www.energie-lexikon.info, enlex.info
RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Hochspannungs-Gleichstromübertragung

<<<  |  >>>  |  Feedback

Akronym: HGÜ, HVDC

Definition: die Übertragung hoher elektrischer Leistungen mit Hilfe von Gleichstrom bei hoher elektrischer Spannung

Englisch: high-voltage direct current transmission (HVDC)

Kategorien: elektrische Energie, Grundbegriffe

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 26.09.2011; letzte Änderung: 12.07.2015

Die Übertragung hoher elektrischer Leistungen (z. B. aus einem großen Kraftwerk) mit Kabeln erfordert die Verwendung sehr hoher elektrischer Spannungen (außer wenn die Übertragungsstrecke sehr kurz ist). Sonst würde die hohe Leistung nämlich eine sehr hohe Stromstärke verlangen, und diese würde ein enorm dickes Kabel nötig machen, um die Verluste durch den elektrischen Widerstand des Kabels (die ohmschen Verluste) gering zu halten.

Eine Hochspannungsleitung kann nun auf zwei verschiedene Weisen betrieben werden:

Im letzteren Fall spricht man von Hochspannungs-Gleichstromübertragung.

Gleichrichter und Umrichter

In der Regel wird die zu übertragende elektrische Energie zunächst als Wechsel- bzw. Drehstrom gewonnen – meist im Generator eines großen Kraftwerks, der praktisch nie direkt Gleichstrom liefert. Deshalb muss zunächst mit Hilfe eines Gleichrichters Gleichstrom hergestellt werden, um die Hochspannungs-Gleichstromleitung speisen zu können.

Am Ende der Leitung muss die Energie häufig wieder in ein Wechselspannungsnetz eingespeist werden. Hierfür ist ein Umrichter (eine Art von Stromrichter) nötig. Dieser ist technisch aufwendiger als ein Gleichrichter. Jedoch ist dies für moderne Leistungselektronik heute kein Problem mehr; selbst Leistungen im Gigawatt-Bereich können zu vertretbaren Kosten und mit recht geringen Energieverlusten (deutlich unter 2 % für Gleichrichter und Umrichter zusammen) umgeformt werden.

Die Gleichrichter und Umrichter befinden sich in sogenannten Stromrichterstationen oder Konverterstationen am Anfang und Ende der HGÜ-Leitung. Diese Stationen enthalten auch Einrichtungen zur Steuerung und zur Beherrschung von Störfällen.

Symmetrische und unsymmetrische Übertragung

Es ist üblich, HGÜ mit symmetrischen Systemen durchzuführen. Hier werden zwei Leiter verwendet, von denen jeder die halbe Nennspannung gegen Erde führt, aber mit gegensätzlichen Vorzeichen. Wenn beide Kabel getrennt in der Erde liegen, muss jedes nur für die halbe Nennspannung isoliert werden.

Es wurden aber bei Seekabeln (z. B. beim Baltic Cable) auch unsymmetrische (monopolare) Systeme mit nur einem Leiter installiert, der die volle Spannung gegen Erde hatte. Der Rückleiter wurde ersetzt durch das Seewasser, angeschlossen über zwei großflächige Elektroden. An diesen Elektroden finden dann Elektrolyseprozesse statt, die zur Bildung von giftigem Chlorgas an der Anode und von ätzendem Natriumhydroxid an der Kathode führen. Die Umweltbelastung dürfte aber moderat sein, da das Chlorgas und das Natriumhydroxid bei großflächigen Elektroden stark verdünnt anfallen. Bei späterem Ausbau zu einem bipolaren Kabel (durch Zufügen eines Rückleiters) lässt sich die übertragene Leistung verdoppeln.

Vor- und Nachteile der Hochspannungs-Gleichstromübertragung

Die Vorteile der HGÜ bestehen im Wesentlichen darin, dass diverse Nachteile der Wechselstromübertragung vermieden werden:

Anderseits weist die HGÜ folgende Nachteile auf:

Beispiele für Anwendungen der Hochspannungs-Gleichstromübertragung

Die Hochspannungs-Gleichstromübertragung ist besonders vorteilhaft, wenn sehr lange Leitungen realisiert werden müssen. Beispielsweise werden in China rund 5 GW Leistung aus mehreren Wasserkraftwerken in der Provinz Yunnan mittels HGÜ in die fast 1500 km entfernte bevölkerungsreiche und stark industrialisierte Provinz Guangdong transportiert.

In Europa wurden bisher vor allem Seekabel mit HGÜ realisiert, beispielsweise das Kabel NorNed zwischen Norwegen und den Niederlanden. Durch den massiven Ausbau der erneuerbaren Energien, insbesondere der Windenergie, entsteht ein zusätzlicher Bedarf für Leitungskapazitäten über größere Entfernungen, um die so gewonnene Energie konsequent nutzen zu können. Es ist vorgesehen, dass für diesen Zweck auch vermehrt Freileitungen (sowie zusätzliche Seekabel) mit HGÜ-Technik realisiert werden. Ebenfalls interessant wäre die stärkere Anbindung norwegischer Pumpspeicherkraftwerke an Mitteleuropa. Weiter gehende Pläne für ein europäisches Supergrid würden sogar massive Leitungskapazitäten vorsehen, um zukünftige große Windparks und solarthermische Kraftwerke in Nordafrika sowie Speicherkraftwerke in Island in einen großen Verbund zu integrieren. Die erheblichen Kosten könnten sich leicht bezahlt machen durch stark verminderten Bedarf für elektrische Energiespeicher und durch die dann mögliche vermehrte Platzierung von Kraftwerken für erneuerbare Energie an optimalen Standorten.

