Aktuell / 02.06.2014

Kompakte Netzknoten für Stromübertragung

Die Entwicklung von kompakten Schaltstellen für die Gleichstrom-Übertragung löst ein Problem des Netzausbaus: Die Netzknoten und Einspeiseanlagen werden kleiner und können somit günstiger in Ballungszentren und auf Plattformen für Offshore-Windparks installiert werden.

Schaltanlagen für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung über weite Distanzen können durch eine Gasisolierung kompakter konstruiert werden. Bild: Siemens
Denis Imamovic ist Entwicklungsleiter für kompakte Systeme für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Anwendungen bei Siemens. Bild: Siemens

Durch die steigende Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energien wächst die Zahl der Einspeisestellen, die entfernt von den Lastzentren liegen. Um große Strommengen, zum Beispiel aus Windparks in der Nordsee zu den großen Verbrauchern in Süddeutschland zu transportieren, wird die Netzinfrastruktur verstärkt. Da bei der Gleichstrom-Übertragung über weite Entfernungen weniger Verluste entstehen als bei Drehstrom, erforschen Ingenieure platzsparende und unterirdisch verlegbare Gleichstrom-Lösungen. Ein Knackpunkt der Übertragungen sind die notwendigen Schaltstellen an Knotenpunkten. „Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung ist die beste Möglichkeit für einen verlustarmen Transport großer Strommengen und zur Stabilisierung der Netze. Bisher mangelt es an kompakter Schaltanlagentechnik“, berichtet Denis Imamovic, Siemens-Entwicklungsleiter für kompakte Systeme für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Anwendungen.

Durch die kompakte gasisolierte Schaltanlage wird circa neuzig Prozent des benötigten Platzes eingespart. Bild: Siemens

Gasisolierte Schaltanlage bis 320 Kilovolt ist marktreif


Bisher gab es für die Gleichstromübertragung noch keine platzsparende Gasisolierung, sondern nur eine großflächige Luftisolierung. Nun ist es in einem Forschungsprojekt unter Leitung von Siemens gelungen, solche Komponenten zu konzipieren. „Durch die Gasisolierung können wir eine Platzersparnis von bis zu 95 Prozent erreichen“, sagt Imamovic. Dabei stellt der Gleichstrom an die Isolierung andere Anforderungen als der Wechselstrom. Die Ingenieure setzen hier auf die sogenannte RIP-Technologie (Resin Impregnated Paper), die eine optimierte Feldsteuerung in kleineren Anlagengeometrien ermöglicht.
Da alle spannungsführenden Teile komplett gekapselt sind, lassen sich die Anlagenmodule auch im Freien aufstellen, wodurch der Raum für ein Schutzgebäude entfällt. Das Kriterium „Platzbedarf“ ist vor allem für Konverter-Stationen in Ballungsräumen und auf den Sammel-Plattformen von Offshore-Windparks im Meer wichtig. Eine Schaltanlage für die Spannungsebene bis 320 Kilovolt ist bereits bis zur Marktreife entwickelt worden. Aufgrund der Langzeitprüfungen, die derzeit an der Technischen Universität München durchgeführt werden, gehen die Forscher von einer Lebensdauer von bis zu 50 Jahren aus.
Nun arbeiten die Ingenieure daran, die Anlagen für die Spannungsebene von 500 Kilovolt weiter zu entwickeln. Das vorgestellte Verbundprojekt über kompakte Systeme für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Anwendungen (Kürzel: DCCoS) wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.