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Für HGÜs und die Stabilisierung von Drehstromübertragungen

Selbstgeführte Stromrichter für moderne Netze

9. März 2011, 10:31 Uhr | Heinz Arnold

Jochen Kreusel, ABB: »Wir führen jetzt die Diskussion was die möglichen Techniken betrifft – Drehstrom oder Gleichstrom, Freileitungen oder Kabel – sehr offen, es gibt keine Schützengräben mehr.«

Selbstgeführte Stromrichter erlauben die Anbindung von Windparks an das existierende Stromnetz, sie ermöglichen den Bau von effizienten Stromautobahnen und die Technik eignet sich zur Stabilisierung des Verteilnetzes.

Außerdem lassen sich damit auch auf dem Festland kosteneffektive Kabelstrecken unter der Erde realisieren.

»Ohne die selbstgeführte Stromrichtertechnik könnten weit von der Küste gelegene Off-Shore-Windanlagen gar nicht ans Netz angeschlossen werden«, sagt Prof. Jochen Kreusel, verantwortlich für das Smart-Grids-Programm von ABB.

Dieser Anwendungsfall stand allerdings ursprünglich gar nicht im Visier der Entwickler von ABB, als sie die Arbeit an diesem Konzept aufnahmen.

Das Ziel bestand damals vor allem darin, die Gleichstromübertragung über Kabel kostengünstiger zu machen und dazu einfache Kabel mit Kunststoffisolierung einzusetzen, bei denen zudem fabrikgefertigte Muffen verwendet werden können. Bis dahin waren dazu die teureren Ölpapier-isolierten Kabel erforderlich. Zudem sind Spezialschiffe erforderlich, von denen es weltweit wenige gibt, um die Kabel im Meer zu verlegen. Mit Kunststoff isolierte Kabel aber vertragen sich nicht so gut mit der Schalttechnik auf Basis von Thyristoren, die den gewünschten Sinus nur grob über Rechteckspannungen annähern können und bei der vor allem die Umrichtung des Leistungsflusses über eine Umkehrung der Spannungspolarität erzielt wird.

Deshalb mussten die Ingenieure eine neue Stromrichtertechnik entwickeln. Die nun statt der Thyristoren verwendeten IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) ermöglichten es den Stromrichtern, sehr schnell zu schalten und damit den Strom- und Spannungsverlauf der gewünschten Sinuskurve präziser anzunähern. Das wiederum erlaubt es, Leistung in das Netz einzuspeisen und es über Filterungen und Glättungen zu stabilisieren.

Um die IGBTs in der geforderten Qualität und der erwarteten Stückzahl fertigen zu können, hat ABB das eigene Werk in Lenzburg/Schweiz 2009 kräftig ausgebaut. »Das ist einer unserer großen Vorteile: wir fertigen die Leistungshalbleiter –IGBTs und Thyristoren – selber und können sie deshalb auf die speziellen Anforderungen sehr gut zuschneiden. Die Leistungshalbleiter sind der Schlüssel für Energieeffizienz«, sagt Jochen Kreusel.
Die neue Stromrichtertechnik hat ABB auf den Namen »Light« getauft, je nachdem, ob sie für die Dreh- oder Gleichstromübertragung zum Einsatz kommt, nennen sich die Produkte SVC Light oder HVDC Light (HVDC steht für High Voltage Direct Curent, auf deutsch Hochspannungsgleichstromübertragung, kurz HGÜ).

Ein Beispiel dafür, dass dieses Konzept funktioniert, ist die 300-MW-Anlage, die Long Island mit dem Festland verbindet. »Diese HGÜ, die zwei Strommärkte verbindet, speist in ein schwaches Netz ein, was mit einer klassischen HGÜ nur schwer möglich gewesen wäre«, erklärt Kreusel. Weil die Daten dieser Anlage wegen der Integration in einen offenen Strommarkt öffentlich zur Verfügung stehen, können sich alle überzeugen, dass die Verfügbarkeit sehr hoch ist. Das zeigt, was die Technik kann.