Industrieländer streben derzeit den Bau sogenannter Supergrids an, die in der Regel transkontinental sind. Sie sollen die Übertragung großer Strommengen über weite Entfernungen ermöglichen. Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) wird für die Stromübertragung über weite Distanzen eingesetzt. Die neueste Generation von Hochspannungsleitungen kann Strom mit einem Verlust von maximal 1,6 Prozent pro 1.000 Kilometer übertragen.
Der Bedarf an diesen Netzen ergibt sich aus der mangelnden Belastbarkeit herkömmlicher Stromnetze unter schwierigen Bedingungen. So traf beispielsweise 2021 ein schwerer Schneesturm den US-Bundesstaat Texas und ließ 4,5 Millionen Haushalte und Unternehmen in einem Bundesstaat ohne Strom, der nicht über die Vorteile eines Supergrids verfügt.
Die oben genannten Beispiele sowie die weltweit zunehmende Häufigkeit extremer Wetterereignisse zählen zu den wichtigsten Gründen für die Notwendigkeit von Supergrids.
- Welche Bedeutung hat ein Supergrid?
Ein Supergrid ist ein riesiges, länderübergreifendes Stromnetz. Es wird voraussichtlich die Energieerzeugung und -übertragung revolutionieren und hauptsächlich auf erneuerbaren Energien basieren.
Die Energiewende ist zwar eine sehr positive Entwicklung für den Energiesektor, birgt aber auch das Risiko von Stromausfällen, die die Stabilität des Stromnetzes gefährden. Bei schwacher Sonneneinstrahlung sinkt die Solarstromerzeugung und umgekehrt.
Ein geplantes Supergrid-Projekt verbindet die Stromnetze Südeuropas mit denen Nordafrikas, das über enorme Mengen an Solarenergie verfügt (Pixabay).
Ein Supergrid wäre daher dank größerer Systemflexibilität und umfassenderer Absicherung widerstandsfähiger gegen diese Schwankungen und Überspannungen. Das bedeutet, dass Stromnetze nicht mehr lokal oder national sein müssen, sondern über Landesgrenzen und Meerestiefen hinweg verlaufen und riesige geografische Gebiete mit den enormen verfügbaren erneuerbaren Energien verbinden können.
Wir sprechen hier davon, dass verschiedene Länder Ressourcen erschließen können, zu denen sie normalerweise keinen Zugang hätten. Beispielsweise könnte Großbritannien die isländische Geothermie nutzen, während die Nordsee-Windressourcen in Großbritannien, Dänemark und den Niederlanden bis nach Italien und Spanien verfügbar wären.
Kleine, gemeinsam genutzte Netze gibt es bereits weltweit. Großbritannien nutzt kleine Verbindungsleitungen mit den Niederlanden und Frankreich, während Norwegen und die Niederlande das Norned-Kabel nutzen. Supergrids sind jedoch ein umfassenderes Konzept und erstrecken sich über ein viel größeres geografisches Gebiet.
- Vorteile :
Grenzüberschreitende Energienetze bringen zweifellos mehrere Vorteile mit sich, darunter eine verbesserte Energiesicherheit, dezentrale Netze und eine verstärkte Nutzung erneuerbarer Energietechnologien.
Der größte Vorteil ist die Bündelung erneuerbarer Energieressourcen auf allen Kontinenten, unabhängig von ihrer Größe. Dies würde die Stromausfälle reduzieren, indem es die Verknüpfung von Angebot und Nachfrage erleichtert und gleichzeitig erhebliche Reserven bereitstellt.
Da Energiesicherheit auf der Diversifizierung des Stromnetzes beruht, die Abhängigkeit von einer einzigen Quelle durch mehrere Quellen ersetzt und das Risiko einer Unterbrechung einer Quelle verringert, kann man sagen, dass das Supernetz von Natur aus sicherer ist als die derzeitigen nationalen Netze.
- China und das größte Supernetz der Welt :
Mit dem Ziel, bis 2060 CO2-Neutralität zu erreichen, treibt China den Bau des größten Supernetzes der Welt zügig voran. Über 1,1 Millionen Volt Ultrahochspannungsleitungen (UHV) wird Peking Strom aus erneuerbaren Quellen, wie Windparks in der Zentralmongolei oder Wasserkraft im Südwesten, in dicht besiedelte Gebiete übertragen.
