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TenneT Webspecial

Freileitungs-Monitoring

Witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb (WAFB)

Wie TenneT das Stromnetz optimiert, um der veränderten Nachfrage gerecht zu werden

NOVA-Prinzip, Energiewende & Co. einfach erklärt

Im Zuge der Energiewende steht TenneT vor der Herausforderung, zuverlässig Strom zu transportieren. Die Übertragungsnetzbetreiber sind gesetzlich dazu verpflichtet, den Strom aus regenerativer Erzeugung vorrangig ins Netz aufzunehmen und abzutransportieren. Das Bestandsnetz war bislang nicht darauf ausgelegt.

Um dieser veränderten Nachfrage gerecht zu werden, wird nach dem NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Verstärkung vor Ausbau) vorgegangen: Im ersten Schritt wird das Bestandsnetz optimiert und erst dann werden bestehende Leitungen aus- oder zusätzliche Leitungen neu gebaut. Übertragungsengpässe können so behoben und der Netzausbau auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Der „Witterungsabhängige Freileitungsbetrieb“ oder „Freileitungs-Monitoring“ ist eine Optimierungsmaßnahme im Bestandsnetz.

Beim „Witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb“ wird die Übertragungskapazität bestehender Stromleitungen den Witterungsbedingungen angepasst.

Freileitungs-Monitoring - Die Entstehung

Wie es zu der Idee eines witterungsabhängigen Freileitungsbetriebs kam.

WAFB - Grundidee und Entstehung

Die bestehenden Freileitungen besser nutzen- das Prinzip klingt einfach. Bereits in den 1970er Jahren wurde diese Idee in den USA entwickelt. Für eine deutschlandweite Umsetzung wurde das Betriebskonzept angepasst. So ist sichergestellt, dass alle gesetzlichen und normativen Vorgaben für einen sicheren Leitungsbetrieb zu jeder Zeit eingehalten werden.

Um die Höherauslastung vielfach deutschlandweit umzusetzen zu können, unterstützte schließlich auch die politische Welt diese Methode, sodass eine Änderung in der Gesetzeslage den letzten kleinen Stein ins Rollen brachte…

Ein Blick hinter die Kulissen verrät: Es war ein intensiver Prozess bis das Betriebskonzept einsatzbereit war- die Ingenieure rechneten und tüftelten. Erst wurde für alle Leitungen die maximal zulässige Leiterseiltemperatur ermittelt. Da sich die Seile ausdehnen, sobald sie wärmer werden, musste im nächsten Schritt sichergestellt werden, dass sie sich einerseits nur bis zu einem bestimmten Abstand dem Boden oder anderen Objekten nähern und andererseits bestimmte Feldvorgaben einhalten.

Die Telefone liefen heiß und die Taschenrechner und Seilschieber begannen allmählich zu glühen, bis schließlich klar war: Bisher nicht genutzte Reserven vieler Leitungen können durch relativ überschaubare Umrüstungen nutzbar gemacht werden. So wurden beispielsweise eigene Wetterstationen eingerichtet.

Das Webspecial

So funktioniert Freileitungs-Monitoring.

Probieren Sie es selbst aus...
Viel Spaß!

An Tagen mit geringer Sonneneinstrahlung, viel Wind und kalten Temperaturen können die Leitungen mit einem höheren Strom belastet werden als an Tagen mit viel Sonne und warmen Temperaturen. Besonders günstig sind die Voraussetzungen also, wenn draußen die Temperaturen sinken und die Windgeschwindigkeiten zunehmen: Die kalten Wettereigenschaften kühlen die Leitungen automatisch ab. Zur Datenermittlung wurden eigene Wetterstationen eingerichtet. So kann für jede Leitung die zur Verfügung stehende Strombelastung der Leiterseile über das Netzführungssystem berechnet werden.

Was genau ändert sich an der Übertragungskapazität, wenn sich das Wetter oder die Jahreszeit ändert? Mit nur wenigen Klicks lässt sich das in einer vereinfachten Anwendung ausprobieren.
Los geht’s… 

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Ausblick. Wie geht es weiter?

Immer auf der Suche nach mehr Sicherheit und Effizienz

Die Höherauslastung bestehender Freileitungen ist als eine zentrale Maßnahme zur Aufrechterhaltung der Netzstabilität zu sehen (vgl. Sonderanalysen Winter 2022/23).

