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Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ, engl. High-Voltage Direct Current Transmission - HVDC)) nutzt die Vorteile des Gleichstroms zur Übertragung großer Strommengen über weite Strecken.

In Kraftwerken wird elektrische Energie in der Regel als Dreiphasen-Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz erzeugt und als solcher mit einer Spannung von bis zu 380.000 Volt (360 kV) in Überlandleitungen zu den Verbrauchern transportiert. Diese Wechselstromnetze sind aber nur bei Reichweiten von wenigen 100 km rentabel, da sonst die Leistungsverluste zu hoch würden* - jetzt erreichen gut zehn Prozent der erzeugten elektrischen Energie den Verbraucher nicht.

Diese Verluste kommen bei einer Gleichstromübertragung nicht in diesem Maße vor. In der Praxis muss man bei einer HGÜ-Leitung von 1000 Kilometer Länge nur drei bis vier Prozent Verlust in Kauf nehmen. Zwar müssen an den jeweiligen Übergabestellen bislang noch sehr teuere Umrichterstationen errichtet werden zur Umwandlung in Dreh- bzw. Gleichstrom, doch gleichen die geringeren Verluste gerade auf weiten Übertragungsstrecken diese wieder aus. Auch lassen sich nur mit HGÜ technisch inkompatible Stromnetze miteinander verbinden. Siemens hat auf der 1.400 km langen HGÜ-Verbindung der beiden südchinesischen Provinzen Yunnan und Guangdong bereits Spannungen von bis zu 800.000 Volt (800 kV) erreicht.
Der Übertragungsverlust verursachende kapazitive Effekt* ist gerade im Bereich der Erd- und Seekabel besonders relevant, da die Isolierschichten der Kabel größere Kondensatoreffekte aufweisen und so noch höhere Verluste verursachen. Hochspannungs-Gleichstromkabel können Spannungen bis zu 1 MegaVolt und Leistungen von mehreren 1.000 Megawatt übertragen und eignen sich somit besonders für die Anbindung von Offshore-Windparks.
Gerade im Zusammenhang mit DESERTEC, dem Vorhaben, in sonnenreichen Wüsten Strom zu erzeugen und damit Mitteleuropa zu versorgen, spielt die HGÜ eine ausschlaggebende Rolle.

 

* Bei der Übertragung als Wechselstrom wirken kapazitive und induktive Widerstände und der Skin-Effekt: Der 50-malige Wechsel der Stromrichtung in der Sekunde hat einen ähnlichen Effekt wie bei einem Kondensator, es wird unerwünschte Kapazität aufgebaut, die durch zusätzliche Ladeströme (so genannte Blindströme) ausgeglichen werden muss - kapazitiver Effekt. Beim induktiven Effekt müssen die ständig wechselnden Magtnetfelder, die der Strom in jeder Sekunde aufbaut, ausgeglichen werden und beim Skin-Effekt die Tatsache, dass durch den schnellen Richtungswechsel die Elektronen fast nur noch auf der Oberfläche der Stromleitung bewegt werden.

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