Chinas Vision beschränkt sich jedoch nicht auf die eigenen Grenzen. Das Unternehmen plant, das Supernetz auf andere Länder Nordostasiens auszuweiten, darunter Japan, Korea und Russland. Angesichts seiner enormen wirtschaftlichen, ökologischen und geostrategischen Vorteile hat China Probleme wie Umweltauswirkungen, Landerwerb und die Schwierigkeiten bei der Integration erneuerbarer Energiequellen heruntergespielt.
- Weitere globale Initiativen :
Außerhalb Chinas wurden in den letzten ein bis zwei Jahrzehnten mehrere Supernetzpläne ausgearbeitet, von denen bisher keines umgesetzt wurde. Ein solcher Plan sieht ein Offshore-Supernetz in den westeuropäischen Meeren vor, das sich von Skandinavien bis Portugal erstrecken könnte. Ziel dieses Netzes ist es, Offshore-Windenergie aus diesen Gewässern zu nutzen und in die Länder entlang der Westküste Europas zu liefern.
Ein weiteres geplantes Supergrid-Projekt würde die Netze Südeuropas mit denen Nordafrikas verbinden, das über enorme Mengen an Solarenergie verfügt. Das Projekt konzentriert sich auf den Bau großer Solarkraftwerke in den Wüstenregionen Nordafrikas und den anschließenden Export dieser Energie über das geplante Supergrid zu Nachfragezentren in Europa.
Unabhängig davon wurde im November 2017 die nordamerikanische Supergrid-Initiative gestartet. Ziel ist der Bau eines weitgehend unterirdischen Stromnetzes mit Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) in den Vereinigten Staaten, Kanada und Mexiko. Studien deuten darauf hin, dass dieses Netz die Emissionen des Energiesektors um bis zu 80 Prozent senken und gleichzeitig die Effizienz und Flexibilität des Energiemarktes verbessern könnte. Das Projekt war jedoch mit erheblichen Herausforderungen konfrontiert, darunter Genehmigungen, hohe Kosten und Widerstand der lokalen Bevölkerung.
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- Kosten :
Die Kosten sind eines der größten Hindernisse für den Bau eines Supergrids. Neue Forschungsergebnisse des norwegischen Unternehmens Rystad Energy prognostizieren, dass die Begrenzung der globalen Erwärmung auf 1,8 °C über dem vorindustriellen Niveau bis 2030 weltweit Investitionen in die Netzinfrastruktur in Höhe von rund 3,1 Billionen US-Dollar erfordern wird.
Trotz des enormen Finanzbedarfs für den Ausbau des Supernetzes werden die Vorteile die Kosten bei weitem überwiegen. So haben beispielsweise die Integration der Strommärkte und der grenzüberschreitende Handel in den letzten zehn Jahren auf EU-Ebene einen Nutzen von schätzungsweise 34 Milliarden Euro jährlich generiert.
Gleiches gilt für die Vereinigten Staaten, wo das Energieministerium schätzt, dass ein rascher Ausbau der Stromübertragung bis 2050 zu Kosteneinsparungen zwischen 270 und 490 Milliarden US-Dollar führen könnte. Für jeden Dollar, der in die Verbesserung der Stromübertragung investiert wird, werden etwa 1,60 bis 1,80 US-Dollar eingespart.
- Herausforderungen :
Nach alledem stellen wir fest, dass es einige Herausforderungen gibt, die den Bau von Supernetzen erschweren. Das vielleicht komplexeste Problem besteht darin, dass ein riesiges internationales oder transkontinentales Netz eine intensive Zusammenarbeit aller beteiligten Länder sowohl in der Planungs- als auch in der Bauphase erfordert.
Ein weiteres Problem ist die Art der Energieübertragung von einem Land zum anderen. Logistische und unvorhergesehene Herausforderungen können Schwierigkeiten mit sich bringen, die bei der Abhängigkeit von einem Kraftwerk in einem bestimmten Land nicht auftreten. So vermuteten die französischen Behörden 2016, dass ein auf See ankerndes Schiff die Kapazität einer wichtigen Stromleitung zwischen Großbritannien und Frankreich halbiert hatte. Daher ist die Versorgungssicherheit für die Planung bei der Nutzung von Strom in einem so großen Maßstab von entscheidender Bedeutung.
Die logistischen Aspekte eines solchen Projekts, insbesondere die Infrastruktur, stellen eine Herausforderung dar, ganz zu schweigen davon, dass die Anschaffungskosten eines Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssystems (HGÜ) deutlich höher sind als die eines Wechselstromsystems.