Offshore-Netzentwicklung

Wie kommt die Offshore-Windenergie ins Übertragungsnetz?

Auf See weht der Wind beständig und stark. Deshalb sind Off­shore-Wind­anlagen auf­grund deut­lich höherer Voll­last­stunden fast dop­pelt so ertrag­reich wie ver­gleich­bare Anlagen an Land. Die Über­tragungs­netz­betreiber müssen die auf See (offshore) erzeugte Wind­energie in das Strom­über­tragungs­netz auf dem Fest­land (onshore) einspeisen. In der Nord­see kommt dabei über­wiegend die Gleich­strom­techno­logie (DC) zum Einsatz. Aufgrund unter­schied­licher Rahmen­bedingungen, vorhan­dener Trassen­räume und geringerer Ent­fernungen zum Land wird in der Ostsee bisher nur die AC-Techno­logie genutzt, in Zukunft aber auch DC-Technologie.

AC-Netzanbindungssysteme

Netzanbindungen mit Wechselstrom werden zwischen der Umspann­platt­form des Offshore-Wind­parks und dem Umspann­werk des ÜNB an Land installiert. Der vom Off­shore-Wind­park erzeugte Strom wird zuerst auf der Umspann­platt­form gesam­melt und hoch­trans­formiert. Von dort wird die erzeugte Off­shore-Wind­energie vom Über­tragungs­netz­betreiber „abgeholt“ und gegebenenfalls über einen Bündelungs­punkt zum Umspann­werk an Land trans­portiert. Dort wiederum wird die Off­shore-Wind­energie in das Über­tragungs­netz eingespeist. Bei dieser Über­tragungs­techno­logie erfolgt somit keine Umwand­lung des Stroms von AC auf DC oder umgekehrt. Konverter­plattformen oder Konverter­stationen werden somit nicht benötigt. Alle Wind­parks in der Ostsee sind direkt an das Wechsel­strom­netz ange­schlossen, da die Entfernungen zwischen Wind­parks und Ver­knüpfungs­punkten an Land kürzer sind als in der Nordsee.

DC-Netzanbindungssysteme

Der Anschluss von Offshore-Windparks erfolgt bei den bestehenden DC-Netz­anbin­dungs­sys­temen bisher über das 155-kV-Anbin­dungskonzept. Die Wind­parks werden zu soge­nannten Off­shore-Windpark-Gebieten gebündelt. Jeder Wind­park in diesem Gebiet ver­fügt über eine eigene Umspann­plattform, die wiederum mit einer zentralen Kon­verter­platt­form des zustän­digen ÜNB verbunden ist. Die Kon­verter­platt­form befin­det sich eben­falls auf See und wan­delt den Wech­sel­strom in Gleichstrom um. Von dort aus führt ein Gleich­strom­kabel zum Fest­land, wo eine weitere Konverter­station instal­liert ist. Dort wird der Gleich­strom dann zurück in Wechsel­strom umge­wandelt und in das land­seitige Über­tragungs­netz eingespeist. Für zukünf­tige Netz­anbindungs­systeme ist ein Direkt­anbindungs­konzept in Planung, bei dem die Kabel­stränge des Offshore-Wind­parks direkt mit der Offshore-Konverter­plattform des ÜNB verbunden werden. Die Vorteile: technische und räum­liche Kom­plexi­tät wird reduziert. Zudem ent­stehen volks­wirt­schaft­liche Kostenvorteile. Bei größeren räum­lichen Abstän­den der Wind­parks zur Kon­verter­platt­form ist weiter­hin das 155-kV-Anbindungskonzept vorgesehen.

Das Zusammenspiel von Flächenentwicklungsplan (FEP) und Netzentwicklungsplan Strom (NEP)

Die früher im Offshore-Netzentwicklungs­plan (O-NEP) getroffenen Fest­legungen wer­den heute im Netz­ent­wick­lungsplan (NEP) und im Flächen­entwick­lungsplan (FEP) dargestellt. Damit bilden der NEP und FEP ein zusammen­hängendes und mitein­ander verzahn­tes Plansystem.

