Energiewende: Neue Stromautobahnen für Deutschland

Neue Stromautobahnen sollen künftig den Windstrom aus dem Norden in den Süden Deutschlands transportieren

Rund 90 GW – um dieses Volumen wird die Produktion von erneuerbarem Strom nach Berechnungen der Bundesregierung bis 2037 ansteigen – und damit auch der Transportbedarf. Künftig sollen auf Grundlage des Netzentwicklungsplans 2037/2045 (2023) der Bunderegierung 69 Leitungsprojekte mit 12.300 km Länge hinzukommen, die den Überlandtransport über große Distanzen vom Erzeuger zum Verbraucher sichern. Eine besondere Rolle spielen dabei die sogenannten Stromautobahnen. Doch was bedeutet dies für die verantwortlichen Fernnetzbetreiber oder Projektträger in der Praxis?

Herausgeber: Bundesnetzagentur
© GeoBasis-DE / BKG 2023
© Übertragungsnetzbetreiber Stand: 30.06.2023

1. Deutsche Stromautobahnen: Planungsstand zweier Pilotprojekte

Beim Bau der Stromautobahnen unter Einsatz von Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ) ist die Erdverkabelung im Bundesbedarfsplangesetz seit 2015 als Regelfall deklariert. Nur in streng festgelegten Ausnahmen sind Freileitungsabschnitte noch möglich. Mit ihren 2.300 km Länge umfassen HGÜ rund ein Drittel des sich in Planung oder Bau befindlichen gesamten Leitungsnetzes. Von den verantwortlichen Übertragungsnetzbetreibern werden im Netzentwicklungsplan konkrete HGÜ-Ausbaumaßnahmen beschrieben – wie dies exemplarisch auch bei den beiden zentralen Infrastrukturprojekten SuedLink und SuedOstLink der Fall ist.

Beide Vorhaben werden zudem von der Europäischen Union als „Projekt von gemeinsamem Interesse“ (PCI) eingestuft, womit sie auch von großer Bedeutung für die Versorgungssicherheit und den Ausbau regenerativer Energien auf europäischer Ebene sind.

a) SuedLink: Windenergie für den deutschen Süden

SuedLink besteht mit einer Gesamtstrecke von rund 700 km Länge und einer Gesamtübertragungskapazität von 4 GW aus zwei Gleichstromleitungen mit 525 kV, die parallel geplant, gebaut und betrieben werden.

Sie verlaufen vom schleswig-holsteinischen Brunsbüttel im Norden bis nach Großgartach (Leingarten) in Baden-Württemberg nördlich von Stuttgart sowie zwischen Wilster in Schleswig-Holstein und Bergrheinfeld West in Unterfranken.

Vorhabenträger und Übertragungsnetzbetreiber TenneT ist für den nördlichen Trassenabschnitt und die Konverter in Schleswig-Holstein und Bayern verantwortlich. TransnetBW ist als Vorhabenträger für den südlichen Trassenabschnitt und den Konverter in Baden-Württemberg zuständig.

Auf dem Großteil der Strecke plant TenneT mit TransnetBW die gemeinsame Verlegung mit der Leitung Wilster-Bergrheinfeld West. Im Netzentwicklungsplan wird dieser gemeinsame Abschnitt als „Korridor C“ bezeichnet. Die Bezeichnung „SuedLink“ wiederum fasst beide Erdkabel-Vorhaben zusammen.

Eine 2021 vom Netzvertreiber TenneT errichtete Konverteranlage im schleswig-holsteinischen Wilster

Baustart für die Errichtung eines ersten Konverters im Umspannwerk Leingarten bei Heilbronn durch TransnetBW war im Juli 2023. Offizieller Baustart des ersten nördlichen Leitungsabschnittes „ElbX“ in Wewelsfleth (Schleswig-Holstein) war der 11. September 2023: Im als technisch herausfordernd geltenden ersten Bauabschnitt von etwa 5,2 km Länge soll ein begehbarer Tunnel unter der Elbe mit einem Innendurchmesser von 4 m entstehen.

