Stromtrasse der Zukunft
• Schwedischer Ingenieur entwickelt Meilenstein der zukünftigen Energieversorgung.
Gunnar Asplund mit seiner Erfindung HVDC light als Finalist des Europäischen Erfinderpreises in Paris nominiert
Die moderne Welt braucht Strom, viel Strom. Mehrere tausend Terawattstunden verbraucht allein Europa pro Jahr – Tendenz steigend. Neben Atomkraft und endlichen fossilen Energieträgern werden verstärkt erneuerbare Energien zur Stromerzeugung genutzt. Die Herausforderung: Die Quellen der regenerativen Stromerzeugung liegen vom Verbrauchsort meist weit entfernt. Die revolutionäre Technologie des schwedischen Ingenieurs Gunnar Asplund ermöglicht erstmals, Strom über weite Strecken unterirdisch und ohne nennenswerte Verluste zu transportieren. Gunnar Asplund wurde für seine Erfindung als einer von drei Finalisten des Europäischen Erfinderpreises 2015 in der Kategorie Industrie nominiert. Der renommierte Preis wird am
11. Juni in Paris zum zehnten Mal verliehen.
„Mit HVDC light können wir heute Versorgungssicherheit, Komfort und Umweltfreundlichkeit bei der Höchstspannungsübertragung gewährleisten. Es ist nicht mehr nötig, Freileitungen zu installieren, wenn sich Strom auch per See- oder Erdkabel über große Distanzen transportieren lässt“, so Benoît Battistelli, Präsident des Europäischen Patentamtes. „Die Erfindung von Gunnar Asplund bringt uns außerdem einen erheblichen Schritt weiter, wenn es um die Integration erneuerbarer Energien ins Stromnetz geht. Die fortschreitende Integration grünen Stroms ins Netz ist somit tatsächlich realisierbar.“
Vollständige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien wird möglich
Besonders die Eingriffe in die Umwelt werden im Zuge des stetigen Ausbaus der Stromnetze immer intensiver diskutiert. Eine allen Anforderungen gerecht werdende Lösung wird gefordert – gleiche oder verbesserte Leistungsfähigkeit vorausgesetzt. All dies ist keine Zukunftsmusik, sondern mit HVDC light (HVDC = High Voltage Direct Current, auch Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, HGÜ) heute schon umsetzbar.
Die herausragende Technologie des preisgekrönten schwedischen Ingenieurs Gunnar Asplund stellt eine zuverlässige Methode für die Stromübertragung über weite Strecken dar, die gleichzeitig weniger in die Umwelt eingreift. Sie liefert damit einen hochinteressanten Lösungsansatz für den notwenigen Ausbau der Stromnetze. Denn die verlustärmere, kostengünstigere Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung funktioniert per Erd- oder Seekabel. Und das war bisher ein Problem: Für die Übertragung von Wechselstrom über große Distanzen hinweg sind Erdkabel aufgrund der auftretenden kapazitiven Blindströme ungeeignet.
Dank HVDC light ist es nicht mehr erforderlich, dass die Erzeugerquelle möglichst nahe beim Verbrauchsort liegt. Daher ist diese Methode überaus attraktiv, um erneuerbare Energien nicht nur weiter ins Stromnetz zu integrieren, sondern auch, um eine vollständige Versorgung mit Strom aus Solar-, Wind- oder Wasserkraft zu gewährleisten. Die Versorgung Südeuropas mit Strom aus den Wind- und Wasserkraftwerken des Nordens und umgekehrt die Übertragung von Solarstrom aus dem Süden zu Verbrauchsorten im Norden ist somit technisch realisierbar. „Technisch wäre es möglich, bis 2030 den gesamten Energiebedarf Europas mit Strom aus erneuerbaren Energien abzudecken”, sagt Gunnar Asplund.
Gleichzeitig könnte damit auch das Problem der Speicherung einer Überproduktion von Solarstrom in sonnenintensiven Zeiten gelöst werden, denn der Strom lässt sich an Verbraucher über tausende Kilometer hinweg übertragen. Zusätzlich erhöht HVDC light erhöht die Zuverlässigkeit von HVDC-Netzen sowie deren wirtschaftlichen Leistungsbereich bis hinab auf wenige Dutzend Megawatt.
Höchstspannend und unsichtbar: Die Stromtrassen der Zukunft
Um die für den Netzausbau mit HVDC light elementare Verbindung zwischen Gleichstrom- und Wechselstromnetzen zu gewährleisten, damit der Strom auch bis in die Haushalte und zu den gewerblichen Verbrauchern transportiert werden kann, sind spannungsgeführte Stromrichter (Voltage Source Converter = VSC) nötig. Die von Asplund entwickelten Stromrichter weisen im Vergleich zu konventionellen Vergleichsprodukten einen entscheidenden Vorteil auf, die der Technologie zum Durchbruch verhalf: Ein integrierter Halbleiter ist in der Lage, im Fall von Überspannungen schnell den Strom abzuschalten. Dadurch lassen sich potenzielle Überspannungsschäden vermeiden. Dieses kleine Detail war entscheidend für die Alltagstauglichkeit und Marktreife der Technologie. Die im Vergleich zu den vorangegangenen Varianten der HVDC kompakteren Stromrichterstationen und Kabel anstelle von Freileitungen sind maßgeblich für einen geringeren Platzbedarf der Stromtrassen – er liegt deutlich unter dem von Wechselstromtrassen. “Wenn man große Mengen an Wechselstrom (AC) übertragen muss, benötigt man große Trassen. Wenn man stattdessen HVDC verwendet, kommt man bereits mit erheblich weniger Leitungskabel aus. Wenn man noch weiter geht und auf HDVC light umstellt, kann man sich die Hochspannungsleitungen ganz sparen und die Kabel unter die Erde verlegen. Das schont die Natur“, erläutert Asplund die Vorzüge seiner Technologie.
Seit Einführung Ende der 1990er Jahre hat Asplund mit seiner patentierten HVDC Light-Technologie für seinen Arbeitgeber, dem multinationalen Technologieunternehmen ABB, Einnahmen in Höhe von über 25 Milliarden SEK (ca. 262 Millionen Euro) generiert. Heute wird HVDC light großflächig eingesetzt, um Windparks mit Energieversorgungsnetzen zu verbinden und Inselregionen mit Strom zu versorgen.
Branche erwartet enormes Wachstum
Asplund arbeitete mehr als 35 Jahre bei ABB, einem führenden Unternehmen der Energiewirtschaft. Er kann aus dieser Zeit 50 weitere Patente auf dem Gebiet der HVDC vorweisen, mit denen er die Technologie als neuen Standard für eine zuverlässige unterirdische Stromübertragung über weite Strecken etablierte. Die Branche hat derzeit einen Wert von etwa 10 Milliarden US-Dollar (ca. 8,1 Milliarden Euro). Bis 2018 wird eine jährliche Wachstumsrate von 17% prognostiziert.
Asplunds Arbeit hat ihm mehrere Auszeichnungen eingebracht, unter anderem einen Ehrendoktor von der Königlichen Technischen Hochschule in Schweden und den angesehenen Uno Lamm-Preis, der von der IEEE Power Engineering Society für Fortschritte auf dem Gebiet der HGÜ-Technologie verliehen wird. Er besitzt 52 Einzelpatente und ist an 187 Patenten beteiligt.
