Die elektrische Verbindung zwischen Offshore-Windpark und Verbundnetz

Bei Entfernungen von bis zu 60 km zwischen dem Windparkstandort auf See und dem zugehörigen Netzanbindungspunkt an Land wird i. d. R. die herkömmliche Technik der Drehstromübertragung mittels Kabel angewendet. Die Ladeleistung, die sog. Blindleistung, hervorgerufen durch die Kapazitätsbeläge der Seekabel, wird bei höheren Entfernungen allerdings so groß, dass eine Übertragung der von den Windenergieanlagen gelieferten Wirkleistung in der Folge nicht mehr möglich ist, ohne dass entlang des Kabels ca. alle 50 bis 60 km geeignete Kompensationsanlagen auf zusätzlichen Plattformen oder ggfs. auch auf Inseln (z. B. Sylt für den geplanten Offshore-Windpark „Butendiek“) aufgebaut würden, wobei diese Entfernung im übrigen von der gewählten Betriebsspannung abhängig ist.

Die Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) bietet demgegenüber die Möglichkeit, hohe Leistungen auch über größere Entfernungen (> 60 km) zu übertragen, ohne dass Kompensationsanlagen entlang der Kabelstrecke erforderlich werden. Allerdings ist bei einer HGÜ ein zusätzlicher technischer Aufwand zur Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom im bzw. kurz nach dem Offshore-Windpark und umgekehrt zur Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom an Land notwendig. Die konventionelle Art zur technischen Realisierung dieser Umwandlung basiert dabei i. a. auf der Thyristorwechselrichtertechnologie. Diese Technik bedeutet aber wiederum, dass der Offshore-Windpark elektrisch gesehen als ein sog. Inselnetz arbeiten muss, bei dem ausschließlich nur die Wirkleistung abgeführt wird.

Die Windkraftanlagen müssen in diesem Zusammenhang ein dafür geeignetes bzw. notwendiges eigenständiges elektrisches System einschließlich der Blindleistungsregelung beinhalten, was bei vielen Windenergieanlagen technisch nicht oder noch nicht möglich ist. Eine neuere Art der Umwandlung basiert z. B. auf einer Transistortechnologie, die von Firmen wie ABB, Zürich, oder Siemens, Berlin, entwickelt wird und z. Zt. im Leistungsbereich von etwa 100 MW zur Verfügung steht. Diese Technologie erlaubt eine Betriebsweise von Offshore-Windparks, die weitestgehend der Betriebsweise von herkömmlichen Onshore-Windparks entspricht.

Neben den technischen Aspekten spielt hierbei aber auch die Zuverlässigkeit eine wesentliche Rolle. Bei Ausfall einer Übertragungsleitung zwischen Windpark und Verbundnetz wäre der Windpark voraussichtlich zwangsweise für längere Zeit stillgelegt, weil die Reparatur auf See, z. B. einer Kabelstrecke, aufgrund der maritimen Wetterbedingungen auf Wochen oder sogar Monate verzögert werden könnte. Deswegen kann es sinnvoll sein, ausreichende Redundanz aufzubauen, um die mit einem eventuellen Störfall einhergehenden monetären Verluste im Hinblick auf die Stromerzeugung in Grenzen zu halten. Das könnte z. B. in der Weise geschehen, dass mehrere Offshore-Windparks miteinander vernetzt werden, und dass es in der Folge mehrere Verbindungsleitungen von diesem Offshore-Netzwerk zum Verbundnetz an Land geben könnte. Bei Ausfall einer Verbindungsleitung könnten die anderen Leitungen den anfallenden Energietransport somit notfalls übernehmen.

Ggfs. könnte in diesem Zusammenhang in Starkwindperioden, wenn also alle Windparks bzw. Windkraftanlagen die maximal mögliche Leistung erzeugen, allerdings auch eine Reduzierung der Leistung notwendig werden, um eine durch die Maximalproduktion evtl. hervorgerufene Überlastung der aufgrund eines möglichen Störfalls noch verbliebenen Verbindungsleitungen zu vermeiden. In den anderen, also von der Wettersituation her relativ „normalen“ Perioden würde der Betrieb eines Offshore-Windparks mit einer derartigen Vernetzung bei Ausfall einer Verbindungsleitung dafür aber nicht oder nur zu geringfügigen Beeinträchtigungen führen.

Die Vernetzung der Offshore-Windparks untereinander würde zudem den Vorteil bieten, dass nicht von jedem einzelnen Windpark eine separate Verbindungsleitung zum Verbundnetz an Land aufgebaut werden müsste, sondern lediglich einige wenige leistungsstarke Verbindungsleitungen zum Festland installiert werden bräuchten. Hierbei wäre auch zu prüfen, ob evtl. bereits vorhandene Seekabelverbindungen, wie z. B. geeignete HGÜ-Verbindungen zwischen Skandinavien und Deutschland, in ein solches Netz mit einbezogen werden könnten (Literatur).