Energieübertragung

Innovative Stromnetze schaffen die Energie-Infrastruktur von morgen

02.06.2008 | Autor / Redakteur: Dr. Joachim Schneider / Reinhard Kluger

Innenansicht: effizienter Stromtransport über große Entfernungen durch Hochspannungs-Gleichstromübertragung
Innenansicht: effizienter Stromtransport über große Entfernungen durch Hochspannungs-Gleichstromübertragung

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Die Infrastruktur in Europa ist besonderen Herausforderungen ausgesetzt. Eine wachsende Einspeisung von Windstrom, zunehmender Stromhandel und der lastferne Aufbau von Kraftwerkskapazität zwingen zur nachhaltigen Weiterentwicklung der Stromversorgungs-Infrastruktur. Das gelingt nur im Gesamtsystem, in dem das Stromnetz eine zentrale Bedeutung hat. Leistungselektronik für die effiziente Stromübertragung hat dabei einen hohen Stellenwert.

Durch die Umsetzung des „Integrierten Energie- und Klimaprogramms“ der Bundesregierung sind wir in Deutschland mitten in einer gesellschaftspolitischen Diskussion um die „zukunftsfeste“ Energie-Infrastruktur, die dringend mehr Intelligenz und Mut zu Innovationen braucht.

Für eine optimierte Stromerzeugung müssen wir aufhören, Kraftwerkstechniken mit emotionalen Attributen wie gut oder schlecht, alt oder neu zu kategorisieren. Wir müssen fragen, wie sie unseren Bedarf nach sicherer, wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Stromversorgung zuverlässig erfüllen können. In den vergangenen fünf Jahren wurde allerdings häufig übersehen, dass jede Form von Stromerzeugung ein Netz braucht, welches den Strom zum Verbraucher bringt. Und so wenig wir für den Straßenverkehr von einer komplett asphaltierten Republik ausgehen können, so wenig ist unser Netz eine Kupferplatte, der es egal ist, wo ein Kraftwerk angeschlossen wird oder wie viel Energie transportiert werden muss. Dies wurde bereits 2005 mit der dena-Netzstudie öffentlich deutlich, nach der allein zur Einbindung der Windenergie 850 km neue Stromleitungen gebaut werden müssen.

Mehr Strom-Wettbewerb braucht „Autobahnen“

Leider bezieht sich die aktuelle Totalverweigerung der deutschen Gesellschaft nicht nur auf Kohlekraftwerke und die Nutzung der Kernkraft. Auch die genannten Netzinvestitionen sind heute gegen den weit verbreiteten Widerstand der Bevölkerung und von regionalen Interessengruppen kaum noch zu realisieren. Der dringend gewünschte Wettbewerb auf dem Strommarkt rückt dadurch in weite Ferne, da es an „Autobahnen“ für den Stromtransport fehlt. Aber auch die Nutzung der Offshore erzeugten Windenergie wird damit unmöglich.

Es ist bekannt, dass die Netzbetreiber bereits heute erhebliche Probleme im deutschen Übertragungsnetz bewältigen müssen, da die wachsende Einspeisung von Windstrom, der zunehmende Stromhandel und der lastferne Aufbau neuer Erzeugungskapazitäten immer größere Anforderungen an die Netze stellen. Folgerichtig hat die Energietechnik-Branche im ZVEI in den vergangenen Jahren intensiv für den Netzausbau geworben. Dass dabei auch innovative Lösungsansätze berücksichtigt werden, ist dem ZVEI ein besonderes Anliegen, da eine leistungsfähige Strominfrastruktur wichtige Basis unserer internationalen Wettbewerbsfähigkeit ist.

Zur Beherrschung der neuen Anforderungen an die Netze kann der zusätzliche Einsatz von Hochspannungs-Gleichstromübertragung, kurz HGÜ (engl. HVDC), aber auch von flexiblen Wechselstromübertragungs-Systemen wertvolle Dienste leisten. Für letzteres steht die englische Abkürzung FACTS, was Flexible Alternating Current Transmission System bedeutet. Während die HGÜ-Verbindung dem Stromtransport über größere Entfernungen dient oder der Kopplung asynchroner Netze per HGÜ-Kurzkupplung, regelt FACTS die Netzspannung und den Lastfluss im Netz.

Ein effizienter Stromtransport über hunderte von Kilometern ist realisierbar

Diese innovativen Komponenten und Systeme stehen am Markt zur Verfügung. Bei der Planung von Investitionsvorhaben werden diese Lösungen jedoch in Deutschland bislang nur wenig in Betracht gezogen, obwohl erste Anwendungen der klassischen, thyristorbasierten HGÜ weltweit bereits seit etwa 1970 in Betrieb sind. Die Weiterentwicklung einer spannungsgeführten Gleichstromtechnik (VSC-HVDC) mit auf IGBT-Technik beruhenden leistungselektronischen Netzkomponenten (Voltage Source Converter, VSC) wird seit etwa 1997 am Markt angeboten.

Beispielhaft für den internationalen Einsatz innovativer Technik seien hier die HGÜ-Seekabelverbindungen zwischen dem australischen Kontinent und Tasmanien oder auch zwischen der Megacity New York und Long Island genannt. Aber auch an Land tragen eine Vielzahl von Projekten in China, Indien oder Australien dazu bei, dass der Stromtransport über mehrere hundert Kilometer effizient realisiert werden kann. Auch in Deutschland ist eine erste Umsetzung in Arbeit: die Netzanbindung des Windpark-Clusters Borkum 2. Bei dieser ersten großtechnischen HGÜ-Windparkanbindung der Welt steht in der ersten Phase eine Übertragungsleistung von 400 MW zur Realisierung an. Dafür werden neben 128 km Seekabel auch 75 km Landkabel bis zum Anschlusspunkt Diele verlegt.

