Offshore-Windenergie 27.08.2013, 13:48 Uhr

Siemens setzt auf neue VSC-Technologie mit niedrigem Übertragungsverlust

Aufschwung für die Offshore-Windenergie: Bei vier geplanten Offshore-Plattformen, die Energie aus Windparks in der Nordsee ans Festland schicken sollen, setzt Siemens bei der Übertragung ans Festland auf eine neue VSC-Technologie. Diese sorgt für hohe Netzsicherheit und einen niedrigen Übertragungsverlust von unter vier Prozent. Die erste Plattform, HelWin1, wird derzeit in den Gewässern nordwestlich von Helgoland installiert und ab 2014 vom Auftraggeber Tennet in Betrieb genommen. 

Nach ihrem Anschluss wird die Konverterplattform HelWin1 die Windparks "Nordsee Ost" und "Meerwind" ans Festland anbinden. Sie wird den in den Windparks gewonnen Strom mit einem Volumen von bis zu 576 Megawatt Leistung in Gleichstrom umwandeln und via Seekabel an das 85 Kilometer entfernte deutsche Festland weiterleiten.

Nach ihrem Anschluss wird die Konverterplattform HelWin1 die Windparks "Nordsee Ost" und "Meerwind" ans Festland anbinden. Sie wird den in den Windparks gewonnen Strom mit einem Volumen von bis zu 576 Megawatt Leistung in Gleichstrom umwandeln und via Seekabel an das 85 Kilometer entfernte deutsche Festland weiterleiten.

Foto: Siemens

Im Zuge der Energiewende plant die deutsche Bundesregierung den Ausbau der Offshore-Leistung von heute 200 Megawatt auf zehn Gigawatt bis 2020. Eine der größten Herausforderungen wird darin bestehen, Strom aus den Windparks verlustarm an Land zu bringen. Siemens setzt dabei auf eine neue VSC-Technologie, die Energieschwankungen ausgleicht und somit die Netzsicherheit erhöht. Zum Einsatz kommt sie unter anderem in der neuen Offshore-Plattform HelWin1, die der Auftraggeber Tennet im Jahr 2014 in Betrieb nehmen will.

Mehrere in den Windparks Nordsee Ost und Meerwind verteilte Umspannplattformen transformieren die Windenergie der Turbinen auf höhere Wechselspannung. Anschließend wandelt sie die HGÜ-Plattform HelWin1 (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) in verlustarmen Gleichstrom um. Ab einer Kabellänge von 80 Kilometern ist dieser Schritt notwendig, da Verluste während des Transports an die Küste andernfalls zu groß wären. Im nordwestlich von Hamburg gelegenen Büttel konvertiert eine Landstation von Siemens den Gleichstrom wieder in Wechselstrom und speist ihn in das deutsche Stromnetz ein. Die Plattform ist voll automatisiert und lässt sich von Land aus überwachen und steuern. Kameras und Sensoren ermöglichen dabei ein vollständiges Bild des Betriebszustands. Insgesamt wird HelWin1 mit einer Leistung von 576 Megawatt (576 Millionen Watt) mehr als 500 000 Haushalte ab 2014 mit Windstrom versorgen. 

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Neue VSC-Technologie senkt Übertragungsverlust auf unter vier Prozent 

HelWin1 leitet den Gleichstrom über ein Seekabel an das 85 Kilometer entfernte deutsche Festland. Dabei kommt HVDC Plus, ein Multilevel-VSC-System, zum Einsatz: Diese modulare, mehrschichtige VSC-Technologie (Voltage Source Converter) sorgt für eine fast ideal sinusförmige Wechselstrom-Wellenform und eine geglättete Gleichspannung auf der Übertragungsstrecke. Das macht den Einbau von harmonischen Filtern und Hochfrequenzfiltern nahezu überflüssig. Der Übertragungsverlust der Verbindung liegt bei weniger als vier Prozent. Zudem können sich die Anlagen dank der neuen Technologie selbst stabilisieren. Bei Energieschwankungen, die bei der Erzeugung mittels Windkraft auftreten, wird so die Netzsicherheit erhöht. 

Offshore-Plattform HelWin1 ist in endgültiger Position verankert

Die Unterkonstruktion derOffshore-Plattform HelWin1hatte Siemens bereits im Juni auf dem Meeresboden in 23 Meter Tiefe installiert. Sie besteht aus zehn Stahlpfeilern, 3,2 Meter im Durchmesser und bis zu 100 Meter lang. Nun haben die Experten, nach sieben Transporttagen auf See und vier Installationstagen vor Ort, die Plattform am 23. August auf ihrer endgültigen Position nordwestlich der Insel Helgoland verankert.

