Netze

Konverterplattform im Windpark Alpha Ventus

© BMWi/Holger Vonderlind

• Effiziente Stromübertragungstechnik für den Offshore-Bereich
• Ansätze zur Integration ins Gesamtsystem

Eine zentrale Herausforderung bei der Nutzung der Offshore-Windenergie liegt in der Netzanbindung und der Integration der Windparks in das deutsche bzw. europäische Stromnetz. Daher wird intensiv an effizienteren Übertragungstechniken geforscht, welche die Kosten für die Netzanbindung senken sollen und im Zuge des Netzausbaus eine bessere Anbindung der Offshore-Windparks gewährleisten. Allein in Deutschland ergibt sich im Zuge der Energiewende ein Netzausbaubedarf von mehr als 3.000 km, ein nicht unerheblicher Teil davon wird zum Transport des Stroms aus Offshore-Anlagen benötigt.

Effiziente Stromübertragungstechnik für den Offshore-Bereich

Die Schwerpunkte der Netzforschung liegen insbesondere auf der Entwicklung einer effizienteren Stromübertragungstechnik für Offshore-Windparks (OWP) mit möglichst geringen Übertragungsverlusten. Neben einer Reihe von Forschungsvorhaben, die sich mit der Anwendung und Weiterentwickcklung der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) unter Berücksichtigung von OffWEA befassen, fördert die Europäische Union ein spezielles Projekte zur Weiterentwicklung der Stromübertragung mittels gasisolierter Rohrleiter (GIL). GIL sind Rohrleiter aus Aluminium, die für Hochspannungs-Drehstrom-Übertragungen eingesetzt werden. Das Leiterrohr wird dabei von einem Gasgemisch isoliert. Im Jahr 2009 wurde eine Machbarkeitsstudie über die Nutzung der Technik für den Offshore-Bereich veröffentlicht, die zu dem Ergebnis kommt, dass der Einsatz gasisolierter Rohrleiter auch beim Anschluss von Offshore-Windparks anwendbar ist. Eine große Herausforderung stellt dabei jedoch die Verlegetechnik der Rohrleiter unter Wasser dar. Die Vorteile der GIL-Technik liegen insbesondere in den hohen Übertragungsleistungen über lange Strecken und den geringen Übertragungsverlusten. Aufgrund der hohen Kosten steht diese Form der Stromübertragung derzeit allerdings noch nicht als marktreife Alternative zur Verfügung.

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Ansätze zur Integration ins Gesamtsystem

Ein zentrales Forschungsgebiet im Bereich der Offshore-Windenergie stellt die Integration der OWP in das gesamte Stromsystem dar. Der geplante Ausbau der Offshore-Windenergie führt zu einem starken Bedarf an neuen Stromleitungen auf dem Festland, da der Strom von den Produktionszentren auf hoher See zu den Lastzentren im Inland transportiert werden muss. Für Deutschland ergibt sich laut der dena-Netzstudie II bis 2020 ein Netzzubaubedarf von bis zu 3.600 km, um den Zubau der gesamten geplanten regenerativen Energieleistung in das deutsche Stromsystem zu integrieren. Neben dem Bedarf an zusätzlichen Leitungen steht auch die effizientere Nutzung der bestehenden Leitungen im Mittelpunkt der Forschung.

Stromspeicherforschung soll Neztintegration beschleunigen

Ein weiteres Forschungsgebiet, welches bei der Integration der Windparks von entscheidender Bedeutung ist, ist die Entwicklung von Stromspeichern. Bei der Windenergie als dargebotsabhängiger Energieträger ist die Stromeinspeisung einer hohen Fluktuation und einer ressourcenbedingten Unsicherheit unterworfen. Die daraus resultierenden Schwankungen im Stromnetz bedingen den Einsatz von Regel- und Ausgleichsenergie, um das System zu stabilisieren. Dadurch entstehen zusätzliche Kosten, welche u.a. durch die Vorhaltung der jeweiligen Leistung oder dem Anfahren von Kaltreserven entstehen. Ein massiver Ausbau der Offshore-Leistung kann zu einem Bedarfsanstieg an Regel- und Ausgleichsenergie führen, wenn die Unsicherheiten über die Stromproduktion im Gesamtsystem steigen. Stromspeicher können dagegen das System stabilisieren, auch vor dem Hintergrund des Umbaus der Energieversorgung und der Integration anderer regenerativer Energieerzeugung, und den Bedarf an Regel- und Ausgleichsenergie reduzieren.

Neue Windprognosemodelle reduzieren Fehlprognosen

Um die Schwankungen im Stromnetz bedingt durch die Windeinspeisung zu reduzieren, werden derzeit effizientere Windprognosemodelle entwickelt. Genauere Windprognosen reduzieren die Unsicherheiten über die mögliche Windeinspeisung und somit reduziert sich auch der Bedarf an vorzuhaltender Regel- und Ausgleichsenergie. In diesem Forschungsgebiet wird vor allem auf die gesammelten Wind- und Wetterdaten der FINO-Forschungsplattformen zurückgegriffen.