Clusteranbindung

Clusteranbindung von Offshore-Windparks

Inhalt des Wiki-Artikels

• Offshore-Vereinbarung für den Ausbau der Windenergie
• Netzanbindung auf See
• Clusteranbindung in Nordsee und Ostsee
  • Cluster in der Nordsee
  • Cluster in der Ostsee

Clusteranbindungen werden im Bereich der Windenergie genutzt, um mehrere Offshore-Windparks an eine Anschlussleitung mit einer hohen Transportkapazität anzubinden. Wird eine Clusteranbindung genutzt, muss nicht jeder Windpark einzeln ans Netz angeschlossen werden. So sind zum einen weniger Eingriffe in die Meeresumwelt nötig und zum anderen schreitet der Netzausbau schneller voran.

Offshore-Vereinbarung für den Ausbau der Windenergie

Am 12. Mai 2020 haben der Bund, die an der Küste gelegenen Bundesländer und die vier deutschen Übertragungsnetzbetreiber eine Offshore-Vereinbarung mit dem Ziel beschlossen, die Leistung der Windenergie auf See zu erhöhen. Bis 2030 sollen in Nordsee und Ostsee Windenergieanlagen mit einer installierten Leistung von 20 Gigawatt (GW) Strom erzeugen, bis zum Jahr 2040 sollen es 40 GW sein. Ende 2019 waren 1469 Offshore-Windkraftanlagen mit Netzeinspeisung vor der deutschen Küste in Betrieb, die zusammen eine Leistung von mehr als 7,5 Gigawatt aufweisen. Damit leisten Offshore-Windparks einen bedeutenden Beitrag zur Energiewende in Deutschland. Die Zeitziele werden regelmäßig überprüft, verantwortlich für das Controlling des Netzausbaus ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi). Im Rahmen des Ausbaus der Offshore-Windenergie spielt die Clusteranbindung eine wichtige Rolle.

Netzanbindung auf See

Offshore-Windparks an das Stromnetz anzuschließen, bringt Herausforderungen mit sich, denn die Anlagen befinden sich oft weit draußen im Meer. Im Durchschnitt liegen die Windkraftanlagen 58 Kilometer vor der Küste, die mittlere Wassertiefe beläuft sich auf 29 Meter. Windparks auf See können monumentale Ausmaße erreichen, manche wiegen mehr als 1000 Tonnen. Die Fundamente sind bis zu 900 Tonnen schwer. An dem Bau solcher Großprojekte sind viele verschiedene Akteure beteiligt:

• Projektentwickler
• Investoren / spätere Betreiber der Windparks
• Zuständige Behörden
• Hersteller und Lieferanten von Bauteilen
• Dienstleister
• Logistiker
• Hafenbetreiber

Neben der großen Entfernung zur Küste müssen die Umgebungsbedingungen und das Wetter berücksichtigt werden. Hohe Wellen oder Stürme können den Bau beeinträchtigen. Aufgrund der gegebenen Bedingungen werden Offshore-Windparks stufenweise errichtet. Zuerst wird das Fundament verankert, dafür werden beispielsweise Stahlrohr-Fundamente genutzt, die bis zu 30 Meter tief in den Meeresboden eingerammt werden. Die Bauelemente für die Anlage werden an Land vormontiert. Auf das Fundament kommt ein Verbindungselement, dann werden die Turmsegmente der Anlage, Gondeln und Rotorblätter montiert.

Für den Netzanschluss ist eine Umspannplattform installiert, an der die Stromerzeugungsanlagen des Windparks gebündelt angeschlossen sind. Der Strom wird dort zwecks Übertragung auf ein höheres Spannungsniveau transferiert. Die Innerparkverkabelung besteht aus Drehstromverbindungen. Drehstrom ist eine Kurzform für Dreiphasenwechselstrom. Bei kleinen Windparks, die nicht weiter als 50 Kilometer von der Küste entfernt liegen, wird der Strom per Seekabel direkt zum nächsten Netzknotenpunkt an Land transportiert. Die Drehstromtechnologie kommt für die Stromübertragung bei großen und weit von der Küste entfernt stehenden Windparks nicht infrage, weil sie mit zu hohen Verlusten einhergehen würde. Deshalb wird bei diesen Windparks die Clusteranbindung genutzt.

Clusteranbindung in Nordsee und Ostsee

Vor allem in der Nordsee befinden sich gigantische Windparks auf hoher See, die per Clusteranbindung ans Stromnetz angeschlossen sind, doch auch in der Ostsee sind Cluster installiert. Bei der Clusteranbindung wird der Strom von den Umspannplattformen mehrerer Windparks zu einer sogenannten Konverterplattform geleitet. Eine solche Offshore-Plattform dient dazu, den zugeleiteten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Anschließend wird der Gleichstrom über ein Seekabel zu einem Netzknotenpunkt an Land geleitet, wo ein Onshore-Konverter ihn wieder in Wechselstrom umwandelt. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (HGÜ), die bei der Clusteranbindung eingesetzt wird, geht mit wesentlich geringeren Übertragungsverlusten einher als die Drehstromtechnologie.

Im Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) sind Regelungen zur Erstellung eines Offshore-Netzentwicklungsplan (O‑NEP) enthalten. Unter anderem sollen sie dafür sorgen, dass Anbindungsleitungen nicht nur für einen speziellen Windpark errichtet werden, sondern dass stattdessen Clusteranbindungen realisiert werden. Der Begriff Cluster bezeichnet in diesem Fall mehrere benachbarte Offshore-Windparks, die nebeneinanderliegen und ein zusammenhängendes Gebiet bilden. In diesem befindet sich eine Konverterplattform für die Sammelanbindung. Die Bundesnetzagentur prüft in Abstimmung mit dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, ob der O‑NEP die Anforderungen des EnWG erfüllt.

Cluster in der Nordsee

Zwölf Anbindungsleitungen mit einer Übertragungsleistung von rund 7,1 GW wurden bis 2019 in der Nordsee fertiggestellt, zwei sind in der Bauvorbereitung. Darüber hinaus sind sieben weitere Systeme geplant. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über zu Clustern zusammengefassten Windparks in der Nordsee (Stand: Dezember 2017):

Cluster in der Ostsee

In der Ostsee wurden bis 2019 fünf Anbindungsleitungen mit einer Übertragungsleistung von etwa 1,1 GW realisiert. Fünf weitere Systeme befinden sich in der Planung. Welche Offshore-Windparks Cluster in der Ostsee bilden, zeigt die folgende Tabelle (Stand: Dezember 2017):