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Start/Netz/Netzausbau/Projekte auf See/Ostwind 3/Umspannwerke Land/See

Umspannwerke Land/See

Umspannwerke an Land und Umspannplattformen verbinden die unterschiedlichen Spannungsebenen zwischen dem Windpark und dem landseitigen Übertragungsnetz miteinander. In der Gemeinde Brünzow plant 50Hertz ein neues Umspannwerk zu bauen, in dem der Strom von 220 Kilovolt (kV) auf 380 kV transformiert wird.

Das Herzstück eines Windparks ist die Umspannplattform auf See. Hier wird der gesamte erzeugte Strom von 50Hertz als Stromübertragungsnetzbetreiber gebündelt und für den Weitertransport an Land auf eine höhere Spannung umgewandelt.

Umspannwerk an Land

Umspannwerk Stilow

Umspannwerke (UW) dienen der Verbindung unterschiedlicher Spannungsebenen. Zur möglichst verlustarmen Übertragung der im Offshore-Windpark erzeugten elektrischen Energie zu den Verbraucherinnen und Verbrauchern wird diese über mehrere Spannungsebenen transportiert. Das 220 Kilovolt (kV) Wechselstromseekabel wird in einem Umspannwerk an das deutsche Höchstspannungsübertragungsnetz angebunden. Im Umspannwerk erfolgt die erforderliche Transformation der Spannungsebene von 220 auf 380 kV.

Bild 1: Beispielhafte Darstellung aus der Perspektive von Klein Ernsthof mit Blick nach Süden auf der Straße „Zur Wiese“ stehend. Die Anlage befindet sich hinter den bestehenden Baumreihen.
Bild 2: Beispielhafte Darstellung eines Umspannwerks mit Blick aus Stilow kommend auf der Dorfstraße Richtung Gustebin

Bedarf und Gesetzlicher Hintergrund

Für das Netzanbindungsprojekt Ostwind 3 plant 50Hertz ein neues Umspannwerk (UW) zwischen den Ortsteilen Stilow und Klein Ernsthof der Gemeinde Brünzow zu bauen, in dem der Strom von 220 Kilovolt (kV) auf 380 kV transformiert wird. Das bestehende Umspannwerk in der Nachbargemeinde Lubmin bietet mangels ausreichender Fläche keine Möglichkeit mehr, weitere Seekabel anzubinden. Außerdem spielen hier netztechnische Aspekte eine wichtige Rolle, nach denen die Anbindung eines weiteren Systems an diesem Standort mit bereits zwei Offshore-Netzanschlüssen eine größere Gefahr für Störungen und Systemausfälle birgt.

Für das Umspannwerk war im Netzentwicklungsplan 2030 (2019) der Suchraum in den Gemeinden Lubmin/Brünzow/Wusterhusen und Kemnitz vorgegeben. Vor einer Standortentscheidung erfolgt in diesem Bereich eine umfangreiche und sorgfältige Prüfung zahlreicher Kriterien. Beispielsweise sollte der Standort möglichst außerhalb von Naturschutzgebieten und Trinkwasserschutzzonen liegen. Ein ausreichender Abstand zu Wohn- und Siedlungsflächen ist ebenfalls zu beachten. Die verkehrliche Anbindung des UW sollte über geeignete Straßen und Schienen möglich sein. Außerdem sollte sich das bestehende 50Hertz-Höchstspannungsnetz, hier eine 380-kV-Freileitung, in der Nähe befinden, damit das Umspannwerk mit dem 50Hertz-Netz verbunden werden kann.

Genehmigung

Für den Bau des neuen UW Stilow führt 50Hertz ein Planfeststellungsverfahren (PFV) zusammen mit der landseitigen Kabeltrasse durch. Die zuständige Genehmigungsbehörde ist das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Gesundheit Mecklenburg-Vorpommern (WM M-V). Ein PFV ist eine detaillierte Genehmigungsprüfung, in der es nicht um das „ob“, sondern um das „wie“ des Vorhabens geht – also die Konkretisierung des Standorts, die Bauweise und die technische Umsetzung des Umspannwerks.

