Offshore-HGÜ-Systeme

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Offshore-HGÜ-Systeme sind Systeme zur Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung des gewonnenen Stroms von Offshore-Windparks zum Land. Sie dienen der verlustarmen elektrischen Energieübertragung und werden zu diesem Zweck bisher nur in Deutschland (Nordsee) eingesetzt, da hier Offshore-Windparks im Gegensatz zu Großbritannien und Dänemark meist außerhalb des Sichtbereichs von der Küste errichtet werden, und daher größere Distanzen zu überwinden sind. Es ist zu erwarten, dass diese Technologie auch in anderen Ländern eingesetzt wird, wenn hier die küstennahen Standorte besetzt sind. Außerhalb Deutschlands sind Offshore-HGÜ-Systeme auch zur Versorgung von Öl- und Gas-Plattformen im Einsatz, zum Beispiel Troll A.

Aufbau und Funktionsweise

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Da die Entfernungen über die der erzeugte Strom bis zum Netzanschluss transportiert werden muss je nach Lage des Windparks bis zur Küste 30 bis 120 km betragen können, entstehen bei der Drehstromübertragung in den Seekabeln durch den Kapazitätsbelag große Verluste. Daher werden – üblicherweise vom zuständigen Übertragungsnetzbetreiber – in der Nähe der Offshore-Windparks sogenannte Konverterplattformen errichtet, auf denen der Dreiphasenwechselstrom für den Transport in Gleichstrom gewandelt wird. Diese Offshore-HGÜ-Systeme sind im Aufbau aufwändig, verringern jedoch die Übertragungsverluste der Kabel über die große Entfernung erheblich, da bei Gleichstrom der Kapazitätsbelag des Seekabels keine Rolle spielt.

HGÜ-Landstation Büttel, Blick auf die Stromrichterstation

Offshore-HGÜ-Systeme bestehen aus einer auf der Plattform aufgebauten Stromrichterstation zur Wandlung des Drehstromes in Gleichstrom, dem HGÜ-Seekabel und einer Stromrichterstation an Land. Letztere wandelt den Strom in Drehstrom zurück und ermöglicht die Einspeisung in das Verbundnetz. Im Offshore-Bereich war diese HGÜ-Technologie Neuland, nur wenige Unternehmen (Siemens Energy, Hitachi Energy (vormals ABB), General Electric (vormals Alstom)) verfügen bisher über Erfahrungen in dieser Technologie.

Die Werften von Nordic Yards in Mecklenburg-Vorpommern bauten mehrere Konverterplattformen, die von Siemens ausgerüstet wurden. Je nach Leistung wiegen die fertig ausgerüsteten HGÜ-Plattformen 2.500 bis 10.000 Tonnen. Größere Konverterplattformen werden in ausländischen Werften gebaut, da in Deutschland die Kapazitäten fehlen.[1]

Der Aufwand zur Planung und zum Aufbau der Offshore-Windenergie als Gesamtsystem ist komplexer und aufwändiger als die bisherigen HGÜ-Anlagen an Land. Dieser Aspekt wurde von allen Beteiligten, auch von den Energieversorgungsunternehmen und den Politikern der Länder und des Bundes, unterschätzt. Daher befand sich die Infrastruktur zur Stromübertragung an Land zu Beginn des Offshore-Ausbaus nicht im Zeitplan und der Ausbau der Offshore-Windparks geriet aufgrund verspäteter Anschlusstermine und Offshore-HGÜ-Systeme ins Stocken.

Bis 2028 ist geplant, dass Tennet der einzige Übertragungsnetzbetreiber mit Offshore-HGÜ-Systemen in Deutschland ist. Ab 2028 ist geplant, dass auch Amprion Offshore-Windparks in der Nordsee an das Übertragungsnetz anschließen darf. Im Rahmen des Netzentwicklungsplans Strom haben sich dafür die Übertragungsnetzbetreiber mit der Bundesnetzagentur auf technische Standards geeinigt. Das betrifft zum Beispiel die Übertragungsspannung von 320 kV und die Übertragungsleistung von 900 MW. Ab 2029 ist geplant, dass das Spannungs- und Leistungsniveau auf 525 kV und 2 GW angehoben wird. Der Flächenentwicklungsplan 2023 legt diese und weitere standardisierte Technikgrundsätze fest, damit die Offshore-Anbindungsleitungen rechtzeitig zur Inbetriebnahme der Offshore-Windparks zur Verfügung stehen. Weiters ist geplant, dass ab 2030 auch 50Hertz Offshore-HGÜ-Systeme realisieren wird.

Länderübergreifende Offshore-HGÜ-Systeme

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Die ersten länderübergreifenden Offshore-HGÜ-Systeme gibt es bereits, z. B. zwischen Dänemark und Deutschland (Kontek oder Combined Grid Solution). Ein breiter Ausbau dieser Technologie wird zu einem festen Bestandteil der Ausbaupläne hinsichtlich der Offshorewindkraft in Europa. Solche Interkonnektoren sollen Effizienz und Versorgungssicherheit erhöhen, insbesondere wenn solche Verbindungen Länder mit einer starken Wasserkraft integriert.

Offshore-HGÜ-Anlagen in der Deutschen Bucht der Nordsee

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HGÜ-Anlagen in der Deutschen Bucht (fette schwarze Linien)

Die meisten deutschen Offshore-Windparks in der Nordsee befinden sich in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), die eine Entfernung von mindestens zwölf Seemeilen von der Küste aus hat. Die Windparks bestehen aus 40 bis 120 Windenergieanlagen, bei älteren Windparks einem internen Kabelnetz im Windpark (33 kV) und einer Umspannplattform zur Spannungserhöhung auf 155 oder 220 kV. Ab 2024 werden neue Windparks direkt mit der Konverterplattform angebunden (DolWin5 ist das erste Projekt). Durch das Direktanbindungskonzept entfallen die Umspannplattform sowie die 155 kV- oder 220 kV-Zwischenspannungsebene zwischen Umspann- und Konverterplattform. Eine Anhebung der Spannungsebene beim Direktanbindungskonzept auf 132 kV soll für Anbindungssysteme mit Inbetriebnahme ab 2032 umgesetzt werden.

Aufgrund der großen Entfernungen zwischen den Windparks und dem Netzverknüpfungspunkt an Land werden zur verlustarmen Energieübertragung HGÜ-Anlagen (Offshore-Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) verwendet.

Die HGÜ BorWin 1 war weltweit die erste Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Verbindung zur Anbindung von Offshore-Bauwerken. Sie dient der Anbindung des ersten kommerziellen deutschen Offshore-Windparks „BARD Offshore 1“ an das deutsche Hochspannungsnetz und damit auch an das europäische Verbundnetz.

Die Offshore-HGÜ-Anlagen in der Deutschen Bucht der Nordsee sind in Zonen und Gebiete zusammengefasst.

Liste der Offshore-HGÜ-Anlagen in der Deutschen Bucht der Nordsee
Zone System ÜNB Offshore-

plattform

Konverter

an Land

Windparks Länge

Seekabel

Länge

Erdkabel

Spannung Übertragungs-

kapazität

Status IBN

Jahr

Hersteller Bemerkungen
1 NOR-1-1
DolWin5 		Tennet[2] DolWin epsilon Emden/Ost
(bei Borssum) 		Borkum Riffgrund 3 (900 MW) 100 km 30 km 320 kV 900 MW in Bau (2025) Aibel, Hitachi, Keppel FELS 7. Mai 2019: Bauauftrag erteilt[3]
NOR-2-2
DolWin1 		TenneT[4] DolWin alpha Dörpen/West
(bei Heede) 		Trianel Windpark Borkum 1 (200 MW)
Trianel Windpark Borkum 2 (203 MW)
Borkum Riffgrund 1 (314 MW) 		75 km 90 km 320 kV 800 MW in Betrieb 2015 ABB[5]
NOR-2-3
DolWin3 		TenneT[6] DolWin gamma Borkum Riffgrund 2 (448 MW)
Merkur (396 MW) 		83 km 79 km 320 kV 900 MW in Betrieb 2019 General Electric[7]
NOR-3-1
DolWin2 		TenneT[8] DolWin beta Gode Wind 1 (330 MW)
Gode Wind 2 (252 MW)
Nordsee One (332 MW) 		45 km 90 km 320 kV 916 MW in Betrieb 2017 Aibel, ABB[9]
NOR-3-2
DolWin4[10] 		Amprion[11] DolWin delta Hanekenfähr
(bei KKW Emsland) 		Nordseecluster B (900 MW) 60 km 130 km 320 kV 900 MW in Bau[12] (2028) Siemens, Dragados, Meyer Werft[13] 21. Juli 2022: Bauauftrag erteilt[14]; Baubeginn im Juli 2024[15][16][17]
NOR-3-3
DolWin6[18] 		TenneT[19] DolWin kappa[20] Emden/Ost
(bei Borssum) 		Gode Wind 3 (242 MW)
Nordseecluster A (658 MW) 		45 km 45 km 320 kV 900 MW in Betrieb 2023 Siemens, Dragados
NOR-4-1
HelWin1 		TenneT[21] HelWin alpha Büttel
(bei Büttel) 		Meerwind (288 MW)
Nordsee Ost (295 MW) 		85 km 45 km 250 kV 576 MW in Betrieb 2015 Siemens
NOR-4-2
HelWin2 		TenneT[22] HelWin beta Amrumbank West (302 MW)
Kaskasi (342 MW) 		85 km 45 km 320 kV 690 MW in Betrieb 2015 Siemens
2 NOR-5-1
SylWin1 		TenneT[23] SylWin alpha Butendiek (288 MW)
DanTysk (288 MW)
Sandbank 1 (288 MW) 		160 km 45 km 320 kV 864 MW in Betrieb 2015 Siemens
NOR-6-1
BorWin1 		TenneT[24] BorWin alpha Diele
(bei Diele) 		BARD Offshore 1 (400 MW) 125 km 75 km 150 kV 400 MW in Betrieb 2013 ABB[25]
NOR-6-2
BorWin2 		TenneT[26] BorWin beta Veja Mate (400 MW)
Albatros (116,8 MW)
Deutsche Bucht (269 MW) 		125 km 75 km 300 kV 800 MW in Betrieb 2015 Siemens
NOR-6-3
BorWin4[27] 		Amprion[11] BorWin delta Hanekenfähr
(bei KKW Emsland) 		Nordlicht II (630 MW)
Waterkant (270 MW) 		130 km 130 km 320 kV 900 MW in Bau (2028) Siemens, Dragados 21. Juli 2022: Bauauftrag erteilt[14]
NOR-7-1
BorWin5[28] 		TenneT[29] BorWin epsilon Garrel/Ost
(bei Cloppenburg) 		He Dreiht (900 MW) 120 km 110 km 320 kV 900 MW in Bau (2025) Siemens, Dragados 11. August 2020: Bauauftrag erteilt[30]
NOR-7-2
BorWin6 		TenneT[31] BorWin kappa Büttel
(bei Büttel) 		Nordlicht I (980 MW) 190 km 45 km 320 kV 980 MW in Bau (2027) McDermott, GEIRI / C-EPRI 15. Februar 2022: Bauauftrag erteilt[32]
NOR-8-1