Mit einer Gesetzesnovelle wurden die letzten gesetzlichen Hürden bei der Umsetzung des witterungsabhängigen Freileitungsbetriebs (WAFB) im Jahr 2022 behoben. Somit kann TenneT in seinem Netzgebiet die Zahl der Leitungen mit WAFB kurzfristig und sukzessive bis zum Winter 2023/24 verdoppeln.

Auf welchen Leitungen dies der Fall ist, wird einzeln angekündigt. Mehr dazu lesen Sie hier.  

Und so geht die Geschichte von TenneT weiter, immer auf der Suche nach neuen Technologien und Methoden, um den Stromtransport in Deutschland sicherer und effizienter zu machen.

TenneT Podcast - Entlang des Stroms

Podcast

Immer noch Fragezeichen im Kopf?

In den Windparks im Norden wird viel Ökostrom produziert. Doch die meiste Energie wird in den Industriezentren im Rest des Landes gebraucht. Also müssen Stromtrassen gebaut oder ausgebaut werden. In dieser Folge erklärt Euch unser Stromnetz-Planer Hendrik Moser woher der Strom bei Euch zuhause überhaupt herkommt, die Herausforderungen im Energietransport, und wir sprechen über die steigende Last durch Wärmepumpen und Elektroautos.

Wie wird eigentlich ein Strommast aufgebaut? Und was muss beachtet werden, damit beim Bau auch die Sicherheit für alle Beteiligten und die Umwelt gewährleistet ist? Das erklärt einer unserer Projektleiter Frank Imsande in unserer Folge „Freileitung im Bau – hoch hinaus“. Natürlich hat jede Freileitung eine unterschiedliche Höhe.

Durch die Einspeisung erneuerbarer Energien wird das Management einer stabilen Stromversorgung immer komplizierter. Damit die Versorgungssicherheit stets gewährleistet werden kann, überwacht Mr. X zusammen mit seinen Kolleginnen und Kollegen jeden Tag auf 11 Monitoren die Stromversorgung von etwa 24 Millionen Endverbrauchern. Warum sein Name dabei geheim bleiben muss und wie sein Job in der Schaltzentrale funktioniert, erfahrt ihr in dieser Epsiode von #entlangdesstroms.

Weitere Informationen rund um den TenneT Podcast “Entlang des Stroms” finden Sie hier:
tennet-entlangdesstroms.eu

Frequently Asked Questions

FAQs

Wir beantworten die häufigsten Fragen zum Thema

Die Abkürzung WAFB steht für die Bezeichnung witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb. Diese Maßnahme ermöglicht eine flexiblere Nutzung des bestehenden Stromnetzes- die Leiterseile können bei kühleren, windreichen Wetterlagen zeitweise deutlich höher ausgelastet werden. So kann bei Bedarf mehr Strom übertragen werden, während die Spannung der Leitung dabei gleich bleibt. Alle Sicherheitsbestimmungen sowie die Grenzwerte des Immissionsschutzes werden dabei zu jeder Zeit eingehalten. Der WAFB ist somit nicht nur eine kurzfristige Maßnahme zur Höherauslastung und Stabilisierung des Übertragungsnetzes, sondern durch die bessere Integration erneuerbarer Energiequellen auch ein wichtiger Beitrag für die Energiewende. Sie kann derzeit nur bis maximal 31.03.2024 umgesetzt werden.

Der WAFB-Betrieb wird auf Bestandsleitungen deutschlandweit umgesetzt. Eine Übersichtskarte findet sich [hier: Link setzen] (Stand: 15.03.23).

Bis zum 31.03.2024 werden weitere Leitungen folgen.

Aufgrund einer Vielzahl von gesetzlichen Anforderungen war WAFB in der Vergangenheit nur sehr begrenzt umsetzbar. Der Gesetzgeber hat mit der Gesetzesnovelle vom Herbst 2022 die Umsetzung des WAFB nun ermöglicht. Somit kann TenneT im eigenen Netzgebiet die Zahl der Stromkreise mit WAFB kurzfristig und sukzessive bis zum Winter 2023/24 verdoppeln. Bis dahin ist TenneT bestrebt, alle Anforderungen mit den Betreibern der parallelen Infrastrukturen für einen dauerhaften WAFB umzusetzen. Derzeit informiert TenneT die betroffenen Kommunen und Betreiber paralleler Infrastrukturen entlang der entsprechenden Leitungen.

