Supraleitende HGÜ-Kabel Quelle: JiCable HVDC, 2014

15 15 Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL) GIL-Verlegung im Tunnel oder oberirdisch im Bereich von Schaltanlagen Quelle: AZZ-CGIT, Siemens

16 16 Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL): 420-kV-GIL, direkte Erdverlegung Flughafen Frankfurt/M. Reales Bild Quelle: Siemens

17 17 Gasisolierte Übertragungsleitung (GIL): 420-kV-GIL, direkte Erdverlegung Flughafen Frankfurt/M. Prinzipbild Reales Bild Quelle: Siemens

18 18 Isolationskoordination: Reduzierte Isolationspegel in Japan nur möglich durch den Einsatz von Hochleistungs-MO-Ableitern. Technisch interessante Lösung, aber hohes Risiko! Quelle: CIGRE Report C4-206, 2014

19 19 Hochspannungsleitungen: Freileitung Kabel GIL Freileitung AC bis 1100 kv DC bis ±800 kv Kabel AC bis 500 kv DC bis ±320 kv* bzw. ± 600 kv** GIL AC bis 800 kv DC bis ±500 kv*** * Kunststoffkabel (VPE) ** Masse-Kabel *** in Diskussion

20 20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Univ.-Prof. Dr.-Ing. Uwe Schichler Institut für Hochspannungstechnik und Systemmanagement Technische Universität Graz

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