Technologien für den Stromtransport Hintergrundinformationen

Technologien für den
Stromtransport
Hintergrundinformationen
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.
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
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
Übertragungserfordernis
Netzsicherheit gefährdet
Übertragungskapazität ohne Netzumbau
keine Netzsicherheit
Übertragungskapazität mit Netzumbau
Leistung
Große Netzsicherheit
Heute
Morgen
Zeit
Quelle: Endbericht dena-Netzstudie II (26.11.2010), 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.
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
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
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-KontekÖl-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.
Wechselstrom
Freileitung, Erdkabelleitung und GIL im Direktvergleich
Im Vergleich
380-kV-Freileitung
(oder höhere Spannung)
Betriebserfahrung
50 Jahre, ausgereift, bewährt
Investitionskosten
kostengünstigste Variante
Betriebskosten
höhere Verluste bei der
Energieübertragung Lebensdauer
80 bis 100 Jahre
Verfügbarkeit
> 99,8 %
Ausfallzeiten im Havariefall
Stunden bis wenige Tage
Anfälligkeit gegenüber
atmosphärischen Störungen
höher als bei Kabel
Fehleranalyse
einfach
Beispiel 50Hertz
6.830 km 380-kV-Freileitungen
im laufenden Betrieb
380-kV-Erdkabelleitung
380-kV-Gasisolierte Leitung
(GIL)
sehr begrenzt
fast keine
das 4- bis16-fache der
Freileitungskosten
das 10- bis 12-fache der
Freileitungskosten
geringere Verluste bei der
Energieübertragung
geringere Verluste bei der
Energieübertragung
20 bis 40 Jahre (erwartet)
noch unbekannt
> 93 %
noch zu geringe
Erfahrungswerte
Wochen bis Monate
Wochen bis Monate
gering
gering
aufwändig
aufwändig
Kabelanlagen in Berlin (12 km
380-kV-VPE-Kabel luftgekühlt
im Tunnel, 16 km 380-kVÖl-Kabel wassergekühlt)
keine Gasisolierten Leitungen
Kabelsystem in der Ostsee
(77 km 150-kV-AC-Seeund Landkabelverbindung
Offshore-Windpark „Baltic 1“)
www.50hertz.com
Kontakt:
50Hertz Transmission GmbH
Eichenstraße 3A
12435 Berlin
T +49 (30) 5150-0
F +49 (30) 5150-4477
[email protected]
Impressum:
Herausgeber: 50Hertz Transmission GmbH
Konzept & Gestaltung: 3pc, Berlin
Druck: Lechte GmbH, Emsdetten
Stand: März 2012