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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 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

Die beteiligten Verbundpartner im Überblick

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

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

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

Downloads

Projektpräsentation (pdf, 1 MB)
Präsentation auf der Statuskonferenz "Zukunftsfähige Stromnetze"

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.

Basisinformationen

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