Für Deutschlands größten Netzknoten nimmt Amprion die größten Phasenschieber der Welt in Betrieb. Sie sind ein wichtiges Stellglied im Übertragungsnetz, damit die Energiewende gelingt. Möglich machen das aber erst die Hochleistungsstufenschalter von MR.
Felder, Wiesen und Weiden – die Region um die niedersächsische Stadt Lingen im Nordwesten Deutschlands unweit der niederländischen Grenze ist ländlich geprägt und vergleichsweise dünn besiedelt. Und doch werden hier schon heute Strommengen bewegt, die ausreichen, um Millionenmetropolen mit Energie zu versorgen. Schon bald wird noch mehr Strom durch die Gegend fließen: Der Übertragungsnetzbetreiber Amprion baut nämlich ein paar Kilometer südlich von Lingen die Umspann- und Schaltanlage Hanekenfähr bis 2028 zum größten Netzknoten Deutschlands aus.
200 Millionen Euro investiert das Unternehmen in das Megaprojekt. Entsprechend gewaltig sind die Dimensionen der Anlage: 24 Hektar groß ist sie, eine Fläche, auf der der Petersdom in Rom rund 15-mal Platz fände. Das Umspannwerk liegt schon jetzt auf einem sehr stark ausgelasteten Korridor der Nord-Süd-Trasse im Stromübertragungsnetz von Amprion. Energie aus neun Offshore-Windkraftanlagen landet im Umspannwerk, das es weiter in die Industriezentren im Süden schickt. In wenigen Jahren kommen mit den neuen Anschlüssen BorWin4 und DolWin4 nochmals 1,8 Gigawatt Offshore-Windenergie aus der Nordsee dazu. Der Standort trägt somit maßgeblich dazu bei, dass die Energiewende in Deutschland gelingt.
„Man kann sagen, dass der VACUTAP® VRL® ein Enabler für die gesamte technische Lösung ist.“
Dr. Daniel Eichhoff, Amprion
Um die immer höheren Energieflüsse zu beherrschen und das Netz stärker auslasten zu können, installierte Amprion in Hanekenfähr zwei Phasenschiebertransformatoren. Die Betriebsmittel ermöglichen die Steuerung von Stromflüssen und tragen dazu bei, Überlastungen im Netz zu vermeiden, wie sie durch die Einspeisung volatiler Energieerzeuger immer häufiger entstehen. Schon allein ihr Äußeres zeigt, wie groß ihre Aufgabe ist: 30 × 26 × 11 Meter messen sie jeweils und sind sagenhafte 905 Tonnen schwer. Nicht minder beeindruckend sind die technischen Daten: 400 Kilovolt Bemessungsspannung, 2.500 Megavoltampere maximale Durchgangsleistung und 3.600 Ampere maximaler Dauerstrom – leistungsstärkere Phasenschiebertransformatoren hat die Welt bislang nicht gesehen.
Das Megaprojekt
In Lingen-Hanekenfähr baut der Übertragungsnetzbetreiber Amprion die bestehende Schalt- und Umspannanlage zum leistungsstärksten Netzknoten Deutschlands aus und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Die Anlage trägt bereits heute zu einem sicheren Stromtransport von umweltfreundlichem Offshore-Windstrom aus der Nordsee bei. Ab 2028 kommt mit der Anbindung von BorWin4 und DolWin4 noch mehr Windstrom dazu. Mit den leistungsstärksten Phasenschiebertransformatoren der Welt hat sich Amprion darauf vorbereitet.
Dr. Daniel Eichhoff leitet bei Amprion den Bereich Stationstechnologie und HGÜ (Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung) und ist in dieser Funktion auch für die Beschaffung von Sonderbetriebsmitteln wie den Phasenschiebertransformatoren verantwortlich. Eigentlich ist er es gewohnt, große Infrastrukturprojekte zu stemmen, doch die Dimensionen beeindrucken auch ihn: „Was mich besonders fasziniert, ist die Ausnutzung des technisch möglichen Grenzbereichs: Diese Leistungsgrößen in einer Zwei-Kessel-Bauweise sind ein absolutes Novum.“ Denn dass die Phasenschiebertransformatoren überhaupt so gebaut werden konnten, ist keine Selbstverständlichkeit. „Ohne die Laststufenschalter von MR hätte der Transformator nicht so realisiert werden können, wie wir uns das gewünscht haben.“
Maximale Verfügbarkeit
Amprion wollte eine hohe Verfügbarkeit und einen geringen Wartungsaufwand für den Stufenschalter. Deshalb war von Anfang an klar, dass die wartungsarme Vakuumtechnologie zum Einsatz kommen soll. Dr. Eichhoff erklärt: „Die Phasenschiebertransformatoren sind in Schallschutzgehäusen untergebracht. Um den Laststufenschaltereinsatz für die Wartung herauszuziehen, müsste das Dach erst einmal abgenommen werden. Das ist aufwendig. Ein geringer Instandhaltungsaufwand ist uns jedoch sehr wichtig.“ Aber nicht nur, weil die Wartung allein schon sehr teuer ist, sondern auch, weil jeder Stillstand sehr viel Geld kosten kann. Denn eine zentrale Funktion des Phasenschiebers ist es, sogenannte Redispatchkosten zu vermeiden. Die fallen immer dann an, wenn im Netz weniger Strom übertragen werden kann, als der Markt zwischen Erzeugern oder den Abnehmern verlangt.