Ein Teil des PFV ist die gesetzlich verankerte, formale Öffentlichkeitsbeteiligung. Hierbei werden die Träger öffentlicher Belange beteiligt, wie beispielsweise das Staatliche Amt für Landwirtschaft und Umwelt Vorpommern (StaLU Vorpommern). Das PFV dauert in der Regel 12 bis 24 Monate. Die Genehmigung erfolgt nach § 43 Energiewirtschaftsgesetz (EnWG).

Im Rahmen der Planfeststellung wird auch die sogenannte Einschleifung beantragt. Die Einschleifung ist die Anbindung des Umspannwerks an das vorhandene Übertragungsnetz von 50Hertz. So wird die Einbindung des Windparks ins deutsche Übertragungsnetz komplettiert.

50Hertz führt unterstützend zur gesetzlich vorgegebenen, formellen Bürgerbeteiligung eine informelle Bürgerbeteiligung in Form eines Bürgerdialogs durch. Der Bürgerdialog beruht auf eigenen Erfahrungen von 50Hertz und nicht auf gesetzlichen Vorschriften. Diese Unterscheidung ist wichtig, denn der Bürgerdialog hört dort auf, wo die formale gesetzlich verankerte Öffentlichkeitsbeteiligung beginnt (siehe auch Transparenz und Bürgerbeteiligung).

Bauweise und Technik

Der Zweck eines Umspannwerks (UW) ist die Verbindung verschiedener Spannungsebenen. In diesem Fall spannt das Umspannwerk 220 kV auf 380 kV um und speist den Strom in das 50Hertz-Übertragungsnetz ein.

Das Umspannwerk in Stilow wird in Freiluftbauweise realisiert. Das bedeutet, die normale Luft wird als Isoliermedium zwischen den spannungsführenden und den spannungsfreien Teilen innerhalb der Anlage genutzt. Solche freiluftisolierten Schaltanlagen benötigen ausreichend Platz, um genug Abstand und somit genug Isolierung zwischen den technischen Geräten zu gewährleisten.

Den Großteil der Fläche auf dem Gelände des Umspannwerks in Stilow werden entsprechend die aktiv an der Stromleitung beziehungsweise unter Hochspannung stehenden Geräte einnehmen, die sogenannte Primärtechnik.

Zudem gibt es in jedem Umspannwerk ein Gebäude, in dem die sogenannte Sekundärtechnik untergebracht ist. Diese fungiert als das Gehirn der Primärtechnik. Das heißt, sie schützt, steuert und regelt das System der Netzanbindung. Sie schützt im Fehlerfall, regelt im Normalfall und wird durch das 50Hertz-Control Center gesteuert.

Weitere Informationen zu Umspannwerken finden Sie in unserer Publikation „50Hertz-Stromkreuzungen - So funktionieren Umspannwerke“.

Umspannwerk auf See

Umspannplattform für Ostwind 3

Offshore-Windparks erzeugen große Mengen an Strom, die ans Land übertragen werden müssen, um von dort ihren Weg zum Verbraucher fortzusetzen. Auch auf hoher See werden Umspannwerke (hier auf Plattformen) gebraucht, um den im Windpark erzeugten Strom zu bündeln und mittels Transformation auf eine höhere Spannungsebene möglichst verlustarm an Land zu transportieren.

Ostwind 3 ist das dritte Offshore-Projekt zum Netzanschluss der Windparkflächen nordöstlich von Rügen (siehe auch Ostwind 1 und Ostwind 2). Anders als bei den bisherigen 50Hertz-Netzanschlussprojekten wird neben der kabelseitigen Anbindung auch die Offshore-Umspannplattform durch 50Hertz geplant, errichtet und betrieben.

Genehmigung

Der durch den künftigen Offshore-Windpark auf See erzeugte Strom wird auf der Offshore-Umspannplattform gebündelt und mit einem 220-Kilovolt-Seekabel zum Festland transportiert.

Erstmalig plant, beantragt und baut 50Hertz als Vorhabenträgerin eine Offshore-Umspannplattform selbst. Der Genehmigungsprozess ist Teil des Planfeststellungsverfahrens zum Seekabel in der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ). Die Genehmigung liegt in der Zuständigkeit des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH). Das BSH gibt den genauen Standort der Offshore-Umspannplattform innerhalb der Fläche O-1.3 vor. Das Gebiet ist auch unter dem Namen Windanker bekannt.

