mini|Fertiggestellter Freileitungsabschnitt für zwei Gleichspannungspole mit jeweils eigenem Rückleiter Ultranet ist die Bezeichnung einer Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) mit 2 Gigawatt Übertragungsleistung bei ±380 kV Spannung zwischen Osterath in Nordrhein-Westfalen und Philippsburg in Baden-Württemberg. 2026 soll die Gleichstromverbindung in Betrieb gehen. Die derzeit (März 2024) in Bau befindliche Leitung wurde erstmals im Netzentwicklungsplan Strom 2012 (NEP) der Bundesrepublik Deutschland als Leitungsvorhaben aufgeführt. Eine Besonderheit ist der Verlauf als Freileitung größtenteils auf Masten bestehender Drehstromleitungen: Durch die Konfiguration als bipolare Gleichstromleitung mit metallischem Rückleiter weist die Verbindung drei Leiterseile auf. Daher besteht die Möglichkeit, diese analog zu einem Drehstromkreis auf dem Gestänge klassischer Drehstromleitungen mitzuführen. Zusammen mit der als Erdkabel geplanten HGÜ-Trasse A-Nord zwischen Emden und Osterath bildet Ultranet den Korridor A.
Geschichte Bedarf mini|Karte der BBPlG-Vorhaben. Ultranet trägt die Nummer 2. Die Verbindung zwischen Rheinland und Süddeutschland stellt bereits seit den 1920er Jahren eine Hauptachse für den Energietransport im deutschen Verbundnetz dar: Das RWE initiierte 1924 den Bau der Nord-Süd-Leitung als erste 220-kV-Verbundleitung weltweit, 1957 folgte die erste deutsche 380-kV-Leitung zwischen Rommerskirchen und Ludwigsburg-Hoheneck. Dennoch war dieser Korridor wegen der Braunkohleverstromung im rheinischen Revier und dem stark industrialisierten und dicht besiedelten Ballungsräumen in Süddeutschland einer der meistbelasteten.
Der 2011 beschlossene Atomausstieg und die Umsetzung einer europäischen Binnenmarktrichtlinie führten, zusätzlich zum 2009 verabschiedeten Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) zur Erstellung des ersten Netzentwicklungsplans Strom (NEP). Bereits in diesem wurden Überlegungen angestellt, den Korridor zwischen den beiden räumlich relativ weit voneinander liegenden Schwerpunkten durch eine größere Übertragungskapazität zu verstärken. Das EnLAG von 2009 sah nur den Bau weiterer 380-kV-Drehstromleitungen vor. Nach der Genehmigung des ersten NEP im Dezember 2012 wurden mit dem Bundesbedarfsplangesetz von 2013 die energiewirtschaftliche Notwendigkeit und der vordringliche Bedarf u. a. von einer DC-Verbindung zwischen Nordrhein-Westfalen und Baden-Württemberg gesetzlich bestimmt. Dort ist diese Verbindung als Ultranet das Leitungsbauvorhaben Nummer 2. Der Name für diese Leitung war ursprünglich eine von Amprion erdachte Eigenbezeichnung im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit. Die von der Bundesnetzagentur jeweils bestätigten Netzentwicklungspläne 2013, 2014 und 2030 (Versionen 2017 und 2019) haben die Überlegungen fortgeschrieben und konkretisiert. Zusammen mit dem HGÜ-Leitungsvorhaben A-Nord (Emden–Osterath) bildet Ultranet den sogenannten Korridor A.
Ultranet wird von der Europäischen Kommission als innerdeutsches Vorhaben von gemeinsamem Interesse (Projects of Common Interest) unter der Nummer 2.9 in der PCI-Liste der Europäischen Union geführt. Das Vorhaben ist neben Suedlink und Südostlink eines von drei Energieprojekten, die laut dem im November 2021 vorgelegten Koalitionsvertrag der rot-grün-gelben Bundesregierung „beschleunigt auf den Weg“ gebracht und „mit hoher politischer Priorität“ umgesetzt werden sollen.