Gegenstand des FEP ist die räum­liche und zeit­liche Planung der Wind­energie-Gebiete und Strom­leitungen in der Nord- und Ostsee. Dabei werden unter anderem Flächen und die darin zu instal­lieren­de Leistung festgelegt. Zusätz­lich wird bestimmt, in welchem Kalender­jahr die geplanten Wind­energie­anlagen auf See und die ent­sprechen­den Offshore-Netz­anbindungs­systeme in Betrieb gehen sollen.

Der NEP zeigt vor allem Lösungen für den Trans­port der Wind­energie durch die Nord- und Ostsee zum Fest­land auf. Konkret werden bei­spiels­weise Netz­verknüpfungs­punkte (NVP) für die Offshore-Netz­anbindungen identi­fiziert. Im NEP werden auch weitere Planungs­möglich­keiten wie Techno­logie­konzepte, Aus­bau­szenarien oder alter­native Netz­verknüpfungs­punkte für die Offshore-Anbindung erörtert.

Zahlen, Daten, Fakten

Grundlage des NEP ist der Szenariorahmen, der durch die BNetzA genehmigt wird. Der am 26.06.2020 genehmigte Szenariorahmen sieht im Szenario A 2035 einen Ausbau der Windenergie auf See in Höhe von 28 GW vor. Im Szenario B 2035 wird von 30 GW und im Szenario C 2035 von 32 GW ausgegangen. Durch den Anschluss eines 2 GW Offshore-Windparks in einer ausländischen ausschließlichen Wirtschaftszone in Deutschland ergibt sich für das Szenario C 2035 ein Ausbau in Höhe von 34 GW. Darüber hinaus wird im Szenario B 2040 von einem Ausbau in Höhe von 40 GW ausgegangen. Das entspricht dem definierten Ausbaupfad für Offshore Wind im Jahr 2040, der im Windenergie-auf-See-Gesetz beschlossen wurde. Mittlerweile wurden die Zielvorgaben noch einmal erhöht, sodass nunmehr bereits bis 2030 eine Leistung von 30 GW an das deutsche Übertragungsnetz angebunden werden soll. Diese zusätzliche Ambition spiegelt sich im vorliegenden NEP-Entwurf noch nicht wider.

Ausbauvolumen Offshore-Netzanbindungen

Auf Grundlage des genehmigten Szenariorahmens und den im FEP 2020 ausgewiesenen Flächen, wurden die Investitionskosten und Längen des Zubau-Offshorenetzes im NEP 2035 (2021) ermittelt. Diese bauen auf das Start-Offshorenetz mit einem Umfang von etwa 750 km auf.

Für das Zubau-Offshorenetz ergibt sich im Szenario A 2035 eine Länge von etwa 3.210 km bei einer Übertragungsleistung von rund 17,4 GW. Im Szenario B 2035 geht man von etwa 3.510 km Leitungen bei einer Übertragungsleistung von rund 19,4 GW aus. Bei Szenario C 2035 werden etwa 3.860 km bei einer Übertragungsleistung von rund 21,4 GW angenommen. Für den Ausblick im Szenario B 2040 geht man von etwa 5.850 km Länge bei einer Übertragungsleistung von rund 29,4 GW aus.

Die entsprechenden Netzverknüpfungspunkte an Land wurden ermittelt. Im Szenario C 2035 werden neben den 32 GW installierter Erzeugungsleistung an Offshore-Windenergie aus der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) zusätzlich 2 GW aus der dänischen AWZ in das deutsche Netz eingebunden. Dieses Offshore-Netzanbindungssystem ist nicht Bestandteil des Zubau-Offshorenetzes und wird daher auch nicht in der Längen- und Kostenkalkulation des Selbigen berücksichtigt.

Investitionsvolumen Offshore-Netzanbindungen

Die Investitionskosten für die Offshore-Netzanbindungssysteme im Zubau-Offshorenetz werden auf Basis von spezifischen Kostensätzen ermittelt und haben einen vorläufigen Charakter. Die Investitionen in diese Ausbaumaßnahmen (rund 5 Mrd. Euro) sind hierin jeweils berücksichtigt.