For nyligt gav Tysklands netoperatører deres bud på, hvordan morgendagens elnet skal se ud, hvis energiskiftet fra atomkraft til vedvarende energi skal lykkes:

Der skal opføres 3.800 kilometer nye højspændingsforbindelser. Desuden skal 4.400 kilometer eksisterende forbindelser opgraderes, så de bedre kan transportere den fluktuerende strøm fra vedvarende energikilder.

Sådan lyder det fra de fire netoperatører Amprion, Tennet, TransnetBW og 50Herz i en 350 sider tung 'Netzentwicklungsplan' (netudviklingsplan), som de har fremlagt for den tyske regering.

Elmotorveje til ti GW

Fire højspændingskorridorer - populært kaldet 'elmotorveje' - skal til sammen danne rygraden i fremtidens net. De skal bringe vedvarende energi, som overvejende produceres i Nord- og Østtyskland, til industricentrene i Syd- og Vesttyskland. Den samlede kapacitet ventes at ligge på ti GW.

»Vi står over for en fundamental ombygning af vores netarkitektur,« siger Peter Barth, ingeniør og netudviklingschef hos operatøren Amprion, der bestyrer godt 11.000 kilometer højspændingsforbindelser, og dermed er Tysklands største.

»Traditionelt set har filosofien været at etablere elproduktionen der, hvor strømmen skulle bruges - f.eks. idet man placerede a-kraftværker i nærheden af industricentre som Stuttgart og München. Det skete bl.a. for at undgå lange strækninger med højspændingsforbindelser,« fortæller Peter Barth.

»Men den filosofi lægger vi bag os nu, fordi vind, sol og vand billedligt talt optræder der, hvor Gud har skabt dem. Følgelig vokser de hidtidige transportafstande på maksimalt godt 100 kilometer til mindst 300-400 kilometer. Fremover må vi hos Amprion påregne en nord-syd-transit på godt 20-25.000 MW. Og det er selvsagt en stor udfordring.«

Når strømmen skal transporteres længere end hidtil og tilmed kommer fra fluktuerende kilder, stilles der højnede krav til effektivitet og stabilitet. Det gælder såvel ved nyopførelser som moderniseringer. Derfor satser netoperatørerne i højere grad på jævnstrøm, fremfor vekselstrøm..

2.100 af de 3.800 nyopførte kilometer højspændingskabel skal være højspændings-jævnstrøm (HVDC).

Ifølge netudviklingsplanen giver HVDC bedre transmissionsydelser end tilsvarende vekselstrømsforbindelser (HVAC). Operatørerne slår desuden på, at teknologien er mere stabil og ydelserne lettere justerbare i forhold til behovene i de underliggende fordelingsnet.

Ikke desto mindre er implementeringen af jævnstrømskabler forbundet med store udfordringer:

»I resten af verden - f.eks. i Kina - bygger man HVDC-forbindelser, der har meget større dimensioner, spændinger og ydelser. De transporterer hovedsageligt strøm ensrettet - fra kraftværker i fjerntliggende randområder til by- og industriområder. For os er den største udfordring derimod at integrere HVDC-teknologi i en eksisterende og fintmasket tysk netarkitektur, der snart vil være præget af fluktuerende energikilder. Det stiller enorme krav til bl.a. systemstyring og -overvågning,« forklarer Peter Barth.

Han fortæller videre, at Amprion aktuelt rådfører sig med producenter af HVDC-konvertere. Målet er at finde ud af, hvorvidt man kan etablere såkaldte multiterminalforbindelser i Tyskland.

»På den måde kunne vi muligvis forlænge de forbindelser, der i første omgang kommer til at ende i industricentrene i Sydtyskland. Så kunne man f.eks. kombinere den nordtyske vindenergi med vandkraft fra Schweiz eller Østrig,« fortæller Peter Barth.

Nedgravede højspændingskabler over lange afstande
Det fremgår af den tyske netudviklingsplan, at operatørerne så vidt muligt også vil satse på nedgravede højspændingsforbindelser. Det kommer de mange borgere i møde, der gruer for nye store master i deres baghaver, og som derfor foretrækker, at så mange kilometer elmotorvej som muligt lægges under den tyske muld.

Amprion har således startet et pilotprojekt i delstaten Nordrhein-Westfalen, hvor man prøvekører strøm via undergrunden.

»Såvel hvad angår jævnstrøm som vekselstrøm, taler vi om teknologier, som hidtil kun har været anvendt på korte strækninger og ved hjælp af specielle nedlægningsteknikker,« forklarer Amprions netudviklingschef.

