Ultranet

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in bestehenden Trassen

Verlustarme Übertragung durch Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)



Um Strom über weite Strecken weitgehend verlustarm zu leiten, wird die sogenannte Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, kurz HGÜ, genutzt. HGÜ-Technologie wird weltweit bereits in über 20 Ländern eingesetzt. In Deutschland soll HGÜ das bestehende Stromnetz ergänzen und stabilisieren.

Außerdem ermöglicht HGÜ eine verbesserte Nutzung bestehender Stromtrassen durch eine höhere Leistungsdichte. Das bedeutet, mit dem Bau von HGÜ-Leitungen wird der Bedarf neuer Stromleitungen im Wechselstromnetz reduziert.

Mit HGÜ kann Gleichstrom zudem in beide Richtungen (bidirektional) übertragen werden. Der Vorteil: Nicht nur der Windstrom kann bei Stromüberschuss durch Windproduktion von der Küste nach Süden geleitet werden – in sonnenstarken Zeiten ist es möglich, zum Beispiel auch Strom aus Fotovoltaik in den Norden abzutransportieren.

Gleichstrom reduziert über weite Strecken den Energieverlust. Außerdem lässt sich Gleichstrom besser steuern und regeln. Das ist wichtig, um schnell auf große Schwankungen der Energiemengen reagieren zu können, die vor allem durch Windkraft und Fotovoltaik entstehen.

Durch Gleichstrom-Umspannwerke, die sogenannten Konverter, können HGÜ-Leitungen in das bestehende Wechselstromnetz integriert werden. Konverter wandeln den Wechselstrom für die Einspeisung in die HGÜ-Leitung in Gleichstrom um.

Am Ende der Übertragungsleitung läuft dieser Vorgang dann wieder in umgekehrter Richtung ab: Gleichstrom wird in Wechselstrom gewandelt und kann wieder in das Wechselstromnetz eingespeist werden.

Nachhaltige Realisierung als Hybridsystem


Um die dicht besiedelten Räume im Westen und Südwesten Deutschlands zu schonen, haben die Projektpartner ein innovatives Planungsprinzip festgelegt: ULTRANET soll weitestgehend auf bestehenden Leitungstrassen als Gleichstromverbindung mitgeführt werden.


Zur Mitführung von ULTRANET werden auf die bestehenden Leitungen zum Beispiel zusätzliche Leiterseile aufgelegt, Isolatoren getauscht oder auch Masten erhöht. An wenigen Stellen soll für ULTRANET ein Ersatz- oder Parallelneubau realisiert werden.

Damit folgt das Netzausbauprojekt dem sogenannten NOVA-Prinzip: Netz-Optimierung vor -Verstärkung vor –Ausbau.

Vorteile von Ultranet


Durch diese Art der Umsetzung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:

  • Nutzung bestehender Höchstspannungstrassen – der Bau neuer Trassen kann weitgehend vermieden werden
  • Gemeinsame Führung von Gleichstrom und Wechselstrom auf denselben Masten – dadurch wird der Flächenverbrauch reduziert
  • Hohe Übertragungskapazitäten über weite Strecken von Punkt zu Punkt
  • Systemsicherheit: besseres Steuern und Regeln von Gleichstrom ermöglicht schnelle Reaktion auf Schwankungen der Energiemengen, die vor allem durch Windkraft und Fotovoltaik entstehen
  • Übertragung von großen Strommengen in beide Richtungen
  • Reduktion des Energieverlustes über weite Strecken

Gleichstrom-Umspannwerk Philippsburg

Funktion und Flächenbedarf eines Gleichstrom-Umspannwerks


Am südlichen Endpunkt von ULTRANET in Philippsburg wird ein Gleichstrom-Umspannwerk entstehen. Das Gleichstrom-Umspannwerk (technisch: Konverter) ist erforderlich, um die ULTRANET Gleichstromleitung in das vorhandene 380-kV-Wechselstromnetz zu integrieren.

Es wird den Gleichstrom, der über die HGÜ-Leitung nach Philippsburg transportiert wird, in Wechselstrom umwandeln. Umwandeln heißt auf lateinisch: convertere. Daher nennt man die dafür notwendigen Bauwerke auch Konverterstation oder Stromrichterstation.

Der Strom wird dann vor Ort in das vorhandene 380-kV-Wechselstromnetz eingespeist und in die Region weitergeleitet. Darüber hinaus ermöglicht das Gleichstrom-Umspannwerk im umgekehrten Fall – beispielsweise zum Abtransport überschüssigen Fotovoltaik-Stroms vom Süden in Richtung Norden – die Wandlung von Wechsel- in Gleichstrom.

Die Größe der benötigten Fläche hängt stark von der zu übertragenden Leistung ab. Für das Gleichstrom-Umspannwerk in Philippsburg werden ca. 100.000 m², also 10 Hektar, benötigt.