Die Inbetriebnahme der Stromtrasse, die die Stromversorgung Bayerns und Baden-Württembergs mit Windstrom (onshore und offshore) sichern soll, ist für 2028 geplant. Da die Leitung auf Gleichstrom ausgelegt ist, kann sie nicht abschnittsweise, sondern nur als Ganzes ihren Betrieb aufnehmen.

b) SuedOstLink: Ersatzstrom für Atomkraftwerk Isar 2

SuedOstLink, mit dem zwei erdverkabelte Gleichstromverbindungen (je 2 GW) der Spannungsebene 525 kV realisiert werden, verläuft auf rund 540 km Länge zwischen Wolmirstedt bei Magdeburg (Sachsen-Anhalt) bis zum Standort Isar bei Landshut (Bayern).

Vorhabenträger ist zum einen 50Hertz, der für den nördlichen Teil der Stromautobahn verantwortlich ist. Baubeginn für den Konverter am Standort Wolmirstedt (Magdeburg) war im März 2023.

Der in Bayern gelegene, südliche Teil der Trasse fällt wiederum in den Verantwortungsbereich des Übertragungsnetzbetreibers und Vorhabenträgers TenneT.
Am 11. Dezember 2023, noch vor Planungsfeststellungsbeschluss, wurde der Start der Bauarbeiten für den Konverter am Standort Isar bei Landshut in Anwesenheit von Bayerns Ministerpräsident Dr. Markus Söder und Staatsminister Hubert Aiwanger gefeiert.

Eröffnung der Bauarbeiten zu SuedOstLink in Isar: Ministerpräsident Markus Söder und Staatsminister Hubert Aiwanger präsentieren im lokalen Team Stücke eines HGÜ-Kabels

Ab 2027 soll aus den Offshore-Windparks im Norden Deutschlands sowie aus den Windparks in Sachsen-Anhalt, Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern grüner Strom zuverlässig nach Bayern transportiert werden, um unter anderem Stromengpässe, verursacht durch die Stilllegung des Atomkraftwerks Isar 2 im Kreis Landshut auszugleichen. Wie bei SuedLink lässt die Stromtrasse aufgrund des Gleichstroms keinen Teilbetrieb zu und kann erst mit Projektabschluss ihre Arbeit aufnehmen.

2. Erdverlegung grüner Stromadern: Rohrleitungsbau in der Praxis

a) Verlegtechniken

Offene und geschlossene Bauweise
Abhängig von den jeweiligen geografischen Gegebenheiten oder der Bebauung vor Ort kommen bei der Erdverlegung von HGÜ-Kabeln unterschiedliche Techniken zum Einsatz.

Die offene Bauweise wird überall dort praktiziert, wo keine Hindernisse – wie Straßen oder Gewässer – unterquert werden müssen. Bei dieser Variante hebt ein Bagger im jeweiligen Bauabschnitt einen Kabelgraben aus. Auf dessen Sohle wird ein Schutzrohr abgelegt und der Graben wird wieder mit Erdreich verfüllt. Mit Hilfe einer Seilwinde wird nun das Starkstromkabel Stück für Stück in das Leerrohr eingezogen. Nach Abschluss der Bauarbeiten steht einer umgehenden Renaturierung oder weiteren landwirtschaftlichen Nutzung des Bereiches, dem sogenannten Schutzstreifen, nichts im Wege.

Sind Hindernisse, wichtige Infrastrukturen oder sensible Gebiete zu unterqueren, ist die geschlossene Bauweise die Methode der Wahl. Hierzu zählen verschiedene unterirdische Bohrverfahren wie das Rohrpressverfahren, der Mikrotunnelbau oder das Spülbohrverfahren. Beim Spülbohrverfahren (HDD: Horizontal Directional Drilling) zum Beispiel werden Streckenabschnitte zunächst unterbohrt. Nachdem das Leerrohr in den Kanal eingebracht ist, kann das Erdkabel eingezogen werden. Diese Verlegungstechnik kann bislang nur bei Teilabschnitten von maximal 1 km Länge angewendet werden.