Die Offshore-Plattform HelWin1 wird auf einer Unterkonstruktion installiert. Diese wiegt allein 1000 Tonnen. Sie hat bereits im Juni die Werft verlassen und wurde mit zehn Stahlpfeilern in der dort 23 Meter tiefen Nordsee verankert.

Die Offshore-Plattform HelWin1 wird auf einer Unterkonstruktion installiert. Diese wiegt allein 1000 Tonnen. Sie hat bereits im Juni die Werft verlassen und wurde mit zehn Stahlpfeilern in der dort 23 Meter tiefen Nordsee verankert.

Quelle: Siemens

Ein erheblicher Kraftaufwand liegt hinter ihnen. Denn HelWin1, hergestellt vom Unternehmen Nordic Yards in einer Werft in Wismar, wiegt mit 12 000 Tonnen mehr als 20 Airbus A380 Flugzeuge. Mit 75 Meter Länge, 50 Meter Breite und 27 Meter Höhe entspricht die Grundfläche mehr als der Hälfte eines Fußballfeldes. Als Schutz vor Jahrhundertwellen befindet sich die Plattform zudem 22 Meter über dem Meeresspiegel.

Derzeit sind rund 100 Mitarbeiter vor Ort tätig. Sie entfernen Transportsicherungen und kümmern sich um den Anschluss des gebündelt verlegten Seekabels, über das zukünftig Gleichstrom mit 250 Kilovolt Spannung fließen wird. Jedes der beiden etwa elf Zentimeter dicken und mit einer Stahlseil-Armierung versehenen Kabel wiegt pro Meter etwa 30 Kilogramm und verfügt über einen 3,5 Zentimeter starken Kupferleiter. Die Kabeltrasse verläuft über 85 Kilometer im Meer und 45 Kilometer an Land.

Siemens realisiert drei weitere Nordsee-Netzanbindungen

Mitte 2010 hatte der Netzbetreiber Tennet Siemens und den italienischen Kabelspezialisten Prysmian mit der Offshore-Netzanbindung HelWin1 beauftragt. Insgesamt realisiert dieses Konsortium noch drei weitere Nordsee-Netzanbindungen: HelWin2 vor Helgoland, BorWin2 vor Borkum und SylWin1 vor Sylt. Die Übertragungskapazität dieser Projekte beläuft sich auf insgesamt 6,2 Gigawatt Strom aus erneuerbarer Energie. Lex Hartmann, Mitglied der Geschäftsführung von Tennet, erklärt: „Damit trägt Tennet dazu bei, dass Offshore-Windenergie einen bedeutenden Anteil an der Energiegewinnung der Zukunft haben kann.“

Am Installationsort, 20 Kilometer nordwestlich der Küste Helgolands, werden die Stahlpfeiler im Meeresboden verankert. Mit ihrer Länge von bis zu 100 Metern sind sie so groß wie das Londoner Wahrzeichen Big Ben und stellen sicher, dass die Plattform fest verankert ist.

Am Installationsort, 20 Kilometer nordwestlich der Küste Helgolands, werden die Stahlpfeiler im Meeresboden verankert. Mit ihrer Länge von bis zu 100 Metern sind sie so groß wie das Londoner Wahrzeichen Big Ben und stellen sicher, dass die Plattform fest verankert ist.

Quelle: Siemens

Bei der Eröffnung des größten deutschen Meereswindparks Bard Offshore 1 vor Borkum erklärte Bundeswirtschaftsminister Philipp Rösler (FDP) unterdessen am vergangenen Montag, dies sei der Beweis, dass die technischen Herausforderungen der Offshore-Windindustrie zu meistern seien. „Das ist alles made in Germany und bietet enorme Chancen“, sagte Rösler. Für das Projekt gingen rund 100 Kilometer nordwestlich der Insel Borkum 80 Anlagen in Betrieb, die mit einer Leistung von 400 Megawatt den Jahresstrombedarf von mehr als 400 000 Haushalten decken. Der Windpark liefert derzeit 75 Prozent des deutschen Offshore-Stroms. 

Ein Beitrag von:

  • Patrick Schroeder

    Patrick Schroeder arbeitete während seines Studiums der Kommunikationsforschung bei verschiedenen Tageszeitungen. 2012 machte er sich als Journalist selbstständig. Zu seinen Themen gehören Automatisierungstechnik, IT und Industrie 4.0.

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