Planung Die geplante Trasse stellt ein Gemeinschaftsprojekt der Übertragungsnetzbetreiber Amprion und TransnetBW dar und soll über ca. 340 kmBerichterstattung auf der Website von TransnetBW. Abgerufen am 10. Februar 2016 zwischen den Netzverknüpfungspunkten Meerbusch-Osterath in Nordrhein-Westfalen und Philippsburg in Baden-Württemberg verlaufen. Beide sind Standorte großer 380-kV-Umspannwerke, im Fall von Philippsburg handelt es sich um die Schaltanlage des ehemaligen Kernkraftwerks. Hintergrund für den Beginn der Trasse in Meerbusch und nicht an einem küstennahen Standort in Norddeutschland ist nach Angaben von Vertretern der BundesnetzagenturZwei Experten der Bundesnetzagentur folgen Einladung der Initiative. In: Westdeutsche Zeitung, am 7. März 2014, dass die Trasse zunächst (spätestens bis zum Ausstieg aus der Kohleverstromung in Deutschland) vor allem zum Transport von Strom aus den Braunkohlekraftwerken im rheinischen Braunkohlenrevier, der an der Umspannanlage Osterath eingespeist wird, nach Süddeutschland vorgesehen ist.
Von Anfang war geplant, die erforderlichen Leiterseile des Ultranets zum größten Teil auf bestehenden Drehstromtrassen anzubringen, daher müssen kaum zusätzliche Masten errichtet oder neue Trassen erschlossen werden. Dadurch erfüllt Ultranet das NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Verstärkung vor Ausbau). Da bisher keine praktischen Erfahrungen über den Betrieb von Leitungstrassen mit einem AC- und einem DC-Stromkreis auf demselben Gestänge vorlagen, wurde Anfang 2012 in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Hochspannungstechnik der Technischen Universität Dortmund eine 2,4 km lange Teststrecke in Datteln eingerichtet. Die Testergebnisse ergaben einen störungsfreien Betrieb. In den Jahren 2013 und 2014 folgten weitere Feldversuche bei der FGH in Mannheim.
Im Vergleich zum üblichen Drehstromnetz weist eine Gleichstromübertragung aufgrund nicht auftretender Blindleistung in ihrem Verlauf zwar deutlich weniger Verluste auf, muss jedoch mit speziellen Konvertern an das Drehstromnetz gekoppelt werden. Die Investitionskosten der Leitung Osterath – Philippsburg wurden 2014 von Amprion auf 1 Mrd. Euro geschätzt Abgerufen am 16. September 2014, wovon auf jeden der beiden Doppelkonverter 300–400 Mio. Euro entfallen.Beantwortung von Fragen der Gemeinden und Städte des Rhein-Kreis Neuss zum Konverterbau durch die Amprion GmbH. Hier Frage/Antwort Nr. 50
Bundesfachplanung
Die Bundesfachplanung sieht als wesentliche Bestandteile die Erstellung einer Raumverträglichkeitsstudie (RVS) und die Durchführung einer Strategischen Umweltprüfung (SUP) vor. Als ersten Schritt richtet die Bundesnetzagentur im Rahmen der Bundesfachplanung je nach Bedarf oder Komplexität des Vorhabens eine oder mehrere öffentliche Antragskonferenzen aus.
Ultranet von Osterath nach Philippsburg ist verfahrenstechnisch in fünf Abschnitte gegliedert. +UltranetAbschnittBundesländerTrassenlänge in kmStatusC1Osterath – RommerskirchenNordrhein-Westfalen30Trassenkorridor entschiedenERommerskirchen – WeißenthurmNordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz100Trassenkorridor entschiedenDWeißenthurm – RiedstadtRheinland-Pfalz, Hessen110Trassenkorridor entschiedenA1Punkt Ried – Punkt WallstadtHessen, Baden-Württemberg28Trassenkorridor entschiedenB1Punkt Wallstadt – PhilippsburgBaden-Württemberg40Trassenkorridor entschieden
Planfeststellungsverfahren Nach Abschluss der Bundesfachplanung kann das Planfeststellungsverfahren durch den Netzbetreiber beantragt werden, in dessen Rahmen die exakten Trassenverläufe und die technische Ausgestaltung verbindlich genehmigt werden. Zuständige Behörde ist die Bundesnetzagentur, die in dem Verfahren die Träger öffentlicher Belange sowie Verbände (auch Naturschutzorganisationen) und betroffene Privatpersonen beteiligt. +UltranetAbschnittStatusC1Osterath – Rommerskirchen31. Oktober 2025: Trassenverlauf festgelegtE1Rommerskirchen – Landesgrenze NRW/RP28. November 2024: Trassenverlauf festgelegtE2Landesgrenze NRW/RP – Punkt Koblenz31. Januar 2025: Trassenverlauf festgelegtD1Punkt Koblenz – Punkt Marxheim31. Oktober 2025: Trassenverlauf festgelegtA2Punkt Marxheim - Punkt Ried19. Dezember 2024: Trassenverlauf festgelegtA1Punkt Ried – Punkt Wallstadt29. Juni 2023: Trassenverlauf festgelegtB1Punkt Wallstadt – Philippsburg30. August 2023: Trassenverlauf festgelegt
Am 29. Juni 2023 hat die Bundesnetzagentur den Planfeststellungsbeschluss für den ersten Ultranet-Abschnitt erteilt. Die Entscheidung bezieht sich auf den 28 km langen Abschnitt A1 vom stillgelegten Kernkraftwerk Biblis nach Mannheim-Wallstadt. Der Verlauf der neuen Stromleitung steht damit für diesen Abschnitt fest und die Amprion kann mit dem Bau beginnen. Seit der Aufnahme in das Bundesbedarfsplangesetz bis zur ersten Entscheidung vergingen etwa zehn Jahre Planungs- und Genehmigungszeit.
