Multiterminal-Hubs

Mit der Energiewende steigen die Anforderungen an das Stromnetz und insbesondere an die Übertragungskapazitäten. Künftig wird es noch wichtiger sein, Strom flexibler und bedarfsorientierter über weite Strecken hinweg zu transportieren. Multiterminal-Hubs sorgen dafür, dass der der enorme Zuwachs an Offshore-Strom zukünftig direkt in das perspektivisch neu entstehende Gleichstromnetz eingespeist werden kann. Somit entlastet ein vermaschtes Gleichstromnetz das Wechselstromnetz, erhöht die Netzstabilität und sorgt so für eine stabile Energieversorgung. Darüber hinaus können Konverterstationen eingespart werden, sodass sich Raumbedarfe und volkswirtschaftliche Kosten deutlich reduzieren.

Erneuerbare Energien führen zur einer höheren Volatilität. Das heißt, die Anlagen liefern die Energie weniger planbar als herkömmliche Grundlastkraftwerke: Wind- und Solarenergie stehen in Abhängigkeit vom Wetter, was stärkere Schwankungen bei der Einspeisung zur Folge hat. Auch private Verbraucher, die selbst Energie erzeugen („Prosumer“ als Verbindung der englischen Begriffe „consumer“ für Verbraucher und „producer“ für Produzent), speisen zunehmend überschüssigen Strom in das  Stromnetz ein. Gleichzeitig steigt die Nachfrage, da mehr Technologien Strom z. B. für die zunehmende Elektromobilität benötigen werden. Auf die sich verändernden Anforderungen muss das Stromnetz vorbereitet werden.

Der Bau der Multiterminal-Hubs ist ein wichtiger Baustein für das Energiewendenetz. Die innovative Verknüpfung von Gleichstromverbindungen miteinander und gleichzeitig mit dem Wechselstromnetz in den Multiterminal-Hubs ist bisher einzigartig in Europa und ist ein Leuchtturmprojekt für die Energieversorgung der Zukunft. Die Multiterminal-Hubs ermöglichen den notwendigen und flexiblen Transport großer Strommengen in verbrauchsstarke Regionen, die offshoreseitig in der Nordsee produziert werden. Ziel ist es, die Netzstabilität auch in Zukunft sicherzustellen.

Im Norden wird viel Windenergie erzeugt. Vor allem auf dem Meer sind die Bedingungen ideal. Wichtig bei der Auswahl des Standortes ist die Möglichkeit zur Verknüpfung der Offshore- und Gleichstromverbindungen. Nur dort, wo sich diese kreuzen, macht ein Multiterminal-Hub Sinn.  

Technisch ist die Lösung der Multiterminal-Hubs eine innovative Lösung. Bisher wurden Gleichstromverbindungen auf See und an Land als reine Punkt-zu-Punkt-Verbindungen realisiert. Ihr großer Vorteil ist, dass sie verlustarm den Strom über weite Strecken transportieren. Diese Punkt-zu-Punkt-Systeme werden zukünftig zu Multiterminal-Hubs erweitert, in denen mehrere Gleichstromverbindungen zusammenlaufen. Der Strom wird in Abhängigkeit von der zulässigen Übertragungskapazität und Nachfragesituation entweder über Gleich- oder Wechselstromleitungen ins Übertragungsnetz eingespeist. Erstmalig wird hierfür ein innovativer Leistungsschalter entwickelt.

Die Hauptaufgabe eines Leistungsschalters besteht darin, die Gleichstromleitungen, die in einem Multiterminal-Hub ankommen, voneinander zu trennen, falls ein Fehler auftritt. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um den Fehler zu isolieren und mögliche Schäden oder Störungen im Stromnetz zu verhindern. Der Leistungsschalter muss in der Lage sein, die Verbindung in Bruchteilen von Sekunden zu unterbrechen, um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten.

Ein passender Vergleich hierfür wäre, sich vorzustellen, einen Hochgeschwindigkeitszug (ICE) aus voller Fahrt schlagartig abzubremsen. Dies zeigt, dass auf der 525-kV-Spannungsebene enorme Kräfte und Belastungen wirken, die berücksichtigt werden müssen. Bisher wurden Leistungsschalter nur für niedrigere Spannungsebenen entwickelt. Die Entwicklung eines Leistungsschalters für diese hohe Spannungsebene ist daher technologisch noch Neuland und erfordert die Überwindung einzigartiger technischer Herausforderungen.

Der vernetzt geplante Aufbau stärkt die Versorgungssicherheit, denn wenn langfristig Gleichstromleitungen an Land direkt mit den Offshore-Netzanbindungen gekoppelt werden können, entsteht perspektivisch ein leistungsfähiges Gleichstromnetz. Dies ermöglicht eine bessere Auslastung der Gleichstromleitungen und die Aufnahme von deutlich mehr erneuerbarer Energie aus Onshore- und Offshore-Quellen.

Die Hubs bieten zudem die Möglichkeit zur intelligenten Sektorenkopplung um z. B. Elektrolyseure zu betreiben oder vorhandene Abwärme nutzbar zu machen.

Durch die Bündelung der Anlagen entsteht ein geringerer Flächenbedarf und damit ein geringerer Eingriff in die Umwelt. So sind zum Beispiel im Raum Heide nicht drei, sondern nur eine Konverterstation zu errichten. Das reduziert zudem die Kosten für die Netzentwicklung.

Die Multiterminal-Hubs werden voraussichtlich nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) genehmigt. Zuständige Genehmigungsbehörden sind für Niedersachsen das Gewerbeaufsichtsamt in Oldenburg und das Landesamt für Umwelt des Landes Schleswig-Holstein.

Die Hubs sind einzigartig in Europa. TenneT baut die Multiterminals HeideHub und NordWestHub. In Heide wird TenneT zusammen mit dem Übertragungsnetzbetreiber 50Hertz den Hub betreiben. Der NordWestHub ist Startpunkt des Rhein-Main-Links von Amprion.

Die vollständige Inbetriebnahme für den HeideHub ist für 2032 geplant, der NordWestHub soll 2031 ans Netz gehen. So sieht es der Netzentwicklungsplan (2. Entwurf des NEP2037(2023) vor.

Die Anlagen werden im Wesentlichen je aus einer Gleichstrom-Schaltanlage und einem Konverter sowie einem Umspannwerk bestehen.