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Hochspannungsgleichstromübertragung

COPYRIGHT TEXT & BILDER: Michael Bockhorst

Die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) verwendet Gleichstrom bei einer Spannung von ca. 1 Million Volt zum Stromtransport. Sie wird eingesetzt

  • zur Ankopplung zwischen verschiedenen Netzen
  • zum Ferntransport von Strom (mehrere 100 km / 1000 km)

Konvertierung des Stroms

Die Kraftwerke erzeugen im allgemeinen Wechselstrom, der über Transformatoren in höhere Spannungen umgewandelt wird. Der Ferntransport bei hohen Spannungen verringert die Leitungsverluste deutlich. Auf der Verbraucherseite wird der Strom wieder in niedrigere Spannungen umgewandelt. Mit den klassischen Transformatoren kann ausschließlich Wechselstrom auf ein anderes Spannungsniveau konvertiert werden.

Moderne Leistungselektronik erlaubt die Umwandlung von Wechselspannungen in Gleichspanunng und umgekehrt. Dadurch ist es möglich, einerseits zwei Netze aneinander anzukoppeln, die unterschiedliche Netzfrequenzen besitzen. Dazu wird der Wechselstrom eines Netzes (z.B. mit 50 Hertz Netzfrequenz) in Gleichsstrom umgewandelt, der Gleichstrom mit einer 2. Leistungselektronik wieder in Wechselstrom (z.B. mit 60 Hertz) umgewandelt.

Genauso kann man mit dem Gleichsstrom eine große Entfernung überbrücken. Dies geschieht effizienter als mit Wechselstrom.

Effizienzgewinn des Stromtransports mit HGÜ

Die Stromübertragung mit Gleichstrom hat verschiedene Vorteile:

  • Bei Wechselstrom muss die Isolation (1) so optimiert werden, dass die dielektrischen Verluste minimal sind, (2) auf das ca. 1.42-fache der Nennspannung ausgelegt sein.
    ? Die Kabel sind kostengünstiger herzustellen.
  • Im Vergleich zu Drehstrom muss nur 1 Kabelpol, ggf. eine Rückleitung vorgesehen werden, statt 3 Pole und ggf. eine Rückleitung
    ? Auch dies vergünstigt das Kabel
  • Kein Skin-Effekt bei Freileitungen
    ? der Leitungsquerschnitt kann besser ausgenutzt werden.
  • Keine Korona-Entladung
    ? Geringere Leitungsverluste.

Trotz der im Vergleich zum Wechselstrom-Transport aufwendigeren Konversion bei der HGÜ führen die deutlich geringeren Transportverluste und Kabelkosten zu geringeren Gesamtkosten.

Kontinentale und Globale Verbundnetze

Die HGÜ zeichnet sich durch Verluste von ca. 3 Prozent pro 1000 Kilometer Übertragungsstrecke aus. Sie ermöglicht

  • z.B. den Transport von Solarstrom aus sonnenreichen Wüstengegenden in weniger sonnenreiche Gegenden (siehe auch den Artikel zum DESERTEC-Projekt)
  • den Aufbau eines globalen Verbundnetzes

Ein weiträumiger Transport von Strom ist eine der Grundvoraussetzungen für die erweiterte Nutzung erneuerbarer Energien zur Stromerzeugung: Irgendwo auf der Erde scheint immer die Sonne, irgenwo weht immer der Wind. Eine Alternative zur weiträumigen Energieverteilung ist die href=energiespeicherung.html>Energiespeicherung, z.B. in Batterien -- ausreichend skalierbare Stromspeicher für große Energiemengen stehen jedoch derzeit (2009) noch nicht zur Verfügung.

2009-12-19 INIT (nach einer Diskussion in A.OG1.1.15, Danke an Markus, Stefan und Michael für die Frage ;-) )


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