Grundsätzlich beinhaltet der Planfeststellungsbeschluss eine Vielzahl von Nebenbestimmungen, die sicherstellen, dass der Bau und der Betrieb keine negativen Auswirkungen auf die Sicherheit der Meeresumwelt sowie des Schiffs- und Luftverkehrs haben. Zusätzlich zum Planfeststellungsverfahren müssen Offshore-Umspannplattformen in der deutschen AWZ einen Freigabeprozess des BSH durchlaufen.

Bauweise und Technik

Die 50Hertz-Umspannplattform dient als Sammelpunkt des im Windpark Windanker erzeugten Stroms. Innerhalb des Windparks werden die Windenergieanlagen über 66-kV-Seekabel an die 50Hertz-Umspannplattform angeschlossen.

Für die Übertragung zum Netzverknüpfungspunkt an Land wird die Spannung von 66 Kilovolt (kV) aus dem Windpark Windanker in der 50Hertz Umspannplattform auf 220 kV transformiert. Dies geschieht mit Hilfe der Transformatoren und dient dem verlustärmeren Transport. Mit dem 220-kV-Seekabel erfolgt dann die Verbindung zum 50Hertz-Übertragungsnetz an Land zum neu zu bauenden Umspannwerk Stilow in der Gemeinde Brünzow.

Die 50Hertz-Umspannplattform (USP)

Die 50Hertz-Umspannplattform (USP) ist aus der sogenannten Topside und einer Unterkonstruktion (Jacket) aufgebaut. Unter Topside verstehen Fachleute die Struktur oberhalb der Wasserlinie, die unter anderen die technischen Anlagen wie Transformatoren, Schaltanlagen, Sicherheitssysteme beherbergt. Das Jacket trägt die Topside und wird mit Hilfe von langen Stahlpfählen im Seeboden verankert.

Die Steuerung der elektrischen Netzanschlusskomponenten erfolgt im 50Hertz-Netz durch das Control Center (CC). Den operativen Betrieb der Umspannplattform auf See, wie zum Beispiel Instandhaltungsmaßnahmen, Überwachung der Brandbekämpfungs- oder Klimaanlagen, führt eine Leitwarte im Betriebsbereich Offshore von 50Hertz durch. Im Unterschied zu Umspannplattformen in der deutschen Nordsee, die mitunter hunderte Kilometer vom Festland entfernt sind, wird die 50Hertz-Umspannplattform aufgrund der Küstennähe unbemannt betrieben. Für medizinische Notfälle ist bei der 50Hertz-Umspannplattform zusätzlich ein Helikopterlandeplatz vorgesehen.

Beispielhafte Darstellung einer Umspannplattform im 50Hertz-Design

Die Umspannplattform wird inklusive der technischen Geräte mehrere Tausend Tonnen wiegen. Sie ist rund 48 Meter lang und 25 Meter breit. Über dem Wasserspiegel ragt die Plattform über 36,5 Meter in die Höhe.

Für die Installation der Plattform wird das sogenannte Heavy-Lift-Verfahren genutzt. Dabei installiert ein schwimmendes Kranschiff zunächst das Jacket auf dem Meeresboden. Das Jacket wird mit tonnenschweren Stahlpfähle verankert. In einem weiteren Schritt wird die Topside mit dem Kranschiff auf das Jacket gehoben und mit dieser verbunden.

Technik

Die Anlagen auf einer Umspannplattform auf See werden in Primär-, Sekundär- und Nebenanlagen unterschieden.

Die Primärtechnik besteht im Wesentlichen aus dem unter Hochspannung stehenden, stromführenden Komponenten, wie beispielsweise Transformatoren, Kompensationsspulen, Schaltanlagen und dem Seekabel.

Dagegen fungiert die Sekundärtechnik als Gehirn der Primärtechnik. Das heißt, sie schützt, steuert und regelt das System der Netzanbindung. Sie schützt im Fehlerfall, regelt im Normalfall und wird durch das 50Hertz-Control Center gesteuert.

Bei den Nebenanlagen handelt es sich um Anlagen, die für den Betrieb der Umspannplattform notwendig sind. Neben Brandbekämpfungsanlagen, Klimaanlagen und Notstromsysteme fallen darunter auch Sicherheitssysteme, Helikopterlandedecks sowie Beleuchtungssysteme, aber auch die Pumpen für die Kühlanlagen.

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