Frankfurt am Main benötigt künftig deutlich mehr Strom, auch weil sich dort verstärkt Rechenzentren als neue Großverbraucher ansiedeln. Vor allem Windparks in der Nordsee sollen den Strom erzeugen. Aber wie kommt er von dort in die Datencenter am Main? Amprion wird dafür sein Netz verstärken und ausbauen. Wir zeigen die wichtigsten Stationen.
Mehr als 600 Kilometer lang ist die Verbindung, durch die Strom aus Offshore-Windparks in der Nordsee über Hanekenfähr (1) bis nach Frankfurt (4) fließen soll, um Verbraucher wie den weltweit größten Internetknoten DE-CIX (5) mit elektrischer Energie zu versorgen. Amprion verstärkt das Netz deshalb an mehreren Stellen. Dazu gehört der Leitungsabschnitt zwischen Dortmund-Kruckel und Dauersberg ( 2) sowie die Umspannanlage Kriftel im Taunus (3). Für den witterungsabhängigen Freileitungsbetrieb werden etwa 100 Wetter-Messstationen zwischen Ems und Main errichtet.
Offshore-Windenergie wird immer wichtiger. Zu Amprions Aufgaben gehört es, neue Windparks in der Nordsee an das Stromnetz anzuschließen. Die Energie wird zunächst als Gleichstrom durch bis zu 280 Kilometer lange See- und Erdkabel fließen, bis sie die Stadt Lingen im Emsland erreicht. Dort errichtet Amprion bis 2028 eine Konverterstation. Das sind Hightech-Anlagen, die den Gleichstrom in den netzüblichen Wechselstrom umwandeln. „Auf dem Gelände der bestehenden Umspannanlage Hanekenfähr finden sie keinen Platz mehr“, sagt Netzplaner Christian Klein. Die Anlagen sollen deshalb auf einem Grundstück etwa einen Kilometer entfernt entstehen. Eine Freileitung verbindet Konverter und Umspannanlage Hanekenfähr. Dort speist bislang ein Kernkraftwerk Strom ein. Es wird Ende 2022 vom Netz gehen. Dann werden an diesem Netzknoten Übertragungskapazitäten, die für den Transport von Windstrom genutzt werden können.
Netzoptimierung vor Ausbau – nach diesem Grundsatz prüft Amprion, wie sich zwischen Hanekenfähr und Frankfurt mehr Strom durch bestehende Leitungen transportieren lässt. Das ermöglicht zum Beispiel der „witterungsabhängige Freileitungsbetrieb“. Er beruht auf dem Phänomen, dass Leiterseile bei niedrigen Außentemperaturen mehr Strom transportieren können, ohne zu überhitzen. Diesen natürlichen Kühlungseffekt wollen sich die Netzplanerinnen und -planer von Amprion zunutze machen. Etwa 100 Messstationen zwischen Emsland und Rhein-Main-Gebiet sollen die dafür nötigen Wetterdaten liefern. „Sie sind die Basis für exakte Prognosen, die zeigen, wie stark die Leiterseile bei der aktuellen Wetterlage belastet werden können“, sagt Lars Henter, Leiter Stromkreiskapazität bei Amprion. Auf ihrer Grundlage bestimmen Algorithmen in der Hauptschaltleitung Brauweiler, zu welchen Zeiten mehr Strom durch die Leitungen fließen kann. So lassen sich Leistungsspitzen abfedern – und der Ausbau gewinnt auf einigen Netzabschnitten Zeit.
Auf 126 Kilometer Länge baut Amprion eine bereits vorhandene Trasse zwischen Dortmund-Kruckel und Dauersberg in Rheinland-Pfalz aus. Sie ist das Kernstück der künftigen Versorgung des Rhein-Main-Gebiets mit Windstrom aus dem Norden. Statt der bisherigen 220 Kilovolt wird die neue Freileitung mit 380 Kilovolt Spannung betrieben. In Verbindung mit neuen Leiterseilen kann etwa fünf Mal so viel Leistung übertragen werden. Der Ausbau gleicht einer Operation am offenen Herzen. „Während der Arbeiten darf die elektrische Versorgung für den Großraum Hagen-Siegen nicht unterbrochen werden“, sagt Netzplaner Bastian Lüttecken. Expertinnen und Experten von Amprion müssen die Versorgung an den betroffenen Abschnitten über Baueinsatzkabel leiten oder über provisorische Masten laufen lassen, die sie neben der Bestandstrasse errichten. Hinzu kommt, dass ein Abschnitt der Trasse durch bergiges Gelände führt und Fundamente für Masten aufwendig im Felsboden verankert werden müssen. Die Verbindung zwischen Dauersberg und dem Rhein-Main-Gebiet befindet sich bereits im Bestand.
