Kompakte Übertragungsleitung für hohe Gleichspannungen

DCCTL
Kompakte Übertragungsleitung für hohe
Gleichspannungen
Projektstatus Begonnen
Das bestehende Übertragungsnetz kann nach Darstellung der Bundesnetzagentur im Netzentwicklungsplan (NEP)
die Aufgaben der Energiewende mit der bestehenden Infrastruktur nicht übernehmen. Es kommt heute bei hohen
Windeinspeisungen schon zeitweise an die thermischen Übertragungsgrenzen. Die erwarteten zusätzlichen
regenerativen Energien können nur über zusätzliche Übertragungskapazitäten sicher und zuverlässig übertragen
werden. Der NEP sieht dazu die Stärkung bestehender Trassen als auch den Neubau vor. Bei bestehenden
Trassen sollen Drehstromsysteme der 400-kV-Spannungsebene statt 2.000 MVA jetzt 3.000 MVA übertragen. Mit
Gleichspannungsübertragung sind sogenannte hybride Freileitungsübertragungssysteme geplant, bei denen man
an einem Drehstrommast ein Drehstromsystem durch eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)
ersetzt und die Leistung auf vier GW oder gar fünf GW erhöht. Außerdem sind auch neue HGÜ-Trassen geplant.
In beiden Fällen, HGÜ an bestehenden Masten für Drehstrom und neue HGÜ Trassen, werden diese in einer dicht
bebauten Landschaft wie Deutschland nicht überall als Freileitung umsetzbar sein. Es werden unterirdische
Lösungen benötigt. Die gasisolierte Übertragungsleitung für Gleichspannung DCCTL bietet dafür die technische
Lösung.
Die Basistechnologie wird im Förderprojekt DCCoS des BMWi mit Bayern gemeinsam unterstützt. Darin werden
die Erkenntnisse des Isoliermaterials, des Isolator-Designs und des Isoliergases für
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Gleichspannungsanwendungen erarbeitet, die generell in gasisolierten HGÜ-Systemen eingesetzt werden können.
Die Anwendung in einer DCCTL erfordert jedoch noch weitergehende Erkenntnisse, die insbesondere die
Verlegung und den Zusammenbau vor Ort beschreiben und kostengünstige Lösungen anbieten.
Gas als Isolierung - Platzsparend und sicher
Gasisolierte Rohrleitung
©: SIEMENS AG
Betriebserfahrungen mit Gasisolierten Rohrleitungen (GIL) gibt es bereits seit mehr als 35 Jahren. Diese Form der
Energieübertragung bietet die Vorteile, dass sie im Vergleich zu Freileitungen nur sehr wenig Platz benötigt, aber
ähnliche positive Eigenschaften aufweist. Außerdem lassen sich GIL sowohl über- aus auch unterirdisch verlegen.
Der Aufbau besteht aus zwei konzentrischen Rohren, von denen das innere stromführend ist. Zwischen den
beiden Rohren befindet sich ein Isoliergas (z.B. SF6 ), so dass das geerdete äußere Rohr nicht spannungsführend
ist. Ein weiterer Vorteil ist die Wartungsfreiheit über mehrere Jahrzehnte. Bislang sind GIL ausschließlich für
Wechselspannungssysteme verfügbar. Mit dem Verbundvorhaben DCCTL soll diese Technik jetzt auch für den
Einsatz von Hochspannugns-Gleichstrom-Übertragung entwickelt werden.
Die wesentlichen Ziele dieses Fördervorhabens zur DCCTL Übertragungstechnik
Die Realisierung einer Technologie für eine besonders effiziente unterirdische Übertragung von sehr großen
Energiemengen bei hohen Gleichspannungen (Übertragungsleistung bis zu 5 GW pro System)
Die Ermöglichung einer zuverlässigen Technologie mit intelligenten technischen Lösungen zur Sicherstellung
der Fehlerfreiheit den neuen DCCTL durch:
Neuartige Partikelfalle für den Einsatz in gasisolierten Gleichspannungs-Übertragungssystemen zur
Beherrschung der Bewegung von leitfähigen Partikeln innerhalb der Übertragungsleitung
Die Konzipierung eines neuartigen Mess-Systems und dessen Anwendung zum Teilentladungs-Monitoring
für Gleichspannungs-Übertragungssysteme.
Die Sicherung der Langzeitstabilität durch neue Schweißmethoden und Untersuchungen zu den auftretenden
mechanischen und thermischen Belastungen sowie zur Alterung der Komponenten einer DCCTL
Nutzung von Stahlrohren als Gehäuse der DCCTL zwecks Ermöglichung einer kostengünstigen Lösung für die
Gleichstromübertragung.
