Phasenschieberanlage Krempermarsch

Was ist eigentlich eine Phasenschieberanlage? Wozu ist sie da und wie funktioniert sie? Antworten auf diese und weitere Fragen erhielten Vertreterinnen und Vertreter der Gemeinde Grevenkop, darunter Bürgermeister Hans-Otto Schröder, im Spätsommer auf der Baustelle der Phasenschieberanlage Krempermarsch. TenneT gab den Gemeindemitgliedern damit die Möglichkeit, sich ein konkretes Bild von dem Bauvorhaben zu machen und mit den Projektverantwortlichen in den Austausch zu treten. Vielen Dank für den Besuch und das Interesse an unserem Projekt! 

Der Phasenschieber nimmt immer weiter Form an: Seit einigen Wochen stehen nun die ersten zwei Transformatoren, die restlichen zwei folgen 2023. Per Binnen- und Küstenmotorschiff wurden die Transformatoren von Nürnberg über Rotterdam nach Glückstadt gebracht. Nach der Entladung folgte der Transport zur Baustelle nach Krempermarsch. Zurzeit werden die Transformatoren aufgerüstet. Parallel erfolgen weitere Arbeiten wie der Aufbau der Hochspannungsgeräte, die Errichtung der Schallschutzhauben sowie Erdarbeiten.

Im Anschluss an den Transport einer der Transformatoren besuchte der Norddeutsche Rundfunk die Baustelle und begleitete die Installation. In dem Interview mit unserem Pressereferenten Peter Hilffert erfahren Sie alles über die Funktionsweise des Phasenschiebers.

Schauen Sie gerne rein!

• Die Energiewende nimmt Fahrt auf und die Klimaziele der nationalen und internationalen Politik sind sehr ehrgeizig. Nie wurde mehr Strom erneuerbar erzeugt als im Jahr 2020. Der Norden Deutschlands hat dabei eine Schlüsselposition. Neben den zahlreichen Windrädern an Land kommt in der Region auch Energie von Windkraftanlagen aus der Nordsee an, die weitertransportiert werden muss.
• Das bestehende Leitungsnetz reicht für diese steigenden Strommengen nicht mehr aus. Um die Energie auch in Zukunft sicher zum Verbraucher zu befördern, ist TenneT als einer von vier Übertragungsnetzbetreibern in Deutschland angewiesen, das bestehende Höchstspannungsleitungsnetz mit zusätzlichen Leitungen und Umspannwerken weiter auszubauen.

• Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sagt: Die Netzbetreiber, also zum Beispiel TenneT, müssen den Strom aus erneuerbaren Energien bevorzugt und zu 100 Prozent aufnehmen. Neue Leitungen, die dafür nötig sind, müssen gebaut werden.
• Daneben legt das Energiewirtschaftsgesetz (EnWG) fest: TenneT und die anderen Übertragungsnetzbetreiber haben die Aufgabe, ein sicheres, zuverlässiges und leistungsfähiges Energieversorgungsnetz zu betreiben – und dieses nach Bedarf zu verstärken und auszubauen.
• Das EnWG beschreibt auch, wie genau das Stromnetz ausgebaut werden soll. Die Übertragungsnetzbetreiber erarbeiten Netzentwicklungspläne. Hier stehen alle Leitungen, die in den nächsten zehn bis fünfzehn Jahren verstärkt oder neu gebaut werden müssen.
• Die Maßnahmen im Netzentwicklungsplan werden von der Bundesnetzagentur geprüft und, wenn sie aus Sicht der Behörde notwendig sind, bestätigt. Der bestätigte Netzentwicklungsplan ist zugleich die Grundlage für den Bundesbedarfsplan, der dann in Form des Bundesbedarfsplangesetzes vom Bundesgesetzgeber verabschiedet wird.
• Die Phasenschieberanlage Krempermarsch ist im Netzentwicklungsplan als Projekt P348 als sog. „AdHoc-Maßnahme“ enthalten, d.h. die Maßnahme soll kurzfristig Engpässe beheben oder Redispatch vermeiden.
• Die Phasenschieberanlage Krempermarsch hat das Ziel, kurzfristig Engpässe auf der LH-13-307 zu beheben, bis die Ertüchtigung der Leitung (P26) erfolgt ist und maßgebliche Energiemengen aus der Region Wilster über den SuedLink abtransportiert werden können.