SuedLink-Erdkabel der Prysmian Group

b) HGÜ-Kabel: Beschaffenheit und Vorteile bei der Erdverlegung

Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen finden bisher Anwendung als Überlandleitung oder als Seekabel. Werden sie erdverlegt, benötigen sie im Gegensatz zu den oben genannten an ihren Anfangs- und Endpunkten jeweils eine Konverter-Station, die den Gleichstrom wieder in Drehstrom umwandelt.

Materialien und Aufbau
HGÜ-Kabel bestehen im Kern aus einem Kupferleiter – der für die Übertragung des Gleichstroms sorgt, einer Metallabschirmung und einem Kabelmantel. Die feste Außenhülle schützt das Kabel vor möglichen Beschädigungen. In das Kabel integriert sind zudem sogenannte Lichtwellenleiter (Glasfaser), die eine Überwachung des Stromflusses ermöglichen.

Die auch beim Bau von SuedLink und SuedOstLink verwendeten Erdkabel des Herstellers Prysmian Group beispielsweise verfügen über ein Gewicht von 41 kg pro Meter und haben einen Durchmesser von 15 cm.

Technologische Eigenschaften und Bedeutung für den Transport erneuerbaren Stroms
Aufgrund ihrer Beschaffenheit ermöglichen HGÜ-Kabel eine effiziente, sehr hohe Übertragungsleistung von bis zu mehreren 1000 MW mit Spannungen bis zu 1 MV. Bei der Überbrückung großer Distanzen fallen Übertragungsverluste im Vergleich zu Wechselstromleitungen deutlich geringer aus. Die Kabelisolation führt außerdem zu einer nahezu vollständigen Abschirmung des entstehenden statischen Magnetfelds, dessen Feldstärke (vergleichbar mit dem Magnetfeld der Erde) an der Erdoberfläche kaum noch messbar ist.

Erneuerbare Energien wie Wind und Sonne unterliegen natürlichen regionalen oder jahreszeitlichen Schwankungen. Die HGÜ-Technologie kann die entstehenden Lastflüsse besser steuern und ins Stromnetz integrieren, was gleichzeitig zu dessen Stabilität beiträgt.

Erdkabelarbeiten zu NordLink: Erdverlegte Kabelschutzrohre bestehen aus besonders strapazierfähigen Werkstoffen

c) Kabelschutzrohre für HGÜ-Leitungen

Die Erdverlegung von HGÜ-Stromtrassen in Form sogenannter druckloser Leitungen stellt besondere Anforderungen an die verwendeten Schutzrohrsysteme: Während des Betriebs sind diese permanent hohen thermischen Belastungen von bis zu 70 °C und Spannungen von 525 kV ausgesetzt.

Kabelschutzrohre für die offene als auch geschlossene Verlegung müssen daher in ihrer Materialbeschaffenheit besonders widerstandsfähig und auf Langlebigkeit ausgerichtet sein.
Über die entsprechenden Eigenschaften verfügen spezielle Werkstoffe aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Diese sind dauerhaft hitzebeständig und bieten beim Einsatz mit HGÜ-Kabeln größtmögliche Sicherheit für Mensch und Umwelt.

Fazit:

Mit zunehmender Realisierung zahlreicher neuer Leitungsprojekte schreitet auch im deutschen Stromsektor die Energiewende weiter voran. Der schrittweise Ausstieg aus der fossilen Energieerzeugung – hin zu mehr Nachhaltigkeit und dem Ziel der Dekarbonisierung Deutschlands bis 2045 – rückt damit in greifbare Nähe.