Hybride Freileitungen: Mehr Strom transportieren ohne zusätzliche Leitungen

Unter der Regenanlage im Hochspannungslabor der ETH Zürich können die Forschenden das Verhalten von hybriden Stromleitungen genau untersuchen. © Jurij Pachin, ETH High Voltage Lab

Anders als bei herkömmlichen Stromleitungen werden bei hybriden Freileitungen statt zwei Wechselstromsystemen ein Wechselstrom- (AC) und ein Gleichstromsystem (DC) auf denselben Masten kombiniert. Damit steigt die Transportkapazität, während die Leitungen in Höhe und Breite identisch bleiben. Neubauten und Eingriffe in das Landschaftsbild können vermieden werden.

Aufgrund von Interferenzen zwischen den AC- und DC-Systemen treten jedoch abhängig von Wetterbedingungen, Verschmutzung der Leiterseile und der Distanz zwischen den Gleich- und Wechselspannungsleitern störende Geräusche sowie elektrische Felder auf.

Eine Forschungsgruppe der ETH Zürich hat im Rahmen des Nationalen Forschungsprogrammes „Energiewende“ (NFP 70) die optimale Auslegung des Systems untersucht. „Hybridfreileitungen haben zwei wesentliche Vorteile: ihre um über 50 Prozent höhere Kapazität und die vermutlich höhere Akzeptanz, weil keine neuen Höchstspannungsleitungen gebaut werden müssen, sondern bestehende umgerüstet werden können.

Um bei möglichst hoher Übertragungskapazität störende Effekte wie das Korona-Brummen und elektrische Felder zu minimieren, haben wir unter verschiedenen realen Bedingungen an Testleitungen im Labor und im Freifeld die ideale Spannung und die beste Mastgeometrie ermittelt“, fasst Projektleiter Christian Franck, Professor am Institut für Hochspannungstechnik der ETH Zürich, die Ergebnisse zusammen.

Viele Vorteile, aber … Akzeptanz gibt es nicht automatisch.

Gleichzeitig mit der Entwicklung der neuen Technologie wurden auch die Chancen und das Vorgehen, damit diese die nötige gesellschaftliche Akzeptanz findet, untersucht. „Auch wenn die höhere Kapazität ohne zusätzliche Landschaftseingriffe für die neue Hybrid-Technologie spricht und wir die negativen Effekte deutlich reduzieren konnten, war uns von Anfang an bewusst, dass sich auch Hybridleitungen nicht ohne Zustimmung der unmittelbar Betroffenen realisieren lassen“, beschreibt Franck die Motivation für die Zusammenarbeit mit dem Institut für Politikwissenschaft der Universität Bern.

Isabelle Stadelmann-Steffen, Professorin an der Universität Bern, untersucht im Nationalen Forschungsprogramm „Steuerung des Energieverbrauchs“ (NFP 71) die gesellschaftliche Akzeptanz erneuerbarer Energien. Die Befragung von rund 1300 Personen zu deren Einstellung gegenüber hybriden Freileitungen ergab drei zentrale Erkenntnisse:

„Erstens müssen vorausschauend Informationen zu einer neuen Technologie angeboten werden. Idealerweise wird die Bevölkerung zum frühestmöglichen Zeitpunkt einbezogen, um die Bedeutung des Vorhabens zu vermitteln und gleichzeitig die Möglichkeit zu bieten, Sorgen und Bedenken in den Entscheidungsprozess einzubringen. Zweitens müssen auch Alternativen diskutiert werden, denn die Unterstützung für eine neue Technologie hängt immer von den Alternativen ab. Und drittens ist die Akzeptanz natürlich umso höher, je mehr es gelingt, negative Effekte einer Technologie zu verringern.“

Verbesserte Technologie durch interdisziplinäre Zusammenarbeit

Die enge Zusammenarbeit zwischen den Forschenden der ETH Zürich und der Universität Bern, aber auch der Schweizer Übertragungsnetzbetreiberin Swissgrid sowie Betreibern von Verteilnetzen und Wasserkraftwerken hat konkrete technologische Verbesserungen ermöglicht. Während die „Techniker“ der ETH zunächst vor allem die Maximierung der Übertragungskapazität unter Einhaltung der Grenzwerte für elektromagnetische Felder und Lärm im Fokus hatten, haben die Erkenntnisse der sozialen Akzeptanzforschung dazu geführt, dass ein Optimum zwischen hoher Kapazität und möglichst geringer „Fühlbarkeit“ gefunden werden konnte.

Kontakt

Prof. Dr. Isabelle Stadelmann-Steffen
Universität Bern
Institut für Politikwissenschaft
Fabrikstrasse 8
3012 Bern
Tel.: +41 31 631 83 55
E-Mail: isabelle.stadelmann@ipw.unibe.ch

Prof. Dr. Christian M. Franck
Institut für Hochspannungstechnik
ETH Zürich
Physikstrasse 3
8092 Zürich
Tel.: +41 44 632 47 62
E-Mail: cfranck@ethz.ch

Die Nationalen Forschungsprogramme „Energiewende“ und „Steuerung des Energieverbrauchs“

Die Nationalen Forschungsprogramme „Energiewende“ (NFP 70) und „Steuerung des Energieverbrauchs“ (NFP 71) des Schweizerischen Nationalfonds erforschen die naturwissenschaftlich-technologischen und gesellschaftlich-ökonomischen Aspekte für die erfolgreiche Realisierung der Energiewende. Über 300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werden bis Ende 2018 in mehr als 100 Forschungsprojekten Erkenntnisse zur substanziellen Verringerung des Energieverbrauchs, zu neuen Technologien sowie zu gesellschaftlichen Rahmenbedingungen für deren Implementierung in den kommenden 10 bis 30 Jahren erarbeiten.

Aufgrund zahlreicher Wechselbeziehungen werden die parallel laufenden NFP 70 und NFP 71 eng koordiniert.

Weitere Informationen zu den einzelnen Forschungsprojekten und zur Organisation der Nationalen Forschungsprogramme sind auf www.nfp70.ch  und www.nfp71.ch  zu finden.

https://www.youtube.com/watch?v=BeL6VTwCJy0&index=1&list=PLCVDS7lWRkvIq7… 'Hride Freileitungen und die Akzeptanz neuer Energietechnologien'
https://youtu.be/C9A22vSVE6U'Hybridleitungen im Feldversuch'
http://www.snf.ch/SiteCollectionDocuments/medienmitteilungen/180604_MM_Hybride_F… 'Ahang zur Akzeptanzstudie'
http://www.nfp70.ch/de/projekte/stromversorgung/projekt-franck
http://www.nfp71.ch/de/projekte/modul-4-akzeptanz/projekt-stadelmann-steffen

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