• Ad-hoc-Maßnahmen sind kurzfristig durchführbare Maßnahmen, die Netzregionen bis zur Umsetzung der langfristig notwendigen Ausbaumaßnahmen entlasten können. Kriterium für die Ad-hoc-Maßnahmen ist daher, dass sie sich in dem Zeitraum bis zur Umsetzung des langfristig notwendigen Netzausbaus durch den vermiedenen Redispatch volkswirtschaftlich amortisieren und so die Gesamtkosten für die Netzkunden senken.
• Ad-hoc-Maßnahmen sind notwendig, um bis zur vollständigen Umsetzung der Maßnahmen aus dem Netzentwicklungsplan Engpässe im Netz zu reduzieren und damit Redispatch-Aufwand sowie Einspeisemanagement-Maßnahmen zu verringern.
• Die Wirksamkeit von Ad-hoc-Maßnahmen fokussiert zunächst auf das Zeitfenster zwischen der Fertigstellung der betrachteten Maßnahme und der vollständigen Umsetzung der entsprechenden, für das Zieljahr als erforderlich und wirksam nachgewiesenen Maßnahmen aus dem Netzentwicklungsplan. 

• Die Phasenschieberanlage Krempermarsch, als eine von verschiedenen Maßnahmen, wurde im Rahmen des Netzentwicklungsplans 2030 (2017) sowie im Rahmen des Netzentwicklungsplans 2030 (2019) als wirtschaftlich identifiziert und von der Bundesnetzagentur bestätigt. Sie amortisieren sich in der Regel volkswirtschaftlich innerhalb von drei Jahren nach ihrer Inbetriebnahme.
• Darüber hinaus dient die Phasenschieberanlage auch in den Zielnetzen für 2035 und 2040 der Steuerung und Optimierung der Leistungsflüsse im AC-Höchstspannungsnetz.
• Dadurch reduziert er mittel- und langfristig den ansonsten erforderlichen Bedarf an Netzverstärkungs- oder -ausbaumaßnahmen. Mit der Errichtung der Phasenschieberanlage Krempermarsch in der Leitung Wilster/West – Stade/West werden die Leistungsflüsse auf den Leitungen Wilster/West – Stade/West, die Mittelachse in Schleswig-Holstein und Brunsbüttel – Hamburg/Nord optimiert. 

• Standort der zukünftigen Phasenschieberanlage liegt im Nordosten der Gemeinde Grevenkop. Die Phasenschieberanlage Krempermarsch wird auf einer Fläche von ca. 43.000 m² errichtet und von einem Grünstreifen umrandet.
• Der Grünstreifen wird nach den Vorgaben des Landschaftspflegerischen Begleitplans (LBP) bepflanzt.
• Um die Phasenschiebetransformatoren werden Schallschutzhauben errichtet, damit die Vorgaben aus der technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (kurz: TA Lärm) erfüllt werden.

Bei der Suche nach einem Standort sind diverse Kriterien zu beachten. Aufgrund der Vielzahl von Kriterien werden diese in mehreren Schritten betrachtet und nacheinander „abgeschichtet".

Die Kriterien, die untersucht werden, sind beispielsweise:

• Nähe zu bestehenden und geplanten Stromleitungen
• Abstände zur Wohnbebauung und bestehenden Infrastrukturen
• Natur- und Artenschutz
• Anbindung an die Verkehrsinfrastruktur für Schwerlasttransporte
• Bündelungsmöglichkeit mit bestehender Infrastruktur
• Geeigneter Baugrund
• Kein Hochwassergebiet und möglichst ebene Fläche
• Verfügbarkeit der Fläche
• Ausschluss von Kampfmitteln und Altlasten

Die Standortfindung hat mehrstufig stattgefunden:

1. Definition grundsätzlich geeigneter Abschnitte entlang der LH-13-307

Die Leitung zeichnet sich durch Leitungsmitnahmen, parallel verlaufende Freileitungen und 4-System-Abschnitte aus. Daher wurde die Leitung anhand des Phasenlageplans und der Mastschrägfotos in Bereiche eingeteilt, bei denen ein Phasenschiebertransformator mit vertretbarem technischen Aufwand in die Leitung eingeschliffen werden kann.

2. Suche grundsätzlich geeigneter Flächen innerhalb der geeigneten Abschnitte

Auf Basis von Luftbildern wurden entlang der geeigneten Leitungsabschnitte Flächen gesucht, die den Mindestanforderungen Flächengröße, Zugänglichkeit/Anschluss an das öffentliche Wegenetz und Lage zur Bestandsleitung genügen, sowie keine ersichtlichen NoGo-Kriterien aufzeigten (RWA, Biotope, Sperrzone, Überschwemmungsgebiete, etc.). Diese wurden in einer gemeinsamen Trassenbefahrung besichtigt und bewertet. So fand eine erste Vorauswahl statt, aus der acht grundsätzlich denkbare Varianten heraus kamen.

3. Raumanalyse

Die acht Standortvarianten wurden einer ersten überschlägigen Raumanalyse unterzogen. Zweck der Standortanalyse war die Sicherstellung der grundsätzlichen Machbarkeit auf den Flächen, vor allem hinsichtlich Zuwegung.

4. Vertiefte technische und umweltfachliche Bewertung

Die besten Standortvarianten wurden daraufhin vertieft hinsichtlich Machbarkeit & Aufwand der Leitungsanbindung sowie detailliert auf umweltfachliche Belange überprüft.

Eigentümer der Fläche ist TenneT TSO GmbH.

• Seit Oktober 2022 sind die 380-kV-Provisiorien in Betrieb.
• Zwei von vier Transformatoren sind im Herbst auf der Baustelle angeliefert worden. Zurzeit werden die Transformatoren aufgerüstet. Parallel erfolgen weitere Arbeiten wie der Aufbau der Hochspannungsgeräte, die Errichtung der Schallschutzhauben sowie Erdarbeiten. 2023 folgen die letzten zwei Transformatoren.  

• Sandmenge gesamt: ca. 175.000 m³ - das entspricht ca. 175.000 gefüllten Sandkästen, oder auch 1420 Beachvolleyballfeldern
• Menge Sand pro Tag: ca. 1.700m³-1.800m³
• Anzahl LKW: ca. 12.300 

Während der Bauphase kann zeitweise Baulärm entstehen.

Die Überwachung und Steuerung des 380 KV-TenneT-Netzes erfolgt in der Schaltleitung in Lehrte. Die Schaltleitung Lehrte steuert auch die Phasenschieberanlage Krempermarsch.

Um zu verstehen, wie eine Phasenschieberanlage arbeitet, stellen wir uns das Stromnetz einmal als ein Netz von vielen Wasserleitungen vor – und die Umspannwerke sind Wasserwerke. Jede Leitung hat ein bestimmtes Durchflussvermögen. Welche Menge die Leitung dabei aufnehmen kann, hängt von ihrem Durchmesser ab. Die Phasenschieberanlage kontrolliert die Öffnung, indem sie die Aufnahme steuert. Wird beispielsweise die Aufnahme gesenkt, sucht sich das nicht aufgenommene Wasser eine andere Leitung, durch die es fließen kann. Bei Strom funktioniert das genauso, da Strom immer den Weg des geringsten Widerstands nimmt. Die Phasenschieberanlage schützt davor, dass der Stromfluss zwischen zwei Leitungen ungleich verteilt ist und somit eine Leitung überlastet. Die  Phasenschieberanlage regelt also den Zufluss und lässt den Stromfluss in andere, weniger belastete Leitungen fließen.

Das Stromnetz ist stabil, wenn laufend genauso viel Strom erzeugt wie verbraucht wird. Als Stromnetzbetreiber gehört es zur Aufgabe von TenneT, über dieses Gleichgewicht zu wachen. Das ist keine triviale Aufgabe. Schließlich können die Stromanbieter nicht genau wissen, wie viel Strom die Kunden nachfragen werden. TenneT überwacht das Stromnetz und dessen Auslastung in verschiedenen Betriebszentren. Dies ist die so genannte Netzführung oder Systemführung.

Drohen an verschiedenen Stellen des Netzes Überlastungen, wenn bspw. viel Windenergie aufgenommen werden muss, wird die Netzführung dafür sorgen, dass die Strommengen umgeleitet werden. So bleiben die Netze stabil und der Strom fließt. Der Phasenschieber ist eines der wesentlichen Werkzeuge für die Netzführung, um einen sicheren und kostengünstigen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.

Am Puls der Übertragungsnetze

Der menschliche Körper ist ein kompliziertes Gebilde. Manche Prozesse zwischen Scheitel und Sohle sind der Wissenschaft noch immer ein Rätsel. Eines aber steht fest: ohne die Blutbahnen, das zentrale Transportsystem für nahezu alle lebensnotwendigen Stoffe, geht nichts. Dabei kommt es vor allem auf die Balance an. Ein zu hoher Puls ist auf Dauer ebenso gefährlich wie ein zu niedriger. Deshalb regulieren Gehirn und Herz den Kreislauf. Was dieses anatomische Kleinklein mit der Stromübertragung zu tun hat? Mehr als man auf den ersten Blick denkt.

Denn auch für die Übertragungsnetze von Höchstspannung gilt: zu viel Strom auf der Leitung ist schlecht, zu wenig ebenfalls. Aus diesem Grund bedarf es auch beim Stromnetz einer Instanz, die für das Gleichgewicht sorgt. Herz und Hirn für die Netzsteuerung sind die Schaltwarten. Eine dieser Einrichtungen steht in Dachau, von dort wird die gesamte süddeutsche Regelzone von TenneT überwacht. Und die Techniker haben seit vielen Jahren alle Hände voll zu tun, um den Pulsschlag der Netze zu regulieren.

Wie genau ein Redispatch funktioniert, erfahren Sie hier. 

Erneuerbare Energien als Herausforderung

Früher war es einfacher, eine gleichbleibende Spannung in den Übertragungsnetzen sicherzustellen. Der Strom wurde von großen Kohle- und Kernkraftwerken eingespeist, die Tag und Nacht eine planbare – allerdings wenig nachhaltige – Versorgung garantierten. Durch die Energiewende steigt der Anteil an Solar- und Windstrom seit längerer Zeit stark an. Der Nachteil: bei Flaute oder Bewölkung sinkt der Ertrag und weniger Strom kommt im Netz an. Oder umgekehrt: bei viel Wind und strahlendem Sonnenschein könnte mehr eingespeist werden als die Leitungen vertragen können. Damit weder das eine noch das andere zu einem Kollaps oder Ausfall führt, greifen unsere Fachleute in der Schaltwarte ein – zum Teil mehrere tausend Mal im Jahr. Die Kosten für die notwendigen Eingriffe gehen dabei in den Milliardenbereich.

Der Fachbegriff für die regulierenden Eingriffe ins Netzt lautet „Redispatch“. Notwendig ist dieses Vorgehen, um zu jedem Zeitpunkt und überall eine sichere Versorgung zu garantieren. Der Knackpunkt ist hierbei der Begriff „überall“. Denn das Hauptproblem besteht weniger in der Erzeugung des Stroms, sondern vielmehr in den fehlenden Transportkapazitäten. So wird Windenergie recht zuverlässig im Norden beziehungsweise an den Küsten Deutschlands erzeugt. Benötigt wird der Strom allerdings vor allem in den Industrieregionen im Süden. Das Nadelöhr sind die Leitungen. Um im Bild des menschlichen Körpers zu bleiben: sind die Blutbahnen verengt, droht ein Schlaganfall. In der Schaltwarte müssen die Techniker häufig Windkraftanlagen im Norden abregeln, um eine Überlastung zu vermeiden. Der dadurch im Süden fehlende Strom wird dann beispielsweise von Gaskraftwerken produziert, die extra für die notwendigen Eingriffe hochgefahren werden. Die konventionelle Kohleverstromung dagegen bleibt bisher meist dauerhaft am Netz.

Mehr Platz in der Leitung

Die Lösung liegt im Netzausbau. Ausreichende Transportkapazitäten ermöglichen es, die Engpässe aufzulösen, mehr Strom vom Norden in den Süden zu transportieren und dann vor Ort zu verteilen. Dafür sorgt der Phasenschieber. Im Umkehrschluss sinken die Kosten für den Redispatch – was sich auch für die Stromkunden auszahlt – und die Übertragungsnetze werden fit für die Energiewende.