SIEMENS

Eineinhalb Stunden dauert die halsbrecherische Fahrt von Kunming, der Hauptstadt der südwest-chinesischen Provinz Yunnan, nach Lufeng. Saftig-grüne Reisfelder und Herden von Wasserbüffeln fliegen draußen vorbei. Dann ist endlich Rettung in Sicht: Unser rasanter Fahrer biegt an einem blauen Schild mit vielen chinesischen Schriftzeichen und "800 kV" in lateinischer Schrift rechts ab und entlässt uns hinter dem Rolltor in ein neues Leben. Vor uns ein 700 × 300 m² großes Areal wie aus einer anderen Welt: Riesige Masten mit einer Vielzahl von Leitungen recken sich in den bewölkten Himmel, während Arbeiter darunter mit Spaten und Holzschubkarren letzte Erdarbeiten verrichten. In der Luft summt und brummt es. "Doch bislang nur zu Testzwecken", sagt Jürgen Sawatzki, der hier die Installation der Siemens-Komponenten leitet.
Mehrere Hochspannungsleitungen, die links des Zauns von den Hügeln kommen, speisen bereits elektrischen Strom ein, doch die blitzblanke Hochspannungsleitung, die rechts den Zaun überspannt und hinterm Berg in die Ferne verschwindet, ist noch stromlos. Sie wird 2010 bipolar in Betrieb gehen und dann elektrische Energie für fünf Millionen Haushalte über 1.400 km nach Guangzhou in der Provinz Guangdong befördern. Dort versorgt sie die Megastädte Guangzhou, Hongkong und Shenzhen an der chinesischen Südostküste mit Strom. Dies spart der Volksrepublik etwa 33 Mio. t CO₂ im Jahr. Denn die Energie kommt nicht etwa aus Kohlekraftwerken, sondern stammt aus einem Dutzend Wasserkraftwerken am Jinsha, dem "goldenen Sand", einem Zufluss des Yangtze, die den Strom CO₂-frei produzieren.
Im Gegensatz zu den Leitungen, die auf der linken Seite von den zum Teil mehrere hundert Kilometer entfernten Wasserkraftwerken kommen und die wie üblich mit Wechselspannung arbeiten, wird die 1.400 km lange Fernleitung nach Guangzhou mit Gleichspannung betrieben. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, kurz HGÜ, ist nichts Neues: Bereits 1882 beförderte eine solche Leitung Strom vom oberbayerischen Miesbach zur Elektroausstellung ins 57 km entfernte München. Doch von den Leistungen in der Provinz Yunnan konnten die bayerischen HGÜ-Pioniere nur träumen. Damals betrug die Spannung nur 1.400 V – in China wird eine solche Verbindung erstmals bei einer Rekordspannung von 800.000 V arbeiten. "Die Ultra-HGÜ-Leitung in China ist das Nonplusultra dieser Technik. Sie überträgt 5.000 MW, das entspricht einer Leistung von fünf Großkraftwerken", sagt Prof. Dietmar Retzmann, einer der Top-Innovatoren von Siemens und Experte für HGÜ-Technik.

Stromautobahn mit wenig Verlust. Wie bei Wechselspannungsleitungen wollen die Ingenieure auch bei HGÜ die Spannung möglichst hoch treiben. Denn die Formeln der Physik sagen, dass bei gleicher Leistung mit höherer Spannung der Strom niedriger ist und damit auch die Energieverluste auf der Leitung – das gilt sowohl für Gleichspannung als auch für Wechselspannung. Doch auf langen Strecken ist HGÜ überlegen. "Mit unserer Stromautobahn in China kommen immerhin 95 % der Leistung in den Verbrauchszentren an", sagt Wolfgang Dehen, CEO von Siemens Energy. Bei Wechselstrom-Leitungen sind es nur etwa 87 %, in diesem Fall also 400 MW weniger – dies entspricht der Leistung eines mittleren Kraftwerks oder von 160 Windenergieanlagen. Durch die geringeren Übertragungsverluste erspart die HGÜ-Strecke der Umwelt weitere 3 Mio. t CO₂ pro Jahr.
Theoretisch lassen sich auch Wechselspannungsleitungen für so lange Distanzen bauen. Mit 800 kV kann man Wechselstrom rund 1.500 km weit transportieren. Doch weil sich bei Wechselspannung über lange Distanzen die Schwingungen der Spannung am Anfang und am Ende der Leitung gegeneinander verschieben – der Fachmann spricht vom Phasenwinkel –, müssen alle paar hundert Kilometer große Kondensatoren zur Serienkompensation eingebaut werden. Das treibt die Kosten. Und trotz Kompensation wären die Verluste auf langen Strecken immer deutlich höher als bei einer HGÜ.
Jürgen Sawatzki führt uns in eine Halle, so groß wie ein Flugzeughangar. Darin bauen Arbeiter gerade das Herz der Anlage auf. Von der etwa 20 m hohen Decke hängen Stangen herab, an denen sie zahlreiche Kästen auffädeln – eine Maßnahme, um bei eventuellen Erdbeben Kurzschlüsse und Stromausfälle zu verhindern. Das erinnert an riesige übereinander gestapelte Blumenkästen und könnte von den hängenden Gärten Babylons inspiriert sein. An Stelle von Geranien sind in den Kästen aber jeweils 30 golden glänzende "Dosen", die sorgsam elektrisch hintereinander geschaltet und optisch verkabelt sind (siehe Artikel "Verwandlungskunst in Volt").
In den Dosen sind die Thyristoren versteckt, Stromventile aus Silizium, Molybdän und Kupfer, die im Takt der Wechselspannung 50-mal in der Sekunde mittels Laserstrahl gezündet werden – und zwar auf eine Millionstelsekunde genau so, dass sie die negative Schwingung der elektrischen Wechselspannung "hochklappen" und eine Gleichspannung entsteht. Weil die noch sehr wellig ist, schließt sich hinter dem Gebäude der so genannte DC-yard (DC = direct current = Gleichspannung) an. Kondensatoren speichern dort kurzzeitig Ladung, die sie in den "Schwingungsdellen" abgeben und Spulen filtern Störsignale, die von den Gleichrichtern in der Halle stammen – herkömmliche Schaltungstechnik wie in jedem netzbetriebenen Elektrogerät, nur hier auf dem DC-yard in riesigen Dimensionen.