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Die beteiligten Verbundpartner im Überblick
Salzgitter Mannesmann Line Pipe GmbH (http://www.smlp.eu/)
Der Stahl- und Technologiekonzerns Salzgitter AG fasst seine Röhrengesellschaften unter der
Führungsgesellschaft Mannesmannröhren-Werke GmbH zusammen. Mit ihren hochwertigen Produkten von
international bekannter wie anerkannter Qualität besetzen die Röhrengesellschaften überwiegend
Spitzenpositionen im Markt oder sind sogar Weltmarktführer. Im Rahmen des DCCTL Vorhabens soll die Salzgitter
Mannesmann Line Pipe GmbH die HFI (hochfrequenz-induktiv) -längsnahtgeschweißte Stahlrohre ausgestattet mit
einer Teilchenfalle und mit einer Antikorrosionsbeschichtung herstellen, die dann in einer Versuchsanordnung
verbaut und in diversen Tests untersucht werden sollen.
OTH Regensburg
Die OTH Regensburg engagiert sich im Fachgebiet Geotechnik seit über einem Jahrzehnt wissenschaftlich in der
Thematik Wechselwirkung zwischen Boden und konstruktiven Bauteilen wie z. B. Rohre. Insbesondere verfügt
das Fachgebiet Geotechnik aus FuE- und Industrie-Projekten über ausgeprägte Erfahrungen zum
Wechselwirkungsverhalten von Fernwärmerohren mit dem umgebenden Boden und Flüssigböden, die nun
auf die DC CTL-Rohre ausgeweitet werden sollen. Im Rahmen des DCCTL Vorhabens sollen dabei folgende
Themen wissenschaftlich bearbeitet werden:
Berechnung der mechanischen Beanspruchung des thermisch belasteten Rohres im Erdreich sowie Erarbeiten
der Grundlagen zu derer Dimensionierung
Untersuchung und Definition des geeigneten Bettungsstoffs für Erdverlegung der DCCTL
Weitere Projektbeteiligte im Überblick
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TU Berlin, Fachgebiet Hochspannungstechnik
Das bestehende Engagement auf den Gebieten der Energiekabeltechnik und Diagnostik besitzt im Fachbereich
Hochspannungstechnik der TU Berlin eine lange Tradition, welche im Zuge der laufenden Wiederbesetzung des
Fachgebiets durch die Gebiete der Werkstoffforschung und modernen Kompaktleitungen/Kompaktgeräten ergänzt
werden soll. Folgende Themen sollen wissenschaftlich durch TU Berlin bearbeitet werden:
Qualifizierung der Isolierteile für kompakte DC Anwendungen
Erarbeitung der Grundlagen und Konzept der Teilentladungsmesstechnik für DC Spannung
Diagnose und Auswertungstechniken für DCCTL
HTW Dresden, Fachgebiet Hochspannungstechnik
Das Fachgebiet Hochspannungstechnik der HTW-Dresden beschäftigt sich wissenschaftlich seit mehreren Jahren
im Bereich „Thermodynamisches Verhalten“ von gasisolierten Systemen. Darüber hinaus sind am Lehrstuhl
weitgehend Einrichtungen und Labore vorhanden, um an einfachen Mustern und Proben experimentelle
Untersuchungen im Bereich der thermischen Beanspruchung und Alterung der Kontaktsysteme durchführen zu
können. Folgende Themen sollen von der HTW Dresden wissenschaftlich bearbeitet werden:
Alterung von elektrischen Kontakten bei DC Beanspruchung
Erwärmungsverhalten der erdverlegten DC CTL
Verhalten des Lichtbogens bei Gleichspannung
Technologieakzeptanzstudie
Amprion GmbH (http://www.amprion.net/)
Zusätzlich zu den genannten Partnern ist auch die Amprion GmbH als Berater im Projekt vertreten. Mit rund
11.300 Kilometern Länge besitzt die Amprion GmbH das längste Höchstspannungsnetz in Deutschland. Darüber
hinaus ist die Amprion GmbH verantwortlich für die Koordination des Verbundbetriebs in Deutschland sowie im
nördlichen Teil des europäischen Höchstspannungsnetzes.
Projektlaufzeit
12/2014 - 02/2018
Kontakt
Dr. Tomasz Magier
Projektleiter
Siemens AG - Energy Sector
Freyeslebenstr. 1
91058 Erlangen
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email:
tomasz.magier(at)siemens.com
Links
Siemens-Blog zum Thema Energieübertragung
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