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Stromnetze

Innovation spart Kilometer

Experten fordern neue Netztechniken für den Ausbau. Dadurch lassen sich Kilometer sparen – jedoch steigen die Kosten erheblich.

Innovation spart Kilometer Innovation spart Kilometer
energlobe.de, Denny Rosenthal

Die in der Nordsee geplanten Windparks lassen sich am effektivsten mit Gleichstrom-Technik ans deutsche Stromnetz anbinden. Die Transportverluste sind dadurch geringer. Außerdem sollen verstärkt neue Technologien beim nötigen Ausbau des Stromnetzes eingesetzt werden, fordern Experten. Dadurch lassen sich Kilometer sparen – jedoch steigen die Kosten erheblich.

Ein Mehr an Photovoltaikanlagen und Windparks benötigt einen starken Ausbau des Stromnetzes. Die Deutsche Energie-Agentur beziffert die fehlenden Netze bis zum Jahr 2020 auf 3.600 Kilometer. Dabei handelt es sich um ein Basis-Szenario, das auf die derzeit üblichen Stromautobahnen oder Höchstspannungsleitungen mit 380-Kilovolt-Freileitungen setzt. Aber der Ausbau ließe sich in einem Alternativ-Szenario auf 1.700 Kilometer verringern: „Wenn die bestehenden Freileitungen mit Hochtemperaturseilen und Temperaturmonitoring optimiert werden, brauchen wir nur halb so viel neue Stromtrassen“, moniert der Präsident des Bundesverbandes Windenergie, Hermann Albers.

Vorrang für Technologie

In dieselbe Kerbe schlägt auch die Deutsche Umwelthilfe (DUH). „Die zügige Realisierung innovativer Technologien muss Vorrang haben vor dem Klotzen von Kilometern“, so DUH-Bundesgeschäftsführer Rainer Baake. Denn die Akzeptanz für weitere Freileitungen läuft in der Bevölkerung gegen null. Jedoch sind die 1.700 Kilometer mit Hochtemperaturseilen trotz geringerer Kilometerzahl fast doppelt so teuer: Der Ausbau würde bis 2020 satte 17 Milliarden Euro statt knapp zehn kosten, denn rund 5.700 Kilometer bestehender Trassen müssten zusätzlich umgerüstet werden. Höhere Seilkosten und Provisorien während des Umbaus trieben die Investitionen in die Höhe, sodass die Ausgaben fast in Höhe eines Neubaus für konventionelle Leiter lägen.

Ein Temperaturmonitoring der Leitungen soll helfen. Damit lässt sich die Kapazität um etwa zehn bis 20 Prozent erhöhen. Denn je wärmer der Leiter, desto höher wird der elektrische Widerstand. „Diese Methode ist alles andere als trivial, denn die Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied“, so Professor Jochen Kreusel, verantwortlich für Marketing und Technologie im Bereich Energietechnik beim Technologie-Konzern ABB. Freileitungen werden durch Wind gekühlt – der aber weht in Küstennähe stärker als etwa in Bergtälern. Beispielsweise über die Messung des Widerstands kann man die Temperatur und die Auslastung des Netzes schätzen. Alle Netzbetreiber untersuchen derzeit das Potenzial der Methode ganz genau. Eine Sprecherin von Transpower bestätigt, dass Temperaturmonitoring die Kapazität der Trassen bei Starkwind um bis zu 50 Prozent steigere.

Wechsel- versus Gleichstrom

Durch die Stromautobahnen fließt Wechselstrom. Der hat einen entschiedenen Vorteil: Er lässt sich transformieren, sodass man hohe, verlustarme Spannungen für den Transport und niedrige, weniger gefährliche für die Anwendung nutzt. Bei langen Strecken und Leitungen, die keine abzweigenden Stromadern benötigen, bietet sich Gleichspannung an, da sie weniger Übertragungsverluste verursacht.

Ein Stichwort fällt bei Experten immer wieder: HGÜ. Das steht für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung und gilt als ideale Möglichkeit, um die geplanten Offshore-Windparks in der Nordsee anzubinden. Das erste Mal kam die Technik vor 60 Jahren in der Ostsee zum Einsatz. Damals beschloss die schwedische Regierung, die 90 Kilometer entfernte Insel Gotland an das nationale Stromnetz anzuschließen.

Deutschland braucht künftig HGÜ

Deutschland ist historisch betrachtet kein HGÜ-Land“, sagt Kreusel. Die Kohle- und Atomkraftwerke entstanden dicht an den Verbraucherzentren. Das deutsche Stromnetz sei deshalb nicht für den Langstreckentransport von Strom konzipiert, so Kreusel. Aber Ökostrom aus Wind und Sonne bricht diese Struktur immer mehr auf; die Transportwege werden länger.

In Deutschland gibt es heute 200 Kilometer HGÜ-Leitungen, 75 davon an Land, die restlichen 125 offshore. Drei weitere Projekte sind derzeit im Bau. International waren Südafrika sowie Nord- und Südamerika die ersten HGÜ-Länder. Seit den neunziger Jahren sind bei den Chinesen mehrere tausend Kilometer gebaut worden – und China ist auch in Zukunft der größte Weltmarkt für Gleichstromtrassen.

Die Wunderleiter

Eine noch visionäre Technologie sind die Supraleiter. Das Wundermaterial trägt rund hundertfünfzig Mal mehr Strom als klassischer Kupferdraht. Bei einer Kühlung auf minus 194 Grad Celsius gibt es fast keine Stromverluste. „Supraleitende Betriebsmittel können werden bereits in einigen Nischen kommerziell eingesetzt“, berichtet Frank Schmidt, Leiter des Geschäftsfelds für Hochtemperatur-Supraleiter-Systeme bei Nexans. Die französische Firma ist der weltweit führende Hersteller von Energiekabeln.

Aufgrund ihrer derzeit noch hohen Kosten werden Supraleiter bislang kaum benutzt. Wenn, dann werden sie vor allem in Bereichen eingesetzt, wo Kriterien wie wenig Platz und Gewicht entscheidend sind. Bislang gebe es nur Demonstrationsanlagen für längere Strecken, so Schmidt. Nexans ist auch an der weltweiten Rekordstrecke von 600 Metern beteiligt, die unter den Straßen von Long Island bei New York verlegt wurde und seit April 2008 funktioniert. „Bezogen auf die Stromtragfähigkeit liegen die Kosten für den supraleitenden Draht derzeit drei bis vier Mal höher als die von Kupferdraht“, sagt Schmidt. Diese können bis zu 50 Prozent der gesamten Aufwendungen für das Kabelsystem betragen. Die Kosten könnten sich bereits in den nächsten Jahren deutlich reduzieren, prognostiziert der Supraleiter-Experte. Nur zur Erhöhung der Leistungskapazität bräuchte man jedoch nicht zwingend Supraleiter. „Die Alternative, an der sich die Supraleitung wirtschaftlich messen muss, ist die Verlegung mehrerer Stromleitungen“, wendet Professor Kreusel von ABB ein.

Weitere Informationen:

Dena-Netzstudie II: www.dena.de

Spiegel-Artikel „Europas Norden treibt die Energiewende voran“: www.spiegel.de

Industrieverband Supraleitung: www.ivsupra.de

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014