Auf etwa 40 % der Fläche, also rund 40.000 m², werden Gebäudehallen mit einer Höhe von ca. 20 m errichtet, in denen die Elektronik des Konverters untergebracht ist. Der restliche Teil der Fläche entspricht optisch einer typischen Wechselstrom-Umspannanlage und wird begrünt sein. Die TransnetBW wird außerdem die Architektur so gestalten lassen, dass sich die Anlage optimal in das Landschaftsbild einfügt.


Geländeauffüllung


Vor dem Bau des Gleichstrom-Umspannwerks Philippsburg ist es erforderlich, das Gelände durch Auffüllung um ungefähr vier Meter anzuheben. Die entsprechende Auffüllgenehmigung hat das Landratsamt Karlsruhe Anfang 2019 erteilt. Mitte Mai 2019 hat die TransnetBW symbolisch in Form eines feierlichen „Baggerbisses“ mit der Auffüllung des Geländes begonnen.

Start der Geländeauffüllung in Philippsburg (von links nach rechts):
Norman Weber, Projektleiter ULTRANET (seit 07/2019), Teilprojektleiter Design & Bau ULTRANET, Wolfgang Mader, Projektleiter ULTRANET (bis 06/2019), Mirko Düsel, Leiter Transmission Solutions bei Siemens Gas and Power, Dr. Werner Götz, Vorsitzender der Geschäftsführung der TransnetBW, Stefan Martus, Bürger-meister der Stadt Philippsburg und Dr. Christoph Schnaudigel, Landrat des Landkreises Karlsruhe.

Anlagendesign


Das Gleichstrom-Umspannwerk in Philippsburg wird aus zwei Polen bestehen – einem Plus- und einem Minuspol. Diese befinden sich wiederum jeweils in zwei sogenannten Umrichtergebäuden, die durch eine Trennerhalle miteinander verbunden sind. In den Umrichterhallen befinden sich Halbleiter-Module, in denen der Strom gewandelt wird. An den Außenseiten der Gebäude stehen Lüfteranlagen zur Gebäudeklimatisierung. Unmittelbar daran schließt sich pro Pol ein Betriebsgebäude mit Anlagen zur Überwachung und Steuerung an. Hinzu kommen außerdem ein Gebäude für Ersatzteile und ein Relaishaus. Um die Anlage herum werden Zufahrtswege geschaffen.


Emissionen

Elektrische und magnetische Felder



Freileitungen für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung erzeugen statische elektrische und magnetische Felder. Laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) gibt es keinerlei Hinweise auf negative Auswirkungen magnetischer Gleichfelder bei HGÜ-Leitungen.

Geräusche


Wie übliche Drehstrom-Freileitungen können auch HGÜ-Freileitungen Geräusche – sogenannte Korona-Entladungen – erzeugen. Diese lassen sich durch geeignete Konstruktion der Leitung minimieren.

Gleichstrom-Umspannwerk


Wie herkömmliche Wechselstrom-Umspannanlagen so erzeugt auch der Konverter für ULTRANET Geräusche. Diese gehen zum Beispiel von Transformatoren, Spulen, Konvertermodulen und Kühlaggregaten aus.

Als gewerbliche Anlage unterliegt der Konverter der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm). Das heißt, die von ihm verursachten Geräuschimmissionen müssen tags und nachts Richtwerte einhalten, die je nach der Nutzung des jeweiligen Gebiets festgelegt sind, zum Beispiel nachts 40 dB(A) für ein allgemeines Wohngebiet (WA). Auch beim Bau müssen die Geräuschimmissionen die gesetzlich vorgegebenen Grenzen einhalten.

Um Geräusche so weit wie möglich zu mindern, hat TransnetBW für das Design des Gleichstrom-Umspannwerks vielfältige Vorgaben erstellt. Gebäude werden beispielsweise so ausgelegt und angeordnet, dass sie möglichst effektiv Geräusche dämmen oder abschirmen. Transformatoren und deren Kühlung werden mit einem Schallschutz versehen. Entscheidend ist außerdem, dass TransnetBW das Gleichstrom-Umspannwerk so weit wie möglich von der Wohnbebauung entfernt realisiert.

Mensch und Natur

TransnetBW ist bestrebt, die Auswirkungen auf Menschen, Umwelt und Natur so gering wie möglich zu halten. Dabei hält das Unternehmen alle vorgegebenen Immissionsgrenzen sicher ein und kann diese teilweise sogar deutlich unterschreiten. Deshalb werden, u. a. durch die technische Konstruktion und die Anordnung von Bauteilen, Geräusche minimiert und abgeschirmt. Im Rahmen der formellen Verfahren ermitteln Umweltgutachter die Auswirkungen auf Menschen, Natur und Umwelt. Ermittelt, beschrieben und bewertet werden die Auswirkungen des Vorhabens auf folgende Schutzgüter sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen Schutzgütern:

  • Menschen, einschließlich der menschlichen Gesundheit
  • Tiere, Pflanzen und die biologische Vielfalt
  • Boden
  • Wasser
  • Luft
  • Klima
  • Landschaft
  • Kulturgüter und sonstige Sachgüter
Nach Oben