Freileitung at RWTH Aachen

Unterschiedliche Anforderungen der Netznutzer

• Trade-Off zwischen Verlustleistungen und Aufwand für höhere Spannungen (z.B.

Isolationsaufwand)

◦ Übertragung über große Entfernungen mit höheren Spannungen → geringere Verluste

◦ Übertragung mit niedrigen Spannungen → Isolationsaufwand geringer , da geringerer

Strom→ Kosten geringer

• Natürlicher Betrieb: Übertragung mit natürlicher Leistung

• Übernatürlicher Betrieb: Übertragung mit Leistung kleiner als natürlicher Leistung

• Unternatürlicher Betrieb: Übertragung mit Leistung größer als natürliche Leistung

• Kosten: Freileitungen günstiger als Kabel → weite Strecken im Übertragungsnetz

◦ Freileitungen: 1 Mio. €/km

◦ Kabel: 3-10 Mio. €/km

• Akzeptanz der Bevölkerung → Erdkabel im städtischen Bereich

• Technisch: Erdkabel im Übertragungsnetz kann man nur für wenige 10km bauen, da Erdkabel

wie ein Kondensator wirkt (Kondensator wird also mit 50Hz ständig auf- und entladen → es

fließt ständig ein sehr hoher Ladestrom in das Kabel hinein) → Kabel hat allerdings einen

maximalen Betriebsstrom → wenig Wirkleistung → Kabel wird daher als Verbindungsstück

genutzt

◦ technischer Aspekt spielt im Verteilnetz nicht so eine große Rolle, da die Spannungen hier

geringer sind (P = U I = R I²)

• Im Verteilnetz: typische Kabellängen von wenigen Kilometern; Vorteil: Kabel unterirdisch

verlegen

◦ bei Erdkabeln kann man einen dickeren Querschnitt des Leiters wählen → geringere

ohmsche Verluste

• Vermaschtes Netz im Übertragungsnetz: damit (n-1)-Sicherheit gewährleistet wird

• Ringnetzstruktur in der Mittelspannung: Versorgung des Verbrauchers von zwei Seiten eines

Rings → lokale Einschränkungen von Versorgungsunterbrechungen → Ringnetz ist mit weniger

Aufwand zu bauen als ein vermaschtes Netz

• Strahlennetz in der Niederspannung: Von der Ortsnetzstation strahlenförmig zu einzelnen

Straßen (wo Verbraucher sind) → Fehlerfall würde zu einem Ausfall einer ganzen Straße/eines

Strangs führen

◦ Warum keine vermaschte Struktur: man müsste mehr Kabel verlegen und mehr

Schalttechnik installieren → zu teure

• Höchstspannungsnetz: Energieübertragung über weite Strecke

• Mittelspannungsnetz:

◦ Industriekunden, die direkt an die Mittelspannung angebunden sind

◦ Stromverteilung im städtischen Bereich → Mittelspannungsringnetze

• Niederspannungsnetz: Anschluss kleinerer Verbraucher

• Laut Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) müssen seit 1999 die Stromerzeugung und der

Netzbetrieb voneinander getrennt werden → Netzbetreiber und Kraftwerksbetreiber sind

organisatorisch getrennt

• Wesentliche Aufgaben des Netzbetreibers:

◦ Instandhaltung und ggf. Netzausbau

◦ Messen von Stromeinspeisung und Stromentnahme (Wer, Wann, Wie Viel?)

◦ Einhaltung der Grenzwerte für Spannung und Frequenz

• Überhang in Norddeutschland aufgrund der hohen Windenergieeinspeisung und weiterer

neuer thermischer Kraftwerke in Norddeutschland

• Große Verbrauchsschwerpunkte in Süddeutschland → geografische Trennung von

Erzeugung und Verbrauch

• konsequente Ertüchtigung und Höherauslastung des vorhandenen Transportnetzes in Nord-Süd-

Richtung bis zur Kapazitätsgrenze

• Ausgleich von konjunkturellen/klimatischen Unsicherheiten

• gemeinsame Reservehaltung (für Kraftwerks- und Netzstörungen)

• Ausgleich von Leistungsüberschüssen/ -unterschüssen in außergewöhnlichen

Versorgungssituationen (Energiemangel)

• kurz- bis mittelfristige Stromlieferung zur Erzeugungsoptimierung (Kostensenkung)

• Mit der Größe des Netzes steigt die Qualität, Sicherheit, Wirtschaftlichkeit, Auslastung und der

Energieaustausch des Netzes, und es fällt Reservebedarf, Kosten, Störanfälligkeit,

Energieträgerabhängigkeit

• Natürlicher Betrieb: Übertragung mit natürlicher Leistung

• Übernatürlicher Betrieb: hoch ausgelastete Leitung → wirkt induktiv → Zuschaltung von

Kondensatoren zur Reduktion des Spannungsfalles entlang der Leitung → Blindleistungsbedarf

decken

• Unternatürlicher Betrieb: schwach ausgelastete Leitung → wirkt kapazitiv → Zuschaltung

von Drosseln/Spulen → Blindleistung muss eingesaugt werden