Die im Taunus gelegene Umspannanlage Kriftel gehört zu den wichtigsten Netzknoten im Großraum Frankfurt. Sie verbindet das künftig mit 380 Kilovolt Spannung arbeitende Übertragungsnetz mit den Verteilnetzen in der Region, die eine Spannung von 110 Kilovolt führen. Neue Transformatoren übernehmen diese Aufgabe. Eine weitere wichtige Funktion ist es, sogenannte Blindleistung bereitzustellen. Mit ihrer Hilfe lassen sich Spannungsschwankungen im Netz ausgleichen. Bislang leisteten dies Generatoren in Großkraftwerken – die aber gehen im Zuge der Energiewende vom Netz. „Unsere beiden hochmodernen Blindleistungs-Kompensationsanlagen in Kriftel leisten bereits heute einen wichtigen Beitrag zur Systemsicherheit“, sagt Dmitrij Kamenschikow, Leiter Netzstabilität bei Amprion. Es handelt sich um einen mechanisch geschalteten Kondensator (MSCDN), der die Spannung vor allem bei hoher Netzauslastung stützen kann, und eine leistungselektronische Kompensationsanlage (STATCOM), die kurzfristige Spannungsschwankungen ausgleicht. Beide Anlagentypen ergänzen sich. Sie bilden die leistungsstärkste Hybridanlage im deutschen Netz.
Frankfurt ist nicht nur eine Finanzmetropole, sondern gilt auch als Internet-Hauptstadt Europas. In keiner anderen Stadt Europas stehen so viele Rechenzentren. Deren Energiebedarf wächst kontinuierlich. „Für die Jahre bis 2028 haben wir Anschlussanfragen erhalten, die eine Erhöhung des Leistungsbedarfs um bis zu 3,5 Gigawatt bedeuten“, sagt Ralph Pfeiffer, Leiter regionale Netzplanung von Amprion. Das entspricht ungefähr der Leistung von sieben mittelgroßen Offshore-Windparks. „Dieser zusätzliche Bedarf wird ausschließlich von Rechenzentren getragen“, ergänzt Pfeiffer. Um die wachsenden Datenmengen zu verarbeiten, steigen die Leistungen der Großrechner. Betrieb und Kühlung der Anlagen verbrauchen mehr Strom. Den erhalten die Rechenzentren über örtliche Verteilnetze, die an das Übertragungsnetz angeschlossen sind. Derzeit verfolgt Amprion ein Dutzend Projekte in der Region, um sie mit grünem Strom versorgen zu können.
Neue Datenzentren erhöhen den Leistungsbedarf, sagt Ralph Pfeiffer, Leiter regionale Netzplanung von Amprion.
Neue Datenzentren erhöhen den Leistungsbedarf, sagt Ralph Pfeiffer, Leiter regionale Netzplanung von Amprion.
Gewinner der Digitalisierung: Beim Internetknoten DE-CIX laufen die Fäden der Kommunikation zusammen.
Ohne sie würde das Internet nicht funktionieren: Die Firma DE-CIX betreibt in Frankfurt den größten Internetknoten der Welt. Dort verbinden sich zum Datenaustausch mehr als 1.000 Netzbetreiber, Internet-Service-Provider, Content-Anbieter und Firmennetze. „Unsere Geräte verteilen sich in Frankfurt auf 37 Rechenzentren“, sagt Geschäftsführer Harald A. Summa. Jeder Betreiber hat außer DE-CIX noch weitere Kundinnen und Kunden, die er unter seinem Dach versorgt und die ebenfalls viel Energie benötigen. Der Strombedarf der Rechenzentren ist enorm. Summa ist sich sicher, dass ihre Zahl weiter steigen wird. Die Digitalisierung stecke schließlich erst in den Kinderschuhen. „Allein in Frankfurt sind in naher Zukunft knapp zehn neue Datencenter geplant“, sagt er. Deutschlandweit werden in den nächsten Jahren hunderte neue Einrichtungen hinzukommen. Damit wächst auch der Bedarf, den Strom für die vielen neuen Rechenzentren zu transportieren.
Gewinner der Digitalisierung: Beim Internetknoten DE-CIX laufen die Fäden der Kommunikation zusammen.
Warum sitzt der Internetknoten mit dem weltweit höchsten Datendurchsatz ausgerechnet in Frankfurt am Main?
Als wir DE-CIX Mitte der 1990er Jahre gegründet haben, war Frankfurt die einzige Stadt in Deutschland mit einem Glasfasernetz. So eine Infrastruktur ist wichtig, um Daten in großer Menge zu transportieren. Wir haben damals diesen Vorzug der Stadt Frankfurt genutzt, um die Kundinnen und Kunden bei uns anzuschließen.
Wie wichtig ist für Sie eine zuverlässige Stromversorgung der Rechner?
Ein Ausfall unseres Internetknotens könnte ernste Folgen für die Wirtschaft haben. Wir stellen deshalb sehr hohe Anforderungen an die Rechenzentren, bei denen wir uns einmieten. Sie müssen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten – mit mehreren Kreisläufen und unterschiedlichen Stromlieferanten. Das alles setzt natürlich sichere Stromnetze voraus.
Wie entwickelt sich der Datenverkehr?
Er wächst und wächst und wächst… Wir investieