Siemens revolutioniert Netzanschluss von Offshore-Windkraftwerken

Siemens hat eine neue Lösung zum Netzanschluss von Offshore-Windkraftwerken vorgestellt. Die Technologie in Gleichstromtechnik - präsentiert am Rande der Nationalen Maritimen Konferenz in Bremerhaven - ermöglicht die kosteneffiziente und vereinfachte Anbindung von Windkraftwerken fernab der Küste. Die Plattform, die die Übertragungstechnologie beherbergt, ist wesentlich kleiner und kompakter als ihre Vorgänger. Bisher wurden die Windkraftwerke über große zentrale Konverterplattformen ans Stromnetz angebunden. Jetzt entwickelt Siemens die Übertragungstechnologie weiter. Dadurch können sehr viel kleinere Plattformen gebaut werden. Die neue Lösung sieht vor, dass ein Gleichstromkabel mehrere dieser Plattformen in einem Windpark nacheinander verbindet und es am Ende zum Umspannwerk an Land führt. Insgesamt ist diese Lösung günstiger und auch effizienter als der Lösungsansatz über herkömmliche Konverterplattformen.

Die kompakte Bauweise ermöglicht den Einsatz von gekapselten Hochspannungsbetriebsmitteln, insbesondere der Diodengleichrichtereinheit (Engl. Diode Rectifier Unit, DRU), die anstelle der bisher verwendeten, luftisolierten Transistormodule eingesetzt wird. Das System ist modular und flexibel bei der Installation. Das Volumen der Plattformaufbauten schrumpft um vier Fünftel, das Gewicht um zwei Drittel. Als Folge daraus verringern sich die Kosten um mehr als 30 Prozent. Parallel erhöht sich mit der neuen Lösung die Übertragungsleistung um ein Drittel und die Übertragungsverluste sinken um ein Fünftel. Dies ist ein entscheidender Schritt, die Kosten für Offshore-Windkraft signifikant zu verringern und somit wettbewerbsfähig mit konventionell erzeugtem Strom zu machen.

"Nachdem wir als einziger Anbieter bisher vier Offshore-Gleichstromanbindungsprojekte erfolgreich in den Regelbetrieb geführt haben, lassen wir die gewonnenen Erfahrungen direkt in die nächste Generation von Netzanschlüssen in Gleichstromtechnik einfließen. Unsere neue Lösung wird maßgeblich dazu beitragen die Kosten von Offshore-Windkraft bis 2020 auf unter zehn Cent pro Kilowattstunde zu senken. Damit wollen wir die bisher in Deutschland genutzte Gleichstromtechnik auch für andere Märkte interessanter machen", sagte Jan Mrosik, CEO der Energy Management Division bei Siemens.

Eine Diodengleichrichtereinheit hat 200 Megawatt (MW) Übertragungsleistung. Typischerweise werden je zwei DRUs auf einer Plattform installiert. Bis zu drei dieser neuen Plattformen können miteinander zu einem Offshore-Netzknotenpunkt verbunden werden und die Sammelplattformen in den Windparks ersetzen. Durch diese Verknüpfung können mehrere Meereswindparks mit einer Gesamtleistung von bis zu 1.200 MW ans Festland angebunden werden. Die elektrische Energie wird mit Kabeln zu einem Netzeinspeisepunkt an Land transportiert. Zur weiteren Übertragung und Verteilung wandelt eine Konverterstation dort den Gleichstrom wieder in Wechselstrom um. Diese Landstation baut Siemens auch künftig im bewährten Design.

Dank der Technik zur Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) liegen die Übertragungsverluste der neuen Verbindung inklusive der Kabelverluste bei nur noch drei Prozent. Siemens ist führender Anbieter für HGÜ-Technik. Die Verwendung von Gleichstrom- statt Wechselstromübertragung zur Anbindung von Windparks ist mit der neuen Technik bei Kabellängen von mehr als etwa 80 Kilometern wirtschaftlich.

Das Herzstück der neuen Übertragungstechnik ist die DRU, die Transformator, Glättungsdrossel und Gleichrichter in einem Tank vereint. Durch den Einsatz der DRU und der gekapselten DC-Schaltanlage DC-CS wird im Vergleich zur luftisolierten Technik mehr als 80 Prozent Bauraum eingespart. Weltweit werden in der DRU von Siemens erstmals biologisch abbaubare Ester-Flüssigkeiten zu Isolation von DC-Hochspannungsbetriebsmitteln eingesetzt. Im Vergleich zu Mineralölen sind diese nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch schwer entflammbar. Die DRU ist auf einen langjährigen Dauereinsatz bei minimalem Wartungsaufwand ausgelegt.

Die neue Technologie wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) innerhalb des 6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung gefördert und vom Projektträger Jülich begleitet. Die Forschungsförderung des BMWi im Bereich Stromnetze zielt insbesondere darauf ab, die Stromnetzinfrastruktur und deren Ausrichtung auf die Einspeisung hoher Anteile erneuerbarer Energien voranzutreiben.