Umbau des Umspannwerks Neckarwestheim

Technologie

Struktur des Versorgungssystems – die vier Spannungsebenen


Der Strom, der in den Kraftwerken oder anderen Erzeugungsanlagen entsteht, wird dorthin transportiert, wo er benötigt wird. Der Transport erfolgt über das Stromnetz, das – ähnlich wie das Straßennetz in Deutschland – auf verschiedene Ebenen aufgeteilt ist.

Übertragungsnetz

Die Stromtrassen des Übertragungsnetzes dienen als Autobahnen. Sie transportieren den Strom über weite Strecken mit einer Spannung von 220 oder 380 Kilovolt, der sogenannten Höchstspannung. TransnetBW betreibt das Übertragungsnetz in Baden-Württemberg und sorgt für den verlustarmen und sicheren Transport großer Mengen Strom in die Verteilzentren. Dort wird der Strom in niedrigere Spannungsebenen umgewandelt und weiterverteilt.

Überregionales Verteilnetz

Die Verteilnetze fungieren als Landstraßen. Das überregionale Verteilnetz verteilt den Strom mit einer Hochspannung von 110 Kilovolt und beliefert damit u. a. Städte und die stromintensive Industrie. Die NetzeBW GmbH ist der zuständige Verteilnetzbetreiber in weiten Teilen Baden-Württembergs.

Regionales Verteilnetz

Das regionale Verteilnetz, bzw. Mittel- und Niederspannungsnetz, transportiert den Strom mit Spannungen von 10, 20 oder 30 Kilovolt in Kleinstädte und Betriebe weiter.

Ortsnetz

Auf der Niederspannungsebene mit 230 bzw. 400 Volt gelangt der Strom dann über das Ortsnetz in die Haushalte der Verbraucherinnen und Verbraucher.


Die Strominfrastruktur steht vor großen Herausforderungen. Erstens verlagert sich die Stromerzeugung räumlich. Ökostrom wird überwiegend in Küstennähe fern der Verbrauchszentren erzeugt. Deshalb muss Strom über weite Strecken transportiert werden. Zweitens steigt der Strombedarf enorm, weil viele Sektoren mittels Strom dekarbonisiert werden sollen. Bis 2045 ist mit einer Verdopplung des heutigen Bruttostromverbrauchs zu rechnen. Unser Stromnetz – Leitungen und Anlagen – muss also dringend fit gemacht werden, um mehr Strom über weitere Strecken zu transportieren.

Nutzen einer KPDR-Anlage

Eine Kompensationsdrosselspule, kurz KPDR, ist eine sogenannte „Blindleistungskompensationsanlage“, die im Höchstspannungsnetz induktive Blindleistung bereitstellt. Sie ist damit ein wichtiges Betriebsmittel in einem Umspannwerk. Während Wirkleistung den tatsächlich nutzbaren Strom darstellt, sorgt Blindleistung als nicht nutzbare Leistung dafür, die nötige Spannung konstant zu halten. Die Spannung wird benötigt, um einen kontinuierlichen Stromtransport in den Leitungen zu gewährleisten. Im Zuge der Energiewende wird von Blindleistungskompensationsanlagen ein wichtiger Teil der Aufgaben übernommen, die bisher von Kraftwerken erledigt wurden. So wird die Kompensationsdrosselspule bei einer geringeren Netzauslastung zum Beispiel in der Nacht eingesetzt. Konkret kann sie zukünftig die Systemführung dabei unterstützen, die Netzspannung insbesondere in Zeiten schwacher Lasten in den erforderlichen Grenzen zu halten.


Exkurs: Was ist Blindleistung?
Blindleistung ist die Leistung, die benötigt wird, um ein elektrisches Feld und ein magnetisches Feld zu schaffen. Ein kontinuierlicher Stromtransport ist nur möglich, wenn die entsprechenden Leitungen unter Spannung stehen. Hierfür wird ein elektrisches und ein magnetisches Feld 50-mal pro Sekunde auf- und abgebaut. Dabei wird die Energie Blindleistung genannt, die für den Aufbau der Felder notwendig ist. Damit sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld bestehen bleiben, muss ausreichend Blindleistung zur Verfügung stehen. Ist zu viel Blindleistung vorhanden, so besteht die Gefahr, dass alle im Netz angeschlossenen Geräte geschädigt werden. Ist zu wenig Blindleistung vorhanden, so können das elektrische und das magnetische Feld nicht aufrecht erhalten bleiben. Die Folge ist, dass nicht genug Spannung im Netz vorhanden ist und kein Stromtransport über die Leitungen erfolgen kann.

Aufbau einer KPDR-Anlage

Die Kompensationsdrosselspule besteht im Kern aus der Drosselspule, die auf beiden Stirnseiten von zwei Kühlaggregaten eingefasst wird. Die aus der Drosselspule nach oben zeigenden sogenannten „Dornen“ stellen die Verbindung zum Stromnetz her. Auf einem der beiden Kühlaggregate ist ein Ölausdehnungsgefäß befestigt, das zur Regulierung des Öls in der Drosselspule dient.

Die Gesamtlänge der Kompensationsdrosselspule beläuft sich auf rund 13 Meter, ihre Breite auf 4 Meter. Insgesamt erreicht die Anlage ca. 5 Meter Höhe.

Kompensationsdrosselspule


Umgang mit Immissionen

Geräusche

Geräuschentwicklung bei Freileitungen oder Umspannwerken ist für viele ein sehr wichtiges Thema. Die KPDR-Anlage in Neckarwestheim wird dem neusten technischen Stand entsprechen. Die gesamte Anlage steht in einer vollständig abgedichteten Betonwanne. Um mögliche Schallemissionen zu minimieren, wird die Kompensationsdrosselspule zum Schluss mit einer Schalldämmhaube versehen.

Kompensationsdrosselspule mit Einhausung


Technologie

Elektrische und magnetische Felder

Jede elektrische Ladung ist von einem elektrischen Feld umgeben. Dieses elektrische Feld existiert bereits, wenn Elektrogeräte (u. a. Haartrockner, Bügeleisen Computer und Fernseher) mit einem Kabel an das Stromnetz angeschlossen sind. Je höher die Spannung ist, desto größer ist das elektrische Feld. Wird das Gerät eingeschaltet, d. h., der Strom fließt, entsteht zusätzlich ein magnetisches Feld. Der Gesetzgeber schreibt vor, dass bei neu errichteten Anlagen die Möglichkeiten zur Minimierung der elektrischen und magnetischen Felder nach dem Stand der Technik auszuschöpfen sind. Für die durch elektrische Anlagen erzeugten elektrischen und magnetischen Felder legt die 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) Grenzwerte fest. TransnetBW plant neue Anlagen so, dass gesetzliche Grenzwerte nicht nur eingehalten, sondern deutlich unterschritten werden.

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