Im Rahmen einer Gesetzesnovelle im Herbst 2022 wurde die Umsetzung des WAFB genehmigungsrechtlich erleichtert- durch den Wegfall eines bislang notwendigen Anzeigeverfahrens nach §43f. EnWG. Seit dem 01.01.2023 erfolgt die Anzeige der Maßnahme bei den zuständigen Behörden. In Bayern sind dies die Kreisverwaltungsbehörden (Landratsämter bzw. kreisfreie Städte), in Hessen die Regierungspräsidien, in Nordrhein-Westfalen die Bezirksregierungen, in Niedersachsen Landkreise bzw. kreisfreien Städte und in Schleswig-Holstein ist es das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume.

Der Einsatz des WAFB ist temporär und durch den Gesetzgeber bis zum 31.03.2024 ermöglicht.

Wie der Name „witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb“ besagt, lässt sich diese Frage nicht pauschal beantworten, da die mögliche Höherauslastung vom Klima entlang der Freileitungen abhängt. Bei kühlen, windreichen Wetterlagen können wir die Übertragungskapazität auf max. bis zu 80 Prozent über dem Normwert (Nennstrom der Leiterseile) erhöhen.

Wie der Name „witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb“ besagt, lässt sich diese Frage nicht pauschal beantworten, da die mögliche höhere Auslastung unserer Leitungen von der jeweiligen Wetterlage bestimmt wird. Bei kühlen, windreichen Wetterlagen können wir die Übertragungskapazität unserer Leitungen auf das max. 1,8-fache erhöhen.

Für die Sonderanalyse Winter 22/23 haben die vier Übertragungsnetzbetreiber die Berechnungen für alle Regelzonen zusammen durchgeführt, daher lässt sich die Übertragungskapazität allein für die TenneT Regelzone nicht definieren.

Aufgrund einer Vielzahl von gesetzlichen Anforderungen war der WAFB in der Vergangenheit nur sehr begrenzt umsetzbar. Der Gesetzgeber hat die letzten gesetzlichen Hürden bei der Umsetzung des WAFB nun behoben. Somit kann TenneT in seinem Netzgebiet die Zahl der Leitungen mit WAFB kurzfristig und sukzessive bis zum Winter 2023/24 verdoppeln. TenneT ist bestrebt, alle Anforderungen für einen dauerhaften WAFB zu erfüllen. Derzeit informiert TenneT die Gemeinden entlang der entsprechenden Leitungen sowie die Betreiber paralleler Infrastruktur.

Eine flexiblere Nutzung des bestehenden Stromnetzes ist vor dem Hintergrund der aktuellen politischen Lage von zentraler Bedeutung. Es besteht ein dringendes nationales Interesse, das deutsche Übertragungsnetz höher auszulasten, um Übertragungsengpässe im Stromnetz zu verhindern und Erdgas in der Stromerzeugung einzusparen. Die vier Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland setzen dafür kurzfristig einen gesetzlichen Auftrag um.

Die Gasmangellage ist deutschlandweit ausgerufen, die zugehörige gesetzliche Verordnung gemäß §§ 49b, 50a EnWG in Kraft getreten und so lange gültig bis die Alarmstufe des Notfallplans aufgehoben wird.

Besonders bei parallel zur Freileitung befindlichen metallisch leitfähigen Infrastrukturen kann durch die Erhöhung des Betriebsstroms der Freileitung eine induktive, kapazitive und ohmsche Beeinflussung dieser Infrastrukturen auftreten.

