Smart Grid – EnergieVerteilung und NetzSteuerung

Supraleitende Kabel und Strombegrenzer für die Energieverteilung in Ballungsgebieten

Systemlösung AmpaCity
Die RWE Deutschland installiert 2013 gemeinsam mit dem Kabelhersteller Nexans sowie mit wissenschaftlicher Begleitung durch das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Stromnetz der Essener Innenstadt das derzeit längste supraleitende Kabel der Welt. Mit dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten Projekt wird weltweit eine Vorbildfunktion bei der Weiterentwicklung der Stromnetze in Großstädten übernommen.

So sieht das Supraleiterkabel aus

Der Endverschluss schließt das Kabel ab

Der Strombedarf wird in Ballungsregionen in Zukunft noch schneller wachsen als bisher. Daher sind Leitungen mit höherer Übertragungskapazität erforderlich, die gleichzeitig nicht mehr Platz in Anspruch nehmen als bisher. Bereits heute wird es unter den Straßen in Innenstädten vielerorts eng: Um dort zusätzliche Stromkabel zu legen, wären umfangreiche und extrem teure Bauarbeiten erforderlich. Doch auch über der Erde sind neue Konzepte gefordert: Hier nehmen Hochspannungsleitungen und Umspannanlagen große zentrumsnahe Flächen in Anspruch, die für die Stadtentwicklung sinnvoll genutzt werden könnten. Eine aktuelle Studie unter Federführung des KIT, die im Vorfeld des Projekts „AmpaCity“ durchgeführt wurde, zeigt, dass sich vier von insgesamt zehn innerstädtischen Umspannanlagen in Essen einsparen lassen. Das rund einen Kilometer lange Supraleiterkabel verbindet zwei 110-kV-Umspannanlagen und überträgt bei gleichem Durchmesser circa fünfmal mehr Strom als ein konventionelles Kabel. Das neue Kabelsystem verursacht praktisch keine elektrischen Übertragungsverluste, keine Wärmeabstrahlung und keine magnetischen Felder. Es kann damit in bereits bestehenden Kabelschächten verlegt werden und ein Betrieb in direkter Nähe z. B. zu empfindlichen Datenkabeln ist ohne Beeinflussung möglich. Mit „AmpaCity“ stellt das Projektkonsortium eine Systemlösung vor, die ökonomisch und im Hinblick auf die Versorgungssicherheit überzeugt: In das Elektrizitätsnetz der Essener Innenstadt wird ein System integriert (10 kV, 40 MW), das ein supraleitendes Drei-Phasen-Wechselstromkabel mit zwei Endverschlüssen und einer Verbindungsmuffe sowie einen ebenfalls supraleiterbasierten Strombegrenzer als Komponenten enthält. Sie werden ein 110-kV-Kabelsystem gleicher Kapazität ersetzen. Zugleich schaffen die Projektpartner die Voraussetzungen für eine hohe Ausfallsicherheit, da das Kabel in Verbindung mit einem Strombegrenzer bei Netzstörungen nicht durch Fehlerströme überlastet werden kann. Der für das Essener Pilotprojekt vorgesehene Kabeltyp ist besonders kompakt aufgrund seines konzentrischen Aufbaus. Kühlkreislauf, Leiterschichten und Kupferschirmung befinden sich in einem doppelwandigen, super-isolierten Vakuumbehälter aus gewelltem, flexiblem Edelstahlrohr. Für den Betrieb des Kabelkühlsystems ist lediglich eine kompakte Station an einem Endpunkt der Kabelstrecke erforderlich. Beim KIT entsteht eine neuartige Experimentierplattform, an der relevante Kabelparameter wie Geometrie, Verseilung, Stromstärken, Isolierung und Material variiert werden können und eine Fülle an neuen Erkenntnissen für zukünftige Anwendungen erwartet wird. Die Legung im Innenstadtbereich mit Kreuzungen wichtiger Hauptverkehrsstraßen und Straßenbahnanlagen sowie starker Trassenbelegung erforderte eine sehr fundierte Planung und Projektierung. Der Startschuss für die Bauarbeiten in der Innenstadt von Essen fällt im April 2013 durch die Westnetz, den neuen Verteilnetzbetrieb der RWE Deutschland. Zeitgleich, nach erfolgreichem Abschluss der Typprüfung, beginnt die Kabelfertigung. Nach der für das dritte Quartal 2013 geplanten Inbetriebnahme wird in einem zweijährigen Feldversuch unter realen Netzbedingungen die Eignung für den Einsatz dieser Technologie auf breiter Basis gezeigt.

Kontaktdaten/Unternehmen:
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Neue Technologien
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Reeser Landstraße 41
46483
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frank.merschel@rwe.com

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Leiter Qualität und Regelsetzung
thomas.niemand@westnetz.de