BorWin3 		TenneT[33] BorWin gamma Emden/Ost
(bei Borssum) 		Global Tech I (400 MW)
Hohe See (500 MW) 		132 km 28 km 320 kV 900 MW in Betrieb 2019 Siemens, Petrofac[34][35]
NOR-21-1
BorWin7 		Amprion Niederrhein
(bei Wesel) 		Fläche N-21.1 (2000 MW)
Ausschreibung 2027 		525 kV 2.000 MW in Planung (2032)
3 NOR-9-1
BalWin1[36] 		Amprion[37] BalWin alpha Wehrendorf
(bei Wehrendorf) 		Fläche N-9.1 (2000 MW)
 155 km 205 km 525 kV 2.000 MW geplant (2029) Siemens, Dragados 10. Januar 2023: Bauauftrag erteilt[38]
NOR-9-2
BalWin3[39] 		TenneT[40] Wilhelmshaven 2
(bei Wilhelmshaven) 		Fläche N-9.2 (2000 MW) 180 km 70 km 525 kV 2.000 MW geplant (2031) Siemens, Dragados 20. April 2023: Bauauftrag erteilt[41]
NOR-9-3
BalWin4 		TenneT[42] Unterweser
(bei KKW Unterweser) 		Fläche N-9.3 (1500 MW)
Fläche N-10.2 (500 MW)
Ausschreibung 2025 		190 km 100 km 525 kV 2.000 MW geplant (2029) General Electrics, McDermott 30. März 2023: Bauauftrag erteilt[41]
NOR-9-4 TenneT Blockland
(bei Bremen-Blockland) 		Fläche N-9.4 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW in Planung (2031)
NOR-9-5 Amprion Kusenhorst
(bei Marl) 		Fläche N-9.5 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW in Planung (2033)
NOR-10-1
BalWin2[43] 		Amprion[37] BalWin beta Westerkappeln
(bei Westerkappeln) 		Fläche N-10.1 (2000 MW)
Ausschreibung 2025 		165 km 215 km 525 kV 2.000 MW geplant (2030) Siemens, Dragados 10. Januar 2023: Bauauftrag erteilt[38]
NOR-11-1
LanWin3[44] 		50Hertz Heide/West
(bei Heide) 		Fläche N-11.1 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW geplant (2030) Siemens, Dragados 19. Juli 2024: Bauauftrag erteilt[45]
NOR-11-2
LanWin4[46] 		TenneT[40] Wilhelmshaven 2
(bei Wilhelmshaven) 		Fläche N-11.2 (1500 MW)
Fläche N-13.1 (500 MW)
Ausschreibung 2026 		525 kV 2.000 MW geplant (2031) Siemens, Dragados 20. April 2023: Bauauftrag erteilt[41]
NOR-12-1
LanWin1 		TenneT[42] Unterweser
(bei KKW Unterweser) 		Fläche N-12.1 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW geplant (2030) General Electrics, McDermott 30. März 2023: Bauauftrag erteilt[41]
NOR-12-2
LanWin2[47] 		TenneT Heide/West
(bei Heide) 		Fläche N-12.2 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW geplant (2030) Siemens, Dragados 20. April 2023: Bauauftrag erteilt[41]
NOR-12-3 50Hertz Pöschendorf
(bei Pöschendorf) 		Fläche N-12.4 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW in Planung (2033)
NOR-12-4 50Hertz Pöschendorf
(bei Pöschendorf) 		Fläche N-12.5 (2000 MW) 525 kV 2.000 MW in Planung (2034)
NOR-13-1
LanWin5 		TenneT Rastede
(bei Rastede) 		Dreekant (1000 MW)
Fläche N-13.2 (1000 MW)
Ausschreibung 2026 		525 kV 2.000 MW geplant (2031) Hitachi, Petrofac 30. März 2023: Bauauftrag erteilt[41]