Entsprechend ermittelt TenneT mittels einer Leitungsauskunft (über ALIZ/ BIL) noch vor der Inbetriebnahme benachbarte Infrastrukturbetreiber wie z.B. Wasserwerke oder Gas- und Fernwärmebetreiber und informiert diese über das geplante Vorhaben. Für die Überprüfung einer potentiell möglichen Beeinflussung einer Fremdanlage/-netzes werden Netzpläne und Betriebsparameter der Freileitung zur Verfügung gestellt. Der Betreiber der Fremdnetzes/-anlage prüft eine mögliche Beeinflussung und ergreift ggf. erforderliche Schutz- und Sicherungsmaßnahmen im Verantwortungsbereich seiner Anlage bzw. Netzes. TenneT übernimmt die anfallenden Kosten, die dem Betreiber der Fremdanlage für die Ergreifung von Schutz- und Sicherungsmaßnahmen entstehen.

Alle gesetzlichen und normativen Vorgaben für einen sicheren Leitungsbetrieb werden bei der temporären Höherauslastung eingehalten, um eine Gefährdung des Eigentums sowie der Gesundheit der Anwohner auszuschließen. Gegenüber der zuständigen Immissionsschutzbehörde kommen wir dem Nachweis der gesetzlichen Anforderungen gemäß § 49b EnWG nach (u.a. Nachweis der magnetischen Flussdichte).

WAFB hat keinen Einfluss auf Geräuschemissionen oder -immissionen.

Von einer Freileitung können während des Betriebs bei bestimmten Voraussetzungen an den Leiterseilen sogenannte Korona-Geräusche ausgehen. Die Intensität der Koronaentladungen hängt neben der Randfeldstärke auch von Störfaktoren an der Oberfläche der Leiterseile sowie von Störfaktoren durch z.B. Regen, Schnee oder Eis ab. Die meteorologischen Umgebungsbedingungen und insbesondere das Niederschlagsgeschehen sind somit maßgebend für die Geräuschemissionen bzw. -immissionen.

Beim WAFB handelt sich lediglich um die Änderung des Betriebskonzeptes. An den Freileitungen finden keine baulichen Maßnahmen statt.

Die WAFB-Methode ermittelt das Übertragungspotential einer Freileitung, d.h. was die Leitung zu einem bestimmten Zeitpunkt (Echtzeitbetrieb) übertragen kann. Wie viel Strom über eine Leitung fließt ist WAFB unabhängig und hängt von der jeweiligen Netzsituation (Produktion/Verbrauch) ab.

Bei WAFB günstigen klimatischen Verhältnissen, kann über die Leitung mehr Strom übertragen werden. Speziell in kühlen Jahreszeiten (niedrige Außentemperaturen und höhere Windgeschwindigkeiten) werden die Leiterseile stärker gekühlt. Unter Berücksichtigung der maximalen Betriebstemperaturen der Leiterseile können diese in den kalten Jahreszeiten auch höhere Ströme führen. Bei kühlen, windreichen Wetterlagen können wir die Übertragungskapazität unserer Leitungen um das max. 1,8 fache erhöhen.

WAFB ist somit nicht nur eine kurzfristige Maßnahme zur Höherauslastung und Stabilisierung des Übertragungsnetzes, sondern durch die bessere Integration Erneuerbarer Energien auch ein wichtiger Beitrag für die Energiewende.

Nein, die WAFB-Methode ermittelt die momentane Strombelastbarkeit. Die wiederum ist vom aktuellen Wetter entlang der Freileitung abhängig und entspr. volatil (schwankend).

Die temporäre Höherauslastung ist vom Gesetzgeber aktuell befristet und bis maximal 31.03.2024 möglich. Das Ende des WAFB muss ebenfalls angezeigt werden.

Prinzipiell schon. Es bedarf allerdings einiger Überprüfungen hinsichtlich der Leiterseile, Komponenten und Netzstabilität.

WAFB wird ganzjährlich angewandt. Auch wenn im Hochsommer (extrem heiße Zeiträume) nur relativ kleine Potentiale nutzbar sind, helfen diese dennoch die Netzengpässe und Redispatchkosten zu reduzieren.

Neben WAFB prüft TenneT stetig weitere Möglichkeiten, das Bestandsnetz zu optimieren und auszulasten.

