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Gleichspannungserdkabel an Land

Eine technische Option zur Erdverkabelung von Stromverbindung ist der Einsatz von Gleichspannung. Diese Technologie integrieren wir als Pilotanwendung in unser Übertragungsnetz. Entscheidend für die Integration von Gleichspannungserdkabeln in unserem Netz sind die Gesetze der Physik - insbesondere die Kapazität - und unser Grundsatz: Die hohe Verfügbarkeit und Sicherheit des Übertragungsnetzes darf durch die neue Technologie nicht beeinträchtigt werden. Die wichtigsten Fakten zu Gleichspannungserdkabeln auf einen Blick:

Gleichspannung

  • Die Spannung ist zeitlich konstant.
  • Zwischen den einzelnen Spannungsebenen sind aufwendige Umrichter erforderlich (Konverter).
  • Eignet sich vor allem für die elektrische Übertragung höherer Leistungen über große Entfernungen von Punkt zu Punkt

Gleichspannungserdkabel

  • Benötigt im Betrieb keine Blindleistung (einmalige Ladeleistung beim Einschalten)
  • Längere Kabelstrecken sind möglich.
  • Gesetzlicher Kabelvorrang für Gleichspannungskabel

Kapazität von Gleichspannungskabeln

Damit ein Gleichspannungskabel Leistung transportieren kann, muss seine Kapazität aufgeladen werden. Techniker sprechen hier von der sogenannten Blindleistung. Dazu wird das Kabel unter Gleichspannung gesetzt.

Veranschaulicht werden kann dieser Vorgang am Modell eines Wasserschlauches. Allerdings sind bei diesem Wasserschlauch die Wände nicht glatt, sondern bestehen aus Taschen. Pumpt man nun von einer Seite Wasser hinein, so füllen sich zunächst die Taschen.

Es folgt eine Bildbeschreibung:
Die Informationsgrafik im Querformat stellt das Modell eines Wasserschlauches dar, bei dem die Wände nicht glatt sind, sondern aus Taschen bestehen. Auf der linken Seite ist der Schlauch im Leerzustand zu sehen. Auf der rechten Seite sind die ersten Taschen mit Wasser gefüllt. Zwei Pfeile geben die Fließrichtung – von links nach rechts - an.
Ende der Bildbeschreibung

Sind die Taschen alle gefüllt, so kommt das Wasser, das an der einen Seite hereingepumpt wird, an der anderen Seite auch wieder heraus – man kann es nutzen. Ähnlich verhält es sich bei Gleichspannungskabeln: Ist die Kapazität des Kabels aufgeladen, kann elektrische Energie transportiert werden.

Es folgt eine Bildbeschreibung:
Die Informationsgrafik im Querformat stellt das Modell eines Wasserschlauches dar, bei dem die Wände nicht glatt sind, sondern aus Taschen bestehen. Auf der linken Seite ist der Schlauch zu zwei Dritteln mit Wasser gefüllt. Zwei Pfeile geben die Fließrichtung – von links nach rechts - an. Auf der rechten Seite ist der Schlauch komplett gefüllt. Ein blauer Pfeil am Ende symbolisiert, dass das Wasser nun aus dem Schlauch austreten kann.
Ende der Bildbeschreibung.

Der große Vorteil der Gleichspannung: Weil die Spannung gleich bleibt, braucht man die Kapazität des Kabels nur einmal aufzuladen. Das Füllen der Taschen mit „Blindleistung" findet also nur beim Einschalten statt.

So kann ein Gleichspannungserdkabel über mehrere hundert Kilometer elektrische Energie transportieren.

Erfahrungen mit Gleichspannungskabeln

Bislang finden Gleichspannungskabel vor allem auf See Verwendung. So wird die Technik beispielsweise in der Nordsee verwendet, um große und von der Küste weit entfernte Offshore-Windparks mit dem Onshore-Netz zu verbinden. Bei der Verlegung an Land gibt es zurzeit nur wenige Erfahrungen mit Gleichspannungserdkabeln. Sie sind bislang dort zum Einsatz gekommen, wo Windkraftanlagen auf See über sogenannte Punkt-zu-Punkt-Verbindungen an das Übertragungsnetz weiter im Landesinneren angeschlossen werden. Erfahrungen mit langen Gleichspannungskabeln an Land in der Höchstspannungsebene liegen bisher nicht vor. Durch die neuen gesetzlichen Rahmenbedingungen zum Bau der Korridore mit Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) werden Gleichspannungserdkabel jedoch künftig vermehrt Einzug ins Übertragungsnetz halten.

Gleichspannung: Ohne Konverter geht es nicht

Gleichspannungskabel benötigen sowohl am Anfangs- als auch am Endpunkt Konverter-Stationen. Sie wandeln Gleich- in Wechselspannung um und umgekehrt.

Die Konverter bestehen aus Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Spulen. Um diese Bauteile und die zugehörige Steuerungselektronik vor Wind und Wetter zu schützen, bringen wir alle Komponenten in einer Halle unter. Konverter in den Größenordnungen, wie sie im Höchstspannungsnetz erforderlich werden, sind Hightech-Anlagen – und dementsprechend kostenintensiv. Sie bieten uns jedoch entscheidende Vorteile: Neben der Umwandlung von Gleich- und Wechselspannung können wir damit die Netzspannung stabilisieren und regulieren.

Es folgt eine Bildbeschreibung:
Die Informationsgrafik im Querformat mit weißem Hintergrund zeigt zwei stilisierte Konverter in der Bildmitte. Zwischen ihnen stellt eine dünne, gepunktete Linie die Grenze zwischen Belgien und Deutschland dar. Unterhalb der beiden Konverter verläuft eine blaue Verbindungslinie. Darunter steht: „Gleichstromkabel (DC)“. An beiden Seiten führen gepunktete Linien von den Konvertern hin zu zwei stilisierten Masten am rechten und linken Bildrand. Unter den Masten steht jeweils: „Wechselstromnetz (AC)“. An den gepunkteten Linien steht: „Anschluss an das Wechselstromnetz (AC)“. Über den Konvertern steht jeweils: „AC / DC Umwandlung“.
Ende der Bildbeschreibung.

Vollverkabelung einer Gleichspannungsleitung am Beispiel von ALEGrO