Offshore-HGÜ-Anlagen in der Deutschen Ostsee

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Liste der Offshore-HGÜ-Anlagen in der Deutschen Ostsee
Zone System ÜNB Offshore-

plattform

Konverter

an Land

Windparks Länge

Seekabel

Länge

Erdkabel

Spannung Übertragungs-

kapazität

Status IBN

Jahr

Hersteller Bemerkungen
1 OST-2-4
OstWind4 		50Hertz[48] Brünzow
(bei Brünzow) 		Fläche O-2.2 (1000 MW) 525 kV 2.000 MW in Planung (2030) N.N.

Quelle: Flächenentwicklungsplan 2023, Netzentwicklungsplan Strom 2037/2045 (März 2024)

Siehe auch

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Literatur

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  • Andreas Rosponi, Reiner Klatte, Klaas Oltmann, Jan Henning Günther: Das MOAB-Plattform-Konzept und seine Anwendung für Umspannstationen innerhalb von Offshore-Windparks, Ausführungsbeispiele und Planungen, Jahrbuch der Schiffbautechnischen Gesellschaft 2010

Einzelnachweise

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  1. ↑ Olaf Preuß: Der Aufschwung der Offshore-Windkraft-Industrie geht an den deutschen Küsten vorbei. welt.de, 11. Januar 2023, abgerufen am 21. Januar 2023.
  2. ↑ DolWin5. TenneT, abgerufen am 29. August 2019.
  3. ↑ Katharina Garus: Tennet vergibt Aufträge für DolWin5 und betont Kostensenkung bei Offshore-Netzanbindungen. In: Erneuerbare Energien. Das Magazin. 7. Mai 2019, abgerufen am 7. Mai 2019.
  4. ↑ DolWin1. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  5. ↑ DolWin1. Hitachi, abgerufen am 16. April 2023 (englisch).
  6. ↑ DolWin3. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  7. ↑ Claus Gorgs: GE jagt Siemens bei Offshore-Windkraft – Deutschlands schwimmende Steckdose. Manager Magazin, abgerufen am 19. Juli 2017.
  8. ↑ DolWin2. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  9. ↑ DolWin2. Hitachi, abgerufen am 16. April 2023 (englisch).
  10. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  11. ↑ a b DolWin4 und BorWin4. Amprion, abgerufen am 9. November 2021.
  12. ↑ NDR: Meyer Werft liefert erste Bauteile für Konverterplattform aus. Abgerufen am 24. Oktober 2024.
  13. ↑ Christoph Assies: Meyer Werft erhält ersten Auftrag im Offshore-Markt | NOZ. 22. November 2023, abgerufen am 27. März 2024.
  14. ↑ a b Großauftrag für Siemens Energy: So soll Windkraft 1,8 Millionen Deutsche versorgen. In: Nordbayern.de. 22. Juli 2022, abgerufen am 22. Juli 2022.
  15. ↑ dpa: Meyer Werft baut jetzt diese Anlagen für den Windkraft-Ausbau | DKO. 4. Juli 2024, abgerufen am 4. Juli 2024.
  16. ↑ Adnan Memija: Amprion Selects Owner's Engineer for BorWin4 & DolWin4 Converter Platforms. In: Offshore Wind. 17. Oktober 2024, abgerufen am 19. Oktober 2024 (amerikanisches Englisch).
  17. ↑ Offshore-Netzanbindung: TÜV SÜD übernimmt Bauüberwachung für Konverterplattformen BorWin4 und DolWin4 | Windkraft-Journal. 17. Oktober 2024, abgerufen am 19. Oktober 2024 (deutsch).
  18. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  19. ↑ DolWin6. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  20. ↑ Jakob Mayr: Wie der Ausbau von Offshore-Windparks vorankommt. In: tagesschau.de. Abgerufen am 3. Mai 2022.
  21. ↑ HelWin1. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  22. ↑ HelWin2. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  23. ↑ SylWin1. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  24. ↑ BorWin1. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  25. ↑ BorWin1. Hitachi, abgerufen am 16. April 2023 (englisch).
  26. ↑ BorWin2. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  27. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  28. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  29. ↑ BorWin5. TenneT, abgerufen am 16. August 2020.
  30. ↑ Tennet senkt bei Offshore-Anbindung BorWin5 deutlich die Kosten. In: Zeitung für kommunale Wirtschaft. Verband kommunaler Unternehmen, 11. August 2020, abgerufen am 11. August 2020.
  31. ↑ BorWin6. TenneT, abgerufen am 16. April 2023.
  32. ↑ Günter Drewnitzky: Tennet vergibt wichtigen Auftrag für Borwin 6. In: Energie & Management. 15. Februar 2022, abgerufen am 21. April 2023.
  33. ↑ BorWin3. TenneT, abgerufen am 7. Mai 2019.
  34. ↑ Michael Müller: 12 000 Tonnen für die Energiewende. In: Täglicher Hafenbericht vom 30. April 2014, S. 1
  35. ↑ Sariana Kunze: TenneT vergibt Großauftrag für Nordsee-Netzanbindung. Vogel Communications Group, abgerufen am 24. April 2014.
  36. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  37. ↑ a b BalWin1 und BalWin2. Amprion, abgerufen am 31. Oktober 2023.
  38. ↑ a b Siemens Energy erhält Milliardenauftrag von Netzbetreiber Amprion. In: Handelsblatt. 10. Januar 2023, abgerufen am 10. Januar 2023.
  39. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  40. ↑ a b BalWin3 und LanWin4. TenneT, abgerufen am 21. April 2023.
  41. ↑ a b c d e f Olaf Preuß: Milliarden für den Wind vom Meer. In: welt.de. 21. April 2023, abgerufen am 21. April 2023.
  42. ↑ a b BalWin4 und LanWin1. TenneT, abgerufen am 21. April 2023.
  43. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  44. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  45. ↑ 50Hertz Awards LanWin3 Converter Contract. In: offshoreWIND.biz. 19. Juli 2024, abgerufen am 19. Juli 2024.
  46. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  47. ↑ media centre | Dragados Offshore. Abgerufen am 18. Oktober 2024.
  48. ↑ OstWind4. 50Hertz, abgerufen am 31. Oktober 2023.
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