Starke Partner: Dr. Daniel Eichhoff (l.) von Amprion und MR-Geschäftsführer Wilfried Breuer direkt am Phasenschiebertransformator, der nur dank der sehr engen Zusammenarbeit beider Unternehmen realisiert werden konnte.
„Wir können mit dem Phasenschieber viel mehr Strom transportieren als in einem rein passiven Netz und kommen damit also erst viel später in den Bereich, wo wir mit Redispatchmaßnahmen eingreifen müssen“, so Eichhoff. Amprion spart auf diese Weise 36 Millionen Euro pro Jahr. Jeder Ausfall der Phasenschiebertransformatoren geht deshalb mit enormen Verlusten einher. Das Problem war nur: Zum Zeitpunkt der Anfrage bei MR gab es einen solchen Laststufenschalter in dieser Leistungsklasse noch gar nicht. Bisher war mit der Vakuumtechnologie bei einem Bemessungsstrom von 2.600 Ampere Schluss. Doch das reicht längst nicht aus, um einen derart großen Phasenwinkel zu realisieren, wie ihn Amprion sich wünschte: „Unsere Netzsimulationen haben ergeben, dass wir Stellwinkel von 20 Grad brauchen, um überhaupt einen entsprechenden Effekt auf die Lastflussverteilung im Netz zu bekommen.“
Die Ingenieure bei MR mussten also auch hier an die Grenzen gehen und einen neuen Stufenschalter entwickeln. Kein einfaches Unterfangen, denn trotz der hohen Leistung durfte der Bauraum nicht wesentlich größer werden. Wilfried Breuer, Geschäftsführer bei MR, sagt dazu: „Die Entwicklung des Stufenschalters war herausfordernd.“ Doch den Ingenieuren bei MR ist das Meisterstück gelungen: Der VACUTAP® VRL® kann den geforderten Bemessungsstrom von knapp 3.000 Ampere sogar noch um 200 Ampere toppen und dank der hohen Schaltleistung von bis zu 10.000 Kilovoltampere ist es möglich, einen hohen Phasenwinkel zu realisieren.
Ohne erzwungene Stromteilung
Doch das sind nicht die einzigen Highlights: Trotz ihrer gewaltigen Ausmaße sind die Phasenschiebertransformatoren für Amprion noch vergleichsweise kompakt. Möglich wird das, weil der VACUTAP® VRL® ohne erzwungene Stromteilung auskommt. Dadurch sind die Wicklungen weniger komplex und zusätzliche Verbindungen zwischen dem Serien- und dem Erregertransformator, aus denen ein solcher Phasenschieber besteht, können entfallen.
„Der VACUTAP® VRL® ermöglicht optimierte Betriebskosten für die Betreiber und auch für die Transformatorhersteller.“
Wilfried Breuer, Geschäftsführer MR.
Ein wichtiger Nebeneffekt: Weniger Verbindungsaufwand bedeutet auch weniger potenzielle Schwachstellen. Das wirkt sich ebenfalls positiv auf die Verfügbarkeit der Phasenschiebertransformatoren aus. Breuer fasst die Vorteile so zusammen: „Der VACUTAP® VRL® ermöglicht ein geringeres Ölvolumen, ein geringeres Transportgewicht, einen geringeren Wartungsaufwand und somit optimierte Betriebskosten sowohl für die Betreiber als auch für die Transformatorhersteller.“ Für Dr. Eichhoff steht fest: „Der VACUTAP® VRL® ist ein Enabler für die gesamte technische Lösung.“
Hochleistungstransformatoren sind die Zukunft
Die Giganten im Umspannwerk in Hanekenfähr sollen bei Amprion nicht die einzigen bleiben: „Stand jetzt planen wir insgesamt fünf Stationen mit je zwei Phasenschiebertransformatoren, die bis 2030 ans Netz gehen sollen“, so Eichhoff. Und in allen schalten die VACUTAP® VRL®. Der Trend zu immer größeren Transformatoren ist dabei nicht nur ein Phänomen im Übertragungsnetz von Amprion. Überall auf der Welt muss immer mehr Energie bewegt werden, weil die Elektrifizierung immer weiter voranschreitet. Um höhere Ströme über lange Strecken zu transportieren, Energieströme zu steuern, Blindleistung zu kompensieren oder energieintensive Industriezweige zu versorgen, sind daher immer leistungsfähigere Betriebsmittel mit entsprechend starken Laststufenschaltern gefragt.
Der leistungsstärkste Vakuumstufenschalter der Welt
Spezielle Schutzeinrichtungen wie das VACUTAP® Advanced Flux Control System oder VACUTAP® Advanced Control System machen den Stufenschalter maximal betriebssicher.