Ein Beispiel ist die Automatische Entlastungskontrolle (AEK) – ein Pilotprojekt von TenneT und Avacon. TenneT und der Verteilnetzbetreiber Avacon haben gemeinsam eine neue Software entwickelt, mit der ihre Netzleitstellen in Lehrte bzw. Salzgitter automatisiert miteinander kommunizieren können. Diese sogenannte AEK ist eine spezielle Smart-Grid-Technologie, mit der Transformatoren in Umspannwerken automatisiert, intelligent und vorausschauend gesteuert und somit höher ausgelastet werden können. TenneT und Avacon ermöglichen damit auch die Erweiterung der vorhandenen Netzkapazitäten, denn die Software erschließt Reserven im Stromnetz, die bislang für Fälle von Störungen vorgehalten wurden und daher ungenutzt blieben. Besonders erfreulich an den ersten Testergebnissen des Pilotprojekts ist, dass die Transformatoren bei hoher Windeinspeisung im Raum Lehrte über ihre sonst geltenden Grenzen hinaus ausgelastet wurden und dadurch mehr Windenergie aus dem Verteilnetz aufgenommen wurde.

Die temporäre Höherauslastung wird durch den Gesetzgeber vorerst bis zum 31. März 2024 ermöglicht und ist an den Zeitraum gekoppelt, in dem die Reservekraftwerke an den Strommarkt zurückkehren dürfen. Nach dem 31. März 2024 müssen alle Anforderungen für WAFB erfüllt sein, um diesen auch langfristig anwenden zu könne. Daher ist TenneT bestrebt, mit den Betreibern der parallelen Infrastrukturen alle erforderlichen Voraussetzungen für einen dauerhaften WAFB umzusetzen.

WAFB eignet sich langfristig nämlich als wichtige Ergänzung zum notwendigen Netzausbau, da er ein wichtiges Planungskriterium nach dem NOVA-Prinzip (Netzoptimierung vor Netzverstärkung vor Netzausbau) darstellt. Um die dauerhafte Nutzung sicherzustellen, werden mit den Betroffenen entsprechende Maßnahmen vereinbart und umgesetzt.

WABF ist eine Ergänzung zum Netzausbau. Das Übertragungsnetz wird nach dem sogenannten NOVA-Prinzip geplant. NOVA steht für Netzoptimierung vor Verstärkung vor Ausbau. Das Prinzip zielt darauf ab, zunächst das bestehende Netz bestmöglich auszunutzen bevor Netzverstärkungen oder Neubaumaßnahmen durchgeführt werden. Eine Methode der Netzoptimierung stellt dabei der WAFB dar. Die Berechnungen zum Netzentwicklungsplan Strom (NEP) und darin definierte zusätzliche Projekte basieren auf der Annahme eines dauerhaft aktiven witterungsabhängigen Freileitungsbetriebs

Größter Mehrwert des WAFB ist der höhere Stromtransport und dadurch Reduzierung von Netzengpässen und Redispatch-Maßnahmen. Daher ist der WAFB wichtig für unsere Netzstabilität und Versorgungssicherheit. Natürlich wirkt sich das auch positiv auf den Strompreis aus. Wie der Name „witterungsabhängiger Freileitungsbetrieb“ besagt, lässt sich das Potential aber nicht exakt beantworten, da die mögliche Höherauslastung vom Klima entlang der Freileitungen abhängt.

 

Für den kommenden Winter haben die vier Übertragungsnetzbetreiber die Sonderanalyse Winter 2022/2023 durchgeführt. Neben weiteren in der 2. Sonderanalyse zum Winter 2022/23 empfohlenen Maßnahmen zeigte sich der WAFB als ein wichtiges Instrument, um die Transportfähigkeit des Netzes zu erhöhen. Um die Versorgungssicherheit mit Strom in den kommenden beiden Wintern zu stärken, ist die Höherauslastung der Übertragungsnetze – mittels WAFB –  eine essentielle Maßnahme. Durch Nutzung des gesamten Potentials der Übertragungskapazitäten können mehr Stromerzeugungsquellen in das Netz aufgenommen und Netzengpässe entschärft werden. Das stärkt die Netzstabilität und die Versorgungssicherheit. Zusammen mit den anderen in der Sonderanalyse definierten Maßnahmen, senkt das WAFB das Risiko, dass wir Lastabschaltungen (Abschaltung von Stromverbrauchern) im kommenden Winter vornehmen müssen.

Weitere Informationen rund ums Freileitungs-Monitoring finden Sie auch auf unserer Homepage. Einfach reinklicken.

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