»Internationalt set har ingen endnu gjort sig erfaringer med så lange kabelstrækninger som dem, vi tester i vores pilotprojekt. I den forbindelse undersøger vi bl.a. kablernes funktion i et langsigtet perspektiv, vi ser på vekselvirkningerne mellem teknik og natur og konsekvenserne af lynnedslag.«

Selvom operatørerne ser visse perspektiver i nedgravede elmotorveje, så medgiver Peter Barth, at de kan være svære at implementere i det tyske net:

»Du kommer uvægerligt ud i at skulle krydse tætbebyggede områder eller trække tunneler under motorveje og jernbaner. Dertil kommer, at undergrunden er fuld af gasledninger og kommunikationsinfrastruktur. Så du kan ikke bare grave jorden op og lægge et kabel. Du skal også påtænke tunnelteknik, implementering mens infrastrukturerne er i fuld drift - plus et hav af strenge sikkerhedskrav.«

Ruster sig til folkelig modstand

Netoperatørerne er klar over, at etableringen af nye højspændingsforbindelser er forbundet med store tekniske udfordringer, langsomme godkendelsesprocesser og en voksende folkelig modstand. Derfor forsøger de så vidt muligt at føre elmotorvejene via eksisterende tracéer. Det betyder imidlertid, at forbindelserne må oprustes massivt.

Amprion planlægger bl.a. at implementere HVDC-ledninger på de samme master, der allerede bruges til at transportere vekselstrøm.

Ophængningen kan principielt ske samtidigt med udskiftningen af eksisterende vekselstrømsledninger. For ifølge Peter Barth vil Amprion hænge nye generationer af ledninger op i store dele af Tyskland.

Test af højtemperaturledninger

Netoperatøren tester i øjeblikket en ny type højtemperaturledninger, hvis kerner består af kul- eller keramiske fibre, og hvis ydre er af særligt varmeresistent aluminium. Ledningernes belastningsgrænse kommer således op på 210 grader celsius, hvilket skulle resultere i dobbelt så store overførselskapaciteter som hidtil. Til gengæld døjer Amprion i deres forsøg med op mod fire gange så store transmissionstab ved spidsbelastning.

Derfor satser operatøren parallelt på mere traditionelle ledninger:

»Vi er i gang med at opgradere 2.700 ampere-forbindelser til 4.000 ampere. Når vi øger diameteren, opnår vi mindre tab end ved højtemperaturledninger,« fortæller Peter Barth.

Netoperatørerne vil også forøge stabiliteten i højspændingsnettet ved at optimere det eksisterende 380-kilovolt vekselstrømsnet med nye anlæg, bl.a. så reaktive effekter, der påvirker spændingsniveauerne uheldigt, så vidt muligt kompenseres. Planen er desuden at opgradere 220-kilovoltforbindelser til 380 kilovolt.

Også Tysklands fordelingsnet har hårdt brug for en overhaling - det rækker delvist tilbage til 1960-70'erne, og er slet ikke rustet til at optage og transportere vedvarende energi.

Står det til netoperatørerne, vil deres hærskarer af arbejdere altså snart strømme ud i det ganske tyske land. De vil trække store elmotorveje fra nord til syd. De vil rejse højspændingsmaster, hænge nye ledninger på de gamle og rippe landskabet op for at placere underjordiske kabler. De vil reparere, modificere og optimere.

Med andre ord: De vil forvandle Tyskland til en gigantisk byggeplads. Når de er færdige, vil tyskerne profitere af en splinterny infrastruktur, som vil forsyne dem med stigende mængder vedvarende energi.

Elinfrastruktur for 150 milliarder kroner
Tyskerne vil også kunne se udviklingen på elregningen. For HVDC, nedgravede kabler og opgraderingen af det eksisterende net kommer til at koste store summer - anslået 150 milliarder kroner - og de skal overvejende betales af skatteborgerne. Således vokser modstanden mod netudvidelsen dag for dag.

Og derfor går netoperatørerne nu ud og forklarer projektet. De prøver at inddrage en så stor del af befolkningen som muligt.

»For tiden møder vi borgere, politikere og miljøorganisationer fire-fem dage om ugen. Vi har stærkt brug for, at der opstår en offentlig forståelse af, hvorfor det er nødvendigt at udbygge elnettet. Vi har brug for, at godkendelsesprocesserne går meget hurtigere,« fastslår Peter Barth.

»Beslutningen om udfasningen af atomkraft er definitiv, datoerne for lukningen af de sidste a-kraftværker er fastlagt. Som netoperatører er vi medansvarlige for forsyningssikkerheden. Og hvis den skal opretholdes er det altså bydende nødvendigt, at vores infrastruktur er oppe at køre senest i perioden 2017-2022,« slutter Amprions netudviklingschef.