Technischer Aufbau mini|Schematischer Aufbau einer bipolaren Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, allerdings mit Thyristoren
HGÜ-Leitung Ultranet soll als bipolare Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) mit einer Betriebsspannung von ±380 kV realisiert werden. Die Übertragungsleistung ist mit 2000 MW angegeben. Bei einer bipolaren HGÜ sind beide Pole gegenüber der Erde mit demselben Potential angegeben, womit zwischen den beiden Leitern die doppelte Spannung anliegt. Üblicherweise findet bei bipolaren HGÜ-Leitungen die Rückleitung über die Erde statt, bei Ultranet wird der Rückleiter als drittes, gegen Erde isoliertes Leiterseil mitgeführt. Hierdurch weist der Stromkreis drei Leiterseile auf, ähnlich wie bei einem Drehstromkreis. Daher kann die Leitung auf bestehenden, für 380 kV isolierten Freileitungsmasten in derselben Anordnung wie bei einem Drehstromkreis installiert werden.
Für den Betrieb als HGÜ spricht bei dieser Leitung die Länge des Stromkreises mit ca. 340 km und die benötigte hohe Übertragungsleistung. Bei einer Drehstromfreileitung mit 380 kV Spannung tritt bei großen Leitungslängen eine zu hohe Blindleistung auf, wodurch Übertragungsverluste auftreten. Bei Gleichstrom tritt keine Blindleistung auf, dem gegenüber stehen die höheren Investitionskosten und der technische Aufwand für den Betrieb von Konverterstationen, da sich Gleichstrom nicht direkt transformieren lässt.
Konverterstationen Innerhalb des Drehstrom-Verbundnetzes, dessen Leitungen sich bedarfgesteuert zusammenschalten lassen, ist die stromgeführte Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung auf die Übertragung zwischen zwei Punkten beschränkt. Sie benötigt an diesen Punkten technisch aufwändige Stromrichterstationen (Stromkonverter, Konverter), die die Verbindung zum Drehstromnetz herstellen. Vermaschung ist erst mit spannungsgeführten Stromrichterstationen möglich. Diese werden an allen Endpunkten benötigt und sind in der Regel nicht mit stromgeführten Stromrichtern kombinierbar.
Zu Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom (Gleichrichten) bzw. Gleich- in Wechselstrom (Wechselrichten) werden leistungselektronische Schaltungen benötigt. Während sehr alte HGÜ-Anlagen mit Quecksilberdampfgleichrichtern arbeiteten, werden bei heute betriebenen Anlagen Thyristoren oder IGBTs verwendet, die in sogenannten Thyristortürmen in Reihe geschaltet zusammengefasst werden. Die Leistungselektronik ist dabei zum Schutz vor Witterungseinflüssen stets in einer Halle untergebracht, in der Regel aus Gründen der Erdbebensicherheit von der Decke hängend. Zur Unterdrückung der Harmonischen auf der Wechselspannungsseite werden außerdem Oberschwingungsfilter eingebaut.
Bei Ultranet kommt eine bisher sehr neue Topologie, sogenannte Modulare Multilevel-Converter (MMC), zum Einsatz. Jeder Arm des MMC ist dabei aus mehreren in Reihe geschalteten Submodulen aufgebaut. Jedes Submodul basiert wiederum auf einer IGBT-Halb- oder Vollbrückenschaltung. Durch die Ansteuerung jedes einzelnen Submoduls, das jeweils auf einer niedrigen Spannung arbeitet, lässt sich der Strom und damit auch die zu übertragende Leistung sehr exakt einstellen. Hersteller ist die Firma Siemens Energy.
Bauausführung und Inbetriebnahme Konverterstation Osterath
mini|Baustelle der Doppel-Stromrichterstation von Amprion für Ultranet und A-Nord in Osterath Die Erschließung des Baugeländes für die Konverterstation am Umspannwerk Osterath begann im November 2022, der Baubeginn für die Gebäude folgte im November 2023.
Konverterstation Philippsburg