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Herausforderungen der Offshore-Vernetzung
Ein europäisches Konsortium erarbeitet Lösungen, um die internationale Offshore-Vernetzung technisch umzusetzen

Politik und Industrie sind sich einig: international vernetzte Offshore-Windparks mit hybrider Anbindung sind die Zukunft. Nun konkretisieren sich die Pläne für die Offshore-Vernetzung in der Nordsee und finden Eingang in deutsche und europäische Planungsprozesse. Im zweiten Teil einer Mini-Serie widmet sich der en:former den technischen Herausforderungen bei der Umsetzung und erklärt, wie ein europäisches Konsortium die bestehenden Hürden gemeinsam überwinden will.

Die Nordsee als grünes Kraftwerk Europas – das ist das Ziel der Nordsee-Anrainerstaaten Deutschland, Dänemark, Niederlande, Belgien, Norwegen, Irland, Großbritannien, Frankreich sowie Luxemburg. Gemeinsam wollen sie die Offshore-Windkraft ausbauen und hybrid vernetzen, das haben die Energieminister der Länder  mit der Unterzeichnung einer gemeinsamen Erklärung beim „North Sea Summit“ in Ostende am 24. April 2023 bekräftigt. Die „Ostend Declaration“ (Link in Englisch) schreibt die Umsetzung grenzüberschreitender Energieprojekte fest, insbesondere im Bereich der Offshore-Windkraft.

Die Offshore-Vernetzungspläne schreiten also voran. Doch eine weitere immense Herausforderung – neben den politischen und regulatorischen Diskussionen – ist die technische Seite: Die am Offshore-Ausbau beteiligten Akteure müssen jetzt bereits technologische Lösungen entwickeln, die für das Energiesystem Mitte der 2030er-Jahre benötigt werden.

„Wir müssen ein Stückweit antizipieren, wie weit wir wann mit der Entwicklung neuer Technologien sein werden oder sein müssen, um das Netz rechtzeitig effizient ausbauen zu können“, sagt Dr. Philipp Ruffing, der bei Amprion Experte für Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ, englisch: HVDC = High Voltage Direct Current) in Offshore-Projekten ist. Außerdem koordiniert er Amprions Beteiligung am EU-finanzierten Projekt InterOPERA (Link in Englisch), das ebendiese Schlüsseltechnologie-Entwicklung für die Realisierung von vernetzten HGÜ-Systemen vorantreiben will.

Transport von Offshore-Windstrom in der Nordsee

In der Nordsee werden Windparks über Cluster an das Übertragungsnetz angebunden. Die Windkraftanlagen eines Windparks produzieren Wechselstrom (Alternating Current = AC), der auf den windparkeigenen Umspannplattformen gesammelt wird. Die Umspannplattformen transformieren den Strom auf Hochspannungsniveau und leiten ihn zur Offshore-Konverter-Plattform des Übertragungsnetzbetreibers – hier wird der Strom mehrerer Windpark-Cluster gebündelt. Auf der Konverterplattform wird der Strom von Wechsel- auf Gleichstrom (Direct Current = DC) umgerichtet. Für zukünftige Projekte entfällt die windparkeigene Umspannplattform und der Strom wird direkt von den Windkraftanlagen zur Konverterplattform geleitet. Über eine Hochspannungsleitung fließt der Gleichstrom zum Netzanschlusspunkt an Land – dies gilt bei großen Entfernungen wegen der vergleichsweise geringen Übertragungsverluste als besonders effektiv. Man spricht hier von einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ). An Land wandelt eine weitere Konverterstation den Gleichstrom wieder in Wechselstrom um, um ihn ins Übertragungsnetz einzuspeisen.

Konsortium für technologische Lösungen

Um im großen Stil Offshore-Windenergie aus verschiedenen Windparks zu sammeln und über Ländergrenzen hinweg zu transportieren, braucht es große sogenannte Multi-Terminal-HGÜ-Systeme – also Offshore-Windpark-Cluster, die auf Gleichstromseite mehrere Anschlüsse („Terminals“) haben, um sie untereinander und mit den Onshore-Netzen zu verbinden. Noch sind solche Systeme auf internationaler Ebene nicht realisierbar, aber InterOPERA arbeitet daran, die technologischen Hürden aus dem Weg zu räumen. Das Ziel: verschiedene HGÜ-Systeme so miteinander zu verbinden, dass sie nahtlos zusammenwirken.

Philipp Ruffing kennt die Schwierigkeiten: „Aktuell sind die Offshore-Konverterstationen genau auf die Onshore-Konverterstationen abgestimmt, weil beide von einem Hersteller kommen. Bei einem größeren und international vernetzten HGÜ-System kann man aber nicht mehr nur auf einen Hersteller setzen – schon aus Kapazitätsgründen braucht es die Zusammenarbeit sämtlicher Hersteller, um das Vorhaben zu realisieren.“ Dafür sei es wichtig, dass die verschiedenen Modelle an Konverterstationen auch untereinander kompatibel sind – oder anders gesagt: interoperabel. Und genau darum geht es bei InterOPERA: eine Plattform zu bieten, auf der alle beteiligten Akteure – ein Konsortium von mehr als 20 Partnern aus neun europäischen Ländern – zusammenkommen können, um dieses Problem gemeinsam zu lösen.

Effizient und hybrid: das künftige Offshore-Netz

Amprion ist als einer von insgesamt acht Übertragungsnetzbetreibern als Projektpartner bei InterOPERA aktiv. „Die Netzbetreiber legen zusammen mit den Windpark-Entwicklern die Regeln fest, wie die Schnittstellen zwischen den Konverterstationen aussehen müssen. Die Hersteller wissen dann genau, welche Anforderungen das System erfüllen muss. Wenn wir das hybride Offshore-Netz dann aufbauen, können wir die Komponenten verschiedener Hersteller miteinander verbinden“, so Philipp Ruffing.

„Das langfristige Ziel ist, immer mehr Offshore-Energie effizient ins Energiesystem zu integrieren und uns europaweit bestmöglich gegenseitig zu helfen – sei es im Handel, bei der Versorgungssicherheit oder bei der Energieunabhängigkeit“, fasst Jan Teuwsen zusammen. Um das zu erreichen, sei die hybride Offshore-Vernetzung ein Erfolgsfaktor – die Frage sei, in welchem Grad. Es geht schließlich nicht allein darum, funktionierende Technologien zu entwickeln, sondern auch darum, die effizienteste Lösung zu finden und umzusetzen.

Bildnachweis: © Amprion GmbH

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