Doppelte Anlagen. Neben der Halle wird gerade der Estrich einer zweiten, ebenso großen Halle gelegt. Sawatzki zeichnet ein Schaltbild auf einen Pappkarton und erklärt: "Gleichrichter und DC-yard sind doppelt vorhanden." Der Vorteil: Die Betreiber können eine Leitung als 800-kV-Pluspol fahren, die andere als 800-kV-Minuspol, zwischen beiden herrschen dann 1,6 Mio. V. So lässt sich die Leistung auf zwei Leitungen verteilen, um Verluste zu minimieren. Außerdem ist es eine Vorsichtsmaßnahme, falls einmal ein Pol ausfallen sollte.
In den nächsten Monaten stehen umfangreiche Tests an. Dazu drehen die acht Siemens-Ingenieure, die in einem Büro über der Halle untergebracht sind, im Kontrollraum nebenan mit ein paar Mausklicks die Spannung wie mit einem Dimmer hoch. Das treibt die Komponenten an die Grenzen der Belastbarkeit und deckt Schwachstellen auf, bevor die Anlage in Betrieb geht – denn Stromausfälle in den Megastädten an der Küste wären verheerend.
Noch zeigt der große Kontrollbildschirm in der linken Hälfte als Betriebszustand der Sendestation in Lufeng "0 MW" an. Rechts, für die Empfangsstation in Guangzhou, wo die Gleichspannung spiegelbildlich wieder in eine Wechselspannung zerhackt und ins öffentliche Stromnetz gespeist wird, stehen als Platzhalter "9999 MW". Wäre die Empfangsstation schon in Betrieb, würden hier eine Leistung um 5.000 MW sowie zahlreiche Messdaten aus Guangzhou angezeigt, in Echtzeit übertragen via Glasfaserleitung, die auf der HGÜ-Trasse mitgeführt wird.

Geteiltes Know-how. Während der Wechselspannungsteil der Anlage komplett von chinesischen Firmen gebaut wird, steckt im Gleichspannungsteil jede Menge Siemens-Know-how. Das heißt aber nicht, dass alle Komponenten auch in Deutschland gefertigt würden. Die Hälfte der 48 Transformatoren stammt beispielsweise aus Deutschland, die anderen werden unter Siemens-Verantwortung in China gebaut. Seit zehn Jahren ist Siemens-Mann Sawatzki nun schon in China, die HGÜ-Anlage in Lufeng ist seine vierte für den Netzbetreiber China Southern Power Grid. Rund drei Jahre wird das Projekt am Ende gedauert haben, von der Auftragsvergabe im Juni 2007 bis zur vollständigen Inbetriebnahme im Juni 2010.
Beim ersten Projekt verbuchte Siemens noch 80 % des Auftragsvolumens, beim nächsten 60, beim dritten 40, nun sind es noch etwas weniger, etwa 370 Mio. € von 1 Mrd. €, die die ganze Anlage kostet. Der Auftraggeber China Southern Power Grid hat festgelegt, dass auch die meisten Komponenten, die Siemens liefern soll, als Unteraufträge in China gefertigt werden müssen. So macht Siemens beispielsweise das Engineering für die Stromventile, zusammengebaut werden die Thyristoren und die Peripherie unter Siemens-Kontrolle von zwei chinesischen Firmen.

Innovationskraft als Vorteil. Ohne Siemens-Know-how werde es aber auch bei künftigen Anlagen nicht gehen, weil sich dank Innovationen der Stand der Technik stetig weiter entwickele, meint Susanne Vowinkel. "In der 800-kV-Technologie, die hier zum ersten Mal eingesetzt wird, steckt viel neues Know-how", sagt Vowinkel, die beim Siemens-Sektor Energy als kaufmännische Projektmanagerin für Verträge, Ausschreibungen an Lieferanten und die Kundenbetreuung zuständig ist.
So setzt Siemens erstmals Isolatoren mit Silikon-Überzug ein, von denen Wasser abperlt und die auch bei Verschmutzungen besser isolieren. 800 kV sind aber nicht das letzte Wort, weil eine höhere Spannung noch weniger Verluste verheißt. Schon durch den Sprung von 500-kV- zu 800-kV-HGÜ sinken die Kosten über 30 Jahre um etwa ein Viertel.
Immer einen Schritt voraus sein, lautet deshalb Vowinkels selbstbewusste Devise. Gerade hat Siemens einen großen Auftrag in Indien gewonnen, und Angebote für HGÜ-Anlagen, die unter anderem in China, Indien, USA und Neuseeland ausgeschrieben sind, laufen. Auch künftige Großprojekte wie der "Solarstrom aus der Wüste" – das so genannte Desertec-Projekt (siehe Artikel "Die Wüste lebt"), an dem Siemens ebenfalls beteiligt ist – sind ohne HGÜ nicht denkbar.