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08.01.2002

11:13 Uhr

Unter Hochspannung

Revolutionäre Stromübertragung auf langen Strecken

VonKlaus Jopp

Elektrische Leistung muss oft über weite Strecken transportiert werden. Für geringe Leitungsverluste sorgen HGÜ-Verbindungen.

Hochspannungsgleichstromübertragungen, kurz HGÜ genannt, sind für den wirtschaftlichen Transport großer elektrischer Leistungen insbesondere über lange Entfernungen unverzichtbar. Über entsprechende Freileitungen, Erd- oder Seekabel werden Spannungen von 400 bis über 1 000 Kilovolt (kV) über Strecken auf Entfernungen von bis zu 1 000 km und mehr geschickt. Gegenüber der Hochspanungsdrehstromübertragung (HDÜ) hat die HGÜ den Vorteil, dass sie gegenüber Spannungsschwankungen, wie sie bedingt durch die Gesetze des Wechselstroms bei sehr langen Leitungen in Folge von Laständerungen auftreten, unabhängig ist. Zudem lässt sie sich besser regeln. Deshalb sind Stromverbindungen nach diesem Prinzip wichtige Bestandteile in nationalen und internationalen Netzen.

Erst kürzlich hat der Siemens-Bereich Power Transmission and Distribution (PTD, Erlangen) von der State Power Corporation of China, einem staatlichen Energieversorger in Guangzhou, einen Auftrag von über rund 350 Mill. ? für den Bau und die komplette Ausrüstung der beiden Stromrichterstationen einer neuen HGÜ-Fernverbindung erhalten, die im Oktober 2004 in Betrieb gehen soll. Über diese 940 km lange Leitung soll künftig eine Leistung von 3 000 Megawatt (MW) bei einer Gleichspannung von 500 kV übertragen werden.

Gewonnen wird der Strom mit Wasser- und Kohlekraftwerken im Westen Chinas, benötigt wird er in den Ballungszentren im Südosten. Siemens liefert und installiert die komplette HGÜ-Technik inklusive Stromrichterventile, -transformatoren, Drosseln, Schaltanlagen und Leittechnik.

Wegweisende Energietechnik von Siemens

Die neue Verbindung in China wird komplett mit direkt lichtgezündeten Thyristoren und integriertem Überspannungsschutz ausgerüstet. Diese wegweisende Energietechnik wurde von Siemens entwickelt und erstmals für den so genannten Moyle Interconnector, eine HGÜ-Strecke zwischen Nordirland und Schottland, in großem Umfang eingesetzt. "Seit über 25 Jahren sind wir an der Weiterentwicklung der Leistungselektronik in diesem Bereich beteiligt. Ein Ergebnis dieser Arbeit ist, dass wir heute als weltweit einziger Hersteller über diese neue Thyristorengeneration verfügen und auf diesem Gebiet technologisch führend sind", betont Michael Wohlmuth, Projektleiter von Siemens PTD.

Moyle ist für eine Leistung von 500 MW ausgelegt und besteht aus einer 64 km langen 275-Kilovolt-Wechselstrom Freileitung in Schottland, den Stationen auf beiden Seiten des North Channel der Irischen See und den beiden unterseeisch verlegten Gleichstromkabeln, die eine Länge von je 55 km haben. Das Kabelsystem ist mit einem integrierten Rückleiter ausgestattet, der koaxial ins HGÜ-Kabel integriert ist. Die Kosten für das Gesamtprojekt betragen rund 234 Mill. Euro, wovon 83 Mill. vom Europäischen Regionalen Entwicklungsfond beigesteuert worden sind. Der Siemens-Anteil liegt bei über 100 Mill. Euro.

Die Viridian Group PLC (Belfast), zu der auch der nordirische Stromversorger Northern Ireland Electricity gehört, plant die Verbesserung der Nord-Süd- Verbindung zwischen Nordirland und der Republik Irland. Voraussetzung dafür ist die HGÜ-Verbindung nach Schottland, die Nordirland zudem den Anschluss an das europäische Verbundnetz bringt und Anfang dieses Jahres fertig gestellt werden konnte.

Laserioden haben Lebensdauer von über 40 Jahren

Bei den neuen Thyristorventilen ist es Siemens gelungen, die Anzahl der elektronischen Komponenten ganz erheblich um etwa 80 % zu verringern. "Das erhöht die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit ganz enorm, verlängert die Wartungsintervalle und verringert den Ersatzteilbedarf", so Hans-Peter Lips, Leiter Ventiltechnologie bei Siemens PTD.

Die lichtgezündeten Thyristoren benötigen lediglich einen Lichtstrom von 40 mW für eine zuverlässige Zündung. Getriggert wird mit Lichtimpulsen, die auf Erdpotenzial erzeugt und direkt über einen Lichtwellenleiter in das Thyristor-Gate eingespeist werden. Die Impulse werden von Laserdioden erzeugt, die eine Lebensdauer von über 40 Jahren haben. Zudem arbeiten die neuen Thyristoren mit einer integrierten Vorwärtsüberspannungsschutzfunktion, die die separaten externen Elektronikkarten überflüssig macht, die bisher verwendet wurden.

Die Leistungsfähigkeit der Stromrichterstationen, die Anfang kommenden Jahres in Betrieb gehen sollen, zeigt sich in den garantierten Verlusten von weniger als 1,35 % und einem Garantiewert für die Energieverfügbarkeit von mehr als 99,6 %. Deshalb hat die Siemens-Entwicklung auch große Beachtung bei der Nachrüstung gefunden. "Das könnte in der Tat ein großes Geschäft werden", bestätigt Wohlmuth. Im ersten Projekt dieser Art werden für die so genannte Pacific-Intertie, die HGÜ-Verbindung zwischen Oregon und Kalifornien an der amerikanischen Westküste, die Quecksilberdampfventile ausgetauscht. Grundsätzlich besteht darüber hinaus auch ein erheblicher Bedarf in neuen Stationen. So sind derzeit allein in Europa zwölf weitere HGÜ-Verbindungen projektiert. Dank des technischen Vorsprungs könnte Siemens bei der Umsetzung dieser Pläne überproportional partizipieren.

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