Technologien für den Stromtransport Hintergrundinformationen

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1 Technologien für den Stromtransport Hintergrundinformationen

2 Mit der Energiewende wächst die Distanz zwischen Erzeugungsund Verbrauchsgebieten 50Hertz sorgt für den Betrieb und die Entwicklung des Übertragungsnetzes. Als verantwortlicher Übertragungsnetzbetreiber im Herzen Europas steht 50Hertz für die sichere Integration erneuerbarer Energien, die Entwicklung des europäischen Strommarktes und den Erhalt eines hohen Versorgungssicherheitsstandards. In Deutschland ist der Stromverbrauch im Süden und Westen am höchsten dort, wo auch heute noch Kernkraftwerke in Betrieb sind. Die regenerativen Erzeuger vor allem Wind siedeln sich im nordostdeutschen Flachland und künftig auf See an. Mit dem Ersatz bisheriger Erzeugungsarten (z. B. Kernkraftwerke) durch regenerative Energieformen wächst der mittlere Abstand vom Erzeugungs- zum Verbrauchsort. Dafür ist Transportinfrastruktur notwendig.

3 Erneuerbare Energien funktionieren nur im Einklang mit dem Ausbau der Stromnetze Um ausreichend Transportkapazität zur Verfügung stellen zu können, sind drei Wege möglich: 1. Optimierung der bestehenden Netze 2. Verstärkung der bestehenden Netze 3. Netzausbau Handlungsoptionen Optimierung Verstärkung Ausbau

4 Die Netzsituation mit und ohne Ausbau Bei einem strukturell bedingten, steigenden Übertragungbedarf ist Netzausbau notwendig. Nur durch die rechtzeitige Erhöhung der Übertragungskapazität wird die Netzsicherheit gewährleistet und der Strom kann dort hin, wo er gebraucht wird. Netzsituation mit und ohne Ausbau Große Netzsicherheit Netzsicherheit gefährdet keine Netzsicherheit Übertragungserfordernis Übertragungskapazität ohne Netzumbau Übertragungskapazität mit Netzumbau Leistung Heute Morgen Zeit Quelle: Endbericht dena-netzstudie II ( ), S. 267 Technische Möglichkeiten für Kapazitätszuwachs Die Netzplanung erfolgt nach dem sogenannten NOVA-Prinzip: Netzoptimierung vor Netzverstärkung vor Netzausbau. Je nach Handlungserfordernis und nach Abwägung der im Folgenden beschriebenen Faktoren fällt die Entscheidung zugunsten einer Übertragungstechnologie. Geprüft werden immer zuerst Optimierungsmöglichkeiten, dann Verstärkungsoptionen, dann erst Ausbauvarianten.

5 Optimierung Operative Maßnahmen bei kurzfristig hohen Belastungen von Netzelementen Lastflusssteuerung Umlenken des Energieflusses von hoch belasteten Leitungen auf weniger belastete Leitungen Beispiel 50Hertz: Durch Sonderschaltzustände wird das Netz von höchster Transporteffizienz auf höchste Transportkapazität umgeschaltet. Temperaturmonitoring Ausnutzen der besseren Kühlung von Freileitungen bei niedrigen Temperaturen permanentes Überwachen der Lufttemperatur; bei kühlen Außentemperaturen kann der Kühlungseffekt der Umgebungsluft dazu führen, dass eine höhere Belastung der Leitung technisch möglich wird, abhängig von lokal spezifischen klimatischen und geographischen Bedingungen Beispiel 50Hertz: Betrieb der Leitung Remptendorf Redwitz von Thüringen nach Bayern mit bis zu max. 20 % Überlast bei Temperaturen < 10 C

6 Verstärkung Nachhaltige Maßnahmen für erhöhte Übertragungskapazität Aufrüstungsmöglichkeiten auf höhere Spannungen bei Freileitungen 220 kv auf 380 kv oder 380 kv auf 500 kv bzw. 750 kv Beispiel 50Hertz: Umstellung der Leitung Ragow Wustermark von 220- auf 380-kV-Betrieb Hochtemperaturleiterseile Austausch bestehender Leiterseile (max. Betriebstemperatur 80 C) durch Hochtemperaturleiterseile (max. Betriebstemperatur bis zu 210 C) Beispiel 50Hertz: Pilotanlage im Umspannwerk Güstrow seit Juni 2011 im laufenden Betrieb

7 Ausbau Nachhaltige Schaffung zusätzlicher Transportkapazitäten Gleichstrom Eignung für lange Distanzen (> 600 km) an Land, mit sehr geringen Netzverlusten Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) HGÜ klassisch: Freileitung / Kabel VSC-HGÜ: Freileitung / Kabel Beispiel 50Hertz: Kabelsystem in der Ostsee (170 km 400-kV-HGÜ-Kontek- Öl-Kabel mit Energienet.dk, davon 15 km bei 50Hertz) Fazit Bei Betrachtung der Gesamtwirtschaftlichkeit ist die Freileitung zur Übertragung hoher Leistung aus heutiger Sicht mit Abstand die effektivste und effizienteste Verbindung bei gleichzeitig hoher Lebensdauer.

8 Wechselstrom Freileitung, Erdkabelleitung und GIL im Direktvergleich Im Vergleich Betriebserfahrung Investitionskosten 380-kV-Freileitung (oder höhere Spannung) 50 Jahre, ausgereift, bewährt kostengünstigste Variante Betriebskosten Lebensdauer höhere Verluste bei der Energieübertragung 80 bis 100 Jahre Verfügbarkeit > 99,8 % Ausfallzeiten im Havariefall Anfälligkeit gegenüber atmosphärischen Störungen Fehleranalyse Beispiel 50Hertz Stunden bis wenige Tage höher als bei Kabel einfach km 380-kV-Freileitungen im laufenden Betrieb

9 380-kV-Erdkabelleitung sehr begrenzt das 4- bis16-fache der Freileitungskosten geringere Verluste bei der Energieübertragung 380-kV-Gasisolierte Leitung (GIL) fast keine das 10- bis 12-fache der Freileitungskosten geringere Verluste bei der Energieübertragung 20 bis 40 Jahre (erwartet) noch unbekannt > 93 % noch zu geringe Erfahrungswerte Wochen bis Monate gering Wochen bis Monate gering aufwändig Kabelanlagen in Berlin (12 km 380-kV-VPE-Kabel luftgekühlt im Tunnel, 16 km 380-kV- Öl-Kabel wassergekühlt) aufwändig keine Gasisolierten Leitungen Kabelsystem in der Ostsee (77 km 150-kV-AC-Seeund Landkabelverbindung Offshore-Windpark Baltic 1 )

10 Kontakt: 50Hertz Transmission GmbH Eichenstraße 3A Berlin T +49 (30) F +49 (30) info@50hertz.com Impressum: Herausgeber: 50Hertz Transmission GmbH Konzept & Gestaltung: 3pc, Berlin Druck: Lechte GmbH, Emsdetten Stand: März 2012