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VPE-HGÜ-Erdkabel

Energie- und ressourceneffiziente Stromübertragung

Das deutsche Stromnetz unterliegt im Zuge der Energiewende einem weitreichenden Änderungsprozess. Die stetig steigende Einbindung Erneuerbarer Energien und die damit verbundene schwankende und dezentrale Erzeugung und Einspeisecharakteristik fordern ein Umdenken und Neugestalten der Stromübertragung. Um hier eine Lösung zu schaffen, forscht das Testzentrum für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) der TU Dortmund an Materialien für HGÜ-Erdkabel der nächsten Generation, die eine effizientere und sichere Energieübertragung ermöglichen.

Der Stromnetzausbau ist ein elementarer Faktor für das Gelingen der Energiewende. Laut dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) müssen in den nächsten Jahren über 7.500 Kilometer im Übertragungsnetz optimiert, verstärkt oder neu gebaut werden. Gründe dafür liegen in dem stetig wachsenden Anteil Erneuerbarer Energien an der Stromerzeugung und der Dezentralisierung der Erzeugung auf zahlreiche verteilte Anlagen, die sich tendenziell nicht im direkten Umfeld der Verbrauchszentren befinden. Die HGÜ-Technik nimmt hier eine besondere Rolle ein, da sie es neben der verlustarmen Stromübertragung über weite Distanzen auch ermöglicht, Spannungs- und Stromschwankungen durch die fluktuierende Einspeisung Erneuerbarer Energien besser zu kompensieren. Aus diesem Grund arbeitet die TU Dortmund zusammen mit der Südkabel GmbH daran, Materialien für HGÜ-Erdkabel und Garnituren zu erforschen und zu entwickeln. Dafür werden im Projekt Mess- und Prüftechnikkonzepte erarbeitet, um die Materialeigenschaften zu untersuchen und Wechselwirkungen bei variierenden Randbedingungen zu bestimmen. Eine Verifikation in der praktischen Anwendung erfolgt im neu eröffneten HGÜ-Testzentrum der TU Dortmund.

Fortschrittsmotor Klimaschutz:

  • Erforschung und Entwicklung von Materialien für die nächste Generation HGÜ-Kabel
  • Erweiterung des Einsatzbereichs der HGÜ-Technik in Richtung höherer Spannungsebenen
  • Innovativer Einsatz von VPE-Isolierung für HGÜ-Kabel mit Spannungsebenen über 320kV
  • Ressourcen- und energieeffizienter Energietransport

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Foto: TU Dortmund/ Berns

Induktives Heizsystem mit Referenz- und Hauptschleife sowie Einkopplung der Hochspannung bis zu 800 kV.



Höhere Spannungsebenen, innovative Isolierung

Gegenüber der konventionellen Kabel für Hochspannungs-Drehstrom-Übertragung bietet die HGÜ-Technik wesentliche Vorteile: Sie reduziert Übertragungsverluste beim Stromtransport, ermöglicht eine bessere Regelbarkeit des Netzes und erlaubt größere Übertragungskapazitäten bei gleichem Kupfer-Querschnitt. Die neuen 525 kV-Kabel anderer Hersteller sind bisher nicht nachhaltig verifiziert worden. Mit den Forschungsergebnissen des Projektes soll die Nutzung auch in höheren Spannungsebenen wie 640 kV und höher ermöglicht werden. Zudem kommt eine neue Art und Aufbereitung der Isolierung zum Einsatz: vernetztes extrudiertes Polyethylen (VPE). Diese ist nicht nur leichter und stabiler, sondern auch umweltfreundlicher als die bisherige Lösung mit einer durch Blei ummantelten Öl-Papiersolierung. Das Vermeiden dieser Technik minimiert das Risiko von Umweltschäden im Fehlerfall.

Klimaschutz par excellence

Mit den hier erzielten Ergebnissen werden die Rahmenbedingungen für eine neue Generation der HGÜ-Kabel in Deutschland gesetzt. Damit wird nicht nur ein wesentlicher Beitrag zum Gelingen der Energiewende geleistet. Neben der Unterstützung der Einbindung Erneuerbarer Energien, werden mit der Technik und der innovativen Isolierung kostbare Ressourcen geschont und die Umweltverschmutzung vermindert.


Foto: TU Dortmund

„Die Entwicklung und Erprobung von Materialien für vernetzte VPE Kabel ist ein wichtiges Ziel für Nachhaltigkeit und Betriebssicherheit erdverlegter HGÜ-Kabel und Garnituren. Der experimentelle Aufbau hilft die theoretischen Modelle in der Praxis zu verifizieren.“

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Jenau, Inhaber des Lehrstuhls für Hochspannungstechnik, TU Dortmund




Partner und Förderer


Partner:
  • Südkabel
  • TU Dortmund - Forschungszentrum für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)
Förderer:
  • Ministerium für Innovation, Wissenschaft und Forschung (MIWF)
  • Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)