Das Netz ist nicht alles, aber ohne das Netz ist alles nichts

Das Stromnetz ist ein technisch komplexes Bindeglied zwischen Erzeuger und Verbraucher, welches neue Aufgaben nur unter Einsatz von Innovationen erfüllen kann. Eine einseitig auf Kostensenkung ausgerichtete Anreizregulierung wird dem nicht gerecht.

Wir brauchen also eine nachhaltige Weiterentwicklung der Stromversorgungs-Infrastruktur. Diese gelingt nur im Gesamtsystem – dabei kommt dem Stromnetz eine zentrale Bedeutung zu. Und wir brauchen einen gesellschaftlichen Konsens, dass ein hoher Anteil an Erneuerbaren Energien technisch aufwändiger und keinesfalls kostenlos in die Stromnetze zu integrieren ist. Aufgabe der Politik und Industrie ist es, der Bevölkerung die Chancen einer zukunftsfesten Strominfrastruktur zu verdeutlichen und dadurch sicherzustellen, dass die notwendigen Kosten auch eine breite Akzeptanz finden.

Den volkswirtschaftlichen Nutzen von modernen Infrastrukturen hat die im Mai 2008 vorgestellte Studie der Universität Münster zur „Bedeutung der Infrastrukturen im internationalen Standortwettbewerb und Lage in Deutschland“ herausgearbeitet. Die Verfasser der Studie erwarten, dass Beeinträchtigungen der heute noch gegebenen Versorgungssicherheit im Energiesektor erhebliche Einflüsse auf das Wirtschaftswachstum haben würden. Für den amerikanischen Bundesstaat Kalifornien, der in den Jahren 2000 und 2001 unter einer vorübergehenden Stromversorgungslücke litt, bedeutete dies nach Schätzungen für das Jahr 2002 eine Einbuße beim Bruttoinlandsprodukt in der Größenordnung von einem Prozent. Wenn etwas Vergleichbares in Deutschland passierte, würde dies der Studie zufolge einen Schaden von über 25 bis 30 Mrd.€ nach sich ziehen.

Die Studie der Deutschen Energie-Agentur (dena) vom März dieses Jahres kommt zu dem Ergebnis, dass wir unter Berücksichtigung der heute bekannten Investitionsvorhaben im Kraftwerksbereich, bei konstanter Stromnachfrage und unter Beibehaltung des Atomausstiegs mit einer Lücke bei der gesicherten Kraftwerksleistung von mehr als 5.300 MW im Jahr 2015 zu rechnen haben.

Die Experten der Universität Münster wiederum bewerten es als Wunschdenken, dass eventuelle Stromengpässe in Deutschland zwischen 2015 und 2020 zumindest für mehrere Jahre durch verstärkte Importe ausgeglichen werden könnten, da die Kapazitätszubau-Planungen in den angrenzenden EU-Ländern wie den Niederlanden oder Belgien und in großen Staaten wie Spanien und Italien unzureichend seien. Dass außerdem die erforderlichen Grenzkupplungen fehlen, macht das Wunschdenken noch unrealistischer.

Mehr Innovation führt nicht zwangsläufig zu Strompreis-Erhöhungen

Zur Lösung der Probleme in Deutschland hat die Energietechnikbranche im ZVEI einen technisch-wirtschaftlichen Lösungsansatz für die Stromübertragung aufgezeigt: mit der Studie zu „Anwendungsmöglichkeiten von leistungselektronischen Geräten in europäischen Stromnetzen“. Sie macht deutlich, dass bereits heute innovative Gleichstrom-Lösungen für spezielle Langstreckenübertragung, integriert in das vorhandene Drehstromsystem, in etwa auf dem Investitionskosten-Niveau konventioneller Drehstromtechnik liegen können. Mehr Innovation in der Stromübertragung führt damit nicht zwangsläufig zu Strompreiserhöhungen, wenn man die langfristige Perspektive über das gesamte deutsche Stromnetz einbezieht.

Bei der Einzelprojekt-Betrachtung wird diese Gesamtkostensicht jedoch nicht so ohne weiteres offensichtlich. Da die heutige Anreizregulierung aber die Einzelprojekte wirtschaftlich bewertet, besteht die Gefahr, dass die Innovationen nicht zum Zuge kommen.

Eine solche Entwicklung ist für unseren Standort, dessen wichtigste Grundlage im globalen Wettbewerb der technologische Fortschritt ist, fatal — nicht nur für die Lieferindustrie, auch für die stromverbrauchende Industrie, die unter einer nicht optimalen Energie-Infrastruktur ebenfalls Wettbewerbsnachteile in Kauf nehmen muss. Besonders bitter wäre es, wenn unsere schärfsten Wettbewerber in Asien mit den von uns nicht genutzten Innovationen ihre Energie-Infrastruktur aufbauen und damit ihrer Industrie weitere Vorteile verschaffen könnten. Wir müssen bei Innovationen die langfristige Wirkung berücksichtigen und sollten dann den Mut haben, statt „Nein, danke!“ mal „Ja, bitte!“ zu sagen.

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