Obwohl die HGÜ-Technik besonders für die Übertragung sehr hoher Leistungen (hunderte von Megawatt oder mehr) entwickelt wurde, ist sie in manchen Fällen auch für kleinere Leistungen von unter 100 MW interessant – insbesondere wenn die Nachteile der Wechselstromübertragung wesentlich wären, etwa bei Untersee-Leitungen für Offshore-Windparks oder bei der Verbindung zweier nicht synchronisierter Wechselstromnetze.

Gleichstromkurzkupplungen

In manchen Fällen geht es nicht um nennenswerte Übertragungsdistanzen, sondern nur um die Vorteile der entfallenden Notwendigkeit der Netzsynchronisation. Hier kommen sogenannte Gleichstromkurzkupplungen zum Einsatz, mit denen beispielsweise der Energieaustausch zwischen verschiedenen, nicht synchron laufenden Übertragungsnetzen möglich ist.

Umrüstung von Stromtrassen auf HGÜ

Es ist möglich, Stromtrassen ganz oder teilweise von der konventionellen Drehstrom-Übertragung auf Hochspannung-Gleichstromübertragung umzustellen. Dazu werden einfach einzelne Leiterseile mit Gleichstrom betrieben, ohne an den Strommasten etwas ändern zu müssen. Die Übertragungskapazität einer Trasse kann auf diese Weise erheblich gesteigert werden, beispielsweise um 30 oder gar 50 %, in manchen Fällen sogar noch mehr.

Siehe auch: Hochspannungsleitung, Gleichstrom, Wechselstrom, Stromnetz, Gleichrichter, Umrichter
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, Grundbegriffe

Kommentare von Lesern

Hier können Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung vorschlagen. Über die Annahme wird der Autor des RP-Energie-Lexikons nach gewissen Kriterien entscheiden. Im Kern geht es darum, dass der Kommentar für andere Leser potenziell nützlich ist.

Ihr Name:
(freiwillige Angabe – auch Pseudonyme sind erlaubt)
Ihre E-Mail-Adresse:
(freiwillige Angabe)
Ihr Hintergrund:
(freiwillige Angabe, z. B. Energieberater, Handwerker oder Journalist)
Ihr Kommentar:
Spam-Prüfung:   (bitte die Summe von fünf und zwölf hier als Ziffern eintragen!)

Bem.: Mit dem Abschicken geben Sie Ihre Einwilligung, Ihren Kommentar hier zu veröffentlichen. (Sie können diese später auch widerrufen.) Da Kommentare zunächst vom Autor durchgesehen werden, erscheinen sie verzögert, z. B. erst am Folgetag oder evtl. noch etwas später.

Wie gefällt Ihnen dieser Artikel?

Ihr Gesamteindruck: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Fachliche Qualität: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Lesbarkeit: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Verdient dieser Artikel (oder das Energie-Lexikon insgesamt) Ihrer Ansicht nach Links von anderen Webseiten?
  nein eventuell ja
Kommentar:

Vielleicht haben Sie auch konkrete Vorschläge für inhaltliche Ergänzungen, nützliche Literaturangaben etc. Falls Sie eine bessere Website für dieses Thema kennen, sind wir dankbar für einen Hinweis darauf.

Wenn Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung auf unserer Seite vorschlagen möchten, verwenden Sie dazu bitte das Formular im Kasten "Kommentare von Lesern".

Spam-Prüfung: (bitte den Wert von 5 + 8 hier eintragen!)

Wenn Sie eine Antwort möchten, können Sie Ihre E-Mail-Adresse im Kommentarfeld hinterlassen oder direkt eine E-Mail senden. Letztere Methode führt meist zu schnelleren Antworten.

Wenn Ihnen das RP-Energie-Lexikon gefällt, möchten Sie vielleicht auch den RP-Energie-Blog als E-Mail-Newsletter abonnieren.

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Elektrotechnik

Finden Sie heraus, was Drehstrom wirklich ist, welche Vorteile Hochspannungs-Gleichstromübertragung bietet, ob man Hochspannungsleitungen leicht mit Erdkabeln ersetzen könnte, wie ein Supergrid die Vollversorgung mit erneuerbarer elektrischer Energie ermöglichen könnte, usw.

Drehstrom

Das RP-Energie-Lexikon bietet hilfreiche Sachinformationen basierend auf dem soliden Wissen eines unabhängigen Fachmanns.

– Alle Banners –

– Ihr eigenes Banner! –

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)