Die Energiebranche wird durch eine rasante Entwicklung gekennzeichnet. Der Prozess der europäischen Marktintegration begann vor einigen Jahren. Ziel dieser Integration ist die Schaffung eines einheitlichen europäischen Marktes, der es den Marktparteien erlaubt, auf einfache und effiziente Weise über die Grenzen hinweg mit Gas und Strom zu handeln.
Strommarkt
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Unsere Vision ist es, einer der transparentesten Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) Europas zu sein und damit einen Wert für die Gesellschaft zu schaffen. In der Rubrik Energy Insights stellen wir Daten, Informationen und wertvolle Einblicke rund um das Thema Energie zur Verfügung.
Das Umspannwerk
Umspannwerke sind die Dreh- und Angelpunkte unseres Stromnetzes. Sie wandeln den Strom so um, dass der effiziente Transport und die sichere Versorgung gleichermaßen garantiert sind, und verbinden die regionalen und überregionalen Versorgungsleitungen miteinander. Diese Infrastruktur lässt sich mit dem Straßennetz vergleichen: Während die Höchstspannungsleitungen mit 220 oder 380 Kilovolt (kV) als Autobahnen das „Transportnetz“ der deutschen und europäischen Versorgung aufspannen, fungieren die Hochspannungsnetze als Landstraßen, über die mit 110-kV-Leitungen jede Region an die Versorgung angeschlossen wird. Mittel- und Niederspannungsleitungen mit Spannungen von 10, 20 oder 30 Kilovolt bringen den Strom dann in die Städte und Gemeinden, wo er nach einer weiteren Umwandlung mit 230 oder 400 Volt in die Steckdosen gelangt. Die über tausend Umspannwerke in Deutschland dienen somit als Knotenpunkte, die alle Autobahnen, Landstraßen und Zubringer unserer Energieversorgung verknüpfen.
Überblick Netzebenen
Das Umspannwerk
Klicken Sie auf die orangefarbenen Spots, um Informationen zu den einzelnen Komponenten eines Umspannwerks zu erhalten.
Portal
Schaltfeld
Sammelschiene
Strom- und Spannungswandler
Betriebsgebäude
Trennschalter
Leistungsschalter
Überspannungsableiter
Transformator
Portal
Als Portal wird ein Metallgerüst bezeichnet, das in den TenneT-Umspannwerken rund 20 Meter hoch ist und das Ende einer Freileitung und den Eingang zum Umspannwerk darstellt. Das Portal ist somit das höchste Element eines Umspannwerks. Die gebündelten Freileitungsseile werden am Portal einzeln angehängt und weiter in die Schaltfelder geführt.
Schaltfeld
Der Begriff Schaltfeld bezeichnet einen Bereich mit verschiedenen elektrischen Betriebsmitteln, die in Gesamtheit einer bestimmten Aufgabe im Umspannwerk nachkommen. Je nach Bestückung erfüllt das Schaltfeld verschiedene Funktionen: Es gibt Schaltfelder zur Anbindung der ins Umspannwerk einlaufenden Höchstspannungsleitungen, Schaltfelder zum Verbinden unterschiedlicher Spannungsebenen durch Transformatoren oder Schaltfelder zum Kuppeln der Sammelschienen.
Sammelschiene
Die Sammelschiene verbindet die einzelnen Schaltfelder eines Umspannwerks. Sie hat die Aufgabe, dass der über die ankommenden und abgehenden Leitungen fließende Strom „eingesammelt“ und auf die Schaltfelder verteilt wird. Die einzelnen Leitungen und Trafoschaltfelder werden dabei an einem großen Aluminiumrohr gebündelt.
Strom- und Spannungswandler
Strom- und Spannungswandler sind Instrumente, die den tatsächlichen Stromfluss und die Spannung messen. Sie sind in die Schaltfelder integriert und geben die erfassten Werte über die Prozess- und Leittechnik an die Schutzeinrichtungen, Zähler und Schaltleitungen weiter.
Betriebsgebäude
Im Betriebsgebäude laufen die Informationen aus allen Steuer- und Messeinrichtungen des Umspannwerks zusammen. Hier können die elektrischen Geräte bei Bedarf auch vor Ort überwacht und gesteuert werden. Außerdem befinden sich im Betriebsgebäude Anlagen, mit denen Steuer- und Messwerte an die zentralen Schaltleitungen übermittelt werden. In den Schaltleitungen fließen die Informationen aus allen Umspannwerken zusammen.
Trennschalter
Trennschalter sind mechanische Schaltgeräte, die eine deutliche, räumliche Trennstrecke zwischen den elektrischen Komponenten herstellen. Diese Trennstrecke stellt sicher, dass kein elektrischer Überschlag stattfinden kann und Anlagenbereiche somit sicher voneinander getrennt sind. Die Trennung erfolgt nach dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung mithilfe des Leistungsschalters, also im stromlosen Zustand. Benötigt werden Trennschalter in erster Linie, um das sichere Arbeiten an den elektrischen Anlagen zu gewährleisten.
Leistungsschalter
Mit dem Leistungsschalter werden die einzelnen elektrischen Verbindungen im Betrieb ein- und ausgeschaltet. Dabei werden nicht nur die Betriebsströme, sondern auch die im Fehlerfall sehr hohen Kurzschlussströme, die im KiloampereBereich liegen, sicher unterbrochen. Der Schalter trennt bzw. stellt elektrische Verbindungen im Millisekundenbereich her, indem die Kontakte mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegt werden.
Überspannungsableiter
Der Überspannungsableiter erfüllt eine wichtige Schutzfunktion. Er bewahrt die Betriebsmittel und Verbindungselemente vor Schäden durch zu hohe elektrische Spannung, hervorgerufen zum Beispiel durch Gewitter.
Transformator
Der Transformator, kurz Trafo, ist das Herzstück des Umspannwerks. Der Kessel des Trafos ist ein großer metallischer Behälter, meist etwa elf Meter lang und fünf Meter hoch. Links und rechts des Kessels sind die Kühlanlagen für die Ölkühlung installiert. Der Trafo kann von einer Spannungsebene auf die andere umspannen. Das macht er mithilfe von zwei Kupferdrahtspulen, die unterschiedlich viele Spulenwindungen haben. Nach dem elektromagnetischen Induktionsgesetz wird hierbei durc h, den Wechselstrom in der einen Spule eine Spannung in der anderen Spule erzeugt, die abhängig von der Windungszahl ist. Somit ist es allein durch den Aufbau des Transformators möglich, eine Spannung auf eine andere Ebene zu transformieren. Transformatoren sind echte Schwergewichte: Rund 430 Tonnen wiegt ein Trafo im Betrieb. Dabei macht das Öl, welches zur Isolation der Windungen sowie zur Kühlung des Transformators eingesetzt wird, einen erheblichen Anteil aus.
Geräuschentwicklung im Umspannwerk
Wird ein neues Umspannwerk geplant, sorgen sich Gemeinden oft um die Lebensqualität an ihrem Wohnort. Sind die Bauarbeiten aber erst einmal abgeschlossen, beeinflusst ein Umspannwerk das Umfeld deutlich weniger als zum Beispiel Industrieanlagen oder Fertigungshallen.
Für die Geräuschimmissionen eines Umspannwerks gibt es vorgegebene Richtwerte, die TenneT selbstverständlich einhält. Diese sind für alle Gewerbe- und Industrieanlagen in der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) geregelt. Die TA Lärm hat ihre rechtliche Grundlage im § 48 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes.
TenneT berücksichtigt bei der Planung neuer Umspannwerke grundsätzlich die für die Nacht geltenden strengeren Immissionsrichtwerte. Für jedes neue Umspannwerk wird ein schalltechnisches Gutachten erstellt, in dem nachgewiesen wird, dass die Richtwerte eingehalten werden.
Elektrische und magnetische Felder
Überall, wo Elektrizität im Spiel ist, entstehen elektrische und magnetische Felder. Ein elektrisches Feld umgibt jeden spannungsführenden Leiter. Bewegte elektrische Ladungen erzeugen jedoch zusätzlich zum elektrischen ein magnetisches Feld. Im Haushalt begegnen sie uns Tag für Tag. Kein Fernsehgerät, keine Küchengeräte, Lampen oder Mobiltelefone könnten ohne elektrische und magnetische Felder funktionieren.
Auch für die Stärke der elektrischen und magnetischen Felder gibt es in Deutschland gesetzliche Grenzwerte, die durch die 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BImSchV) festgelegt wurden. Sie betragen bei einer Frequenz von 50 Hz für öffentlich zugängliche Orte, die nicht nur zum vorübergehenden Aufenthalt von Menschen bestimmt sind:
- für das elektrische Feld 5 Kilovolt pro Meter (kV/m) und
- für das magnetische Feld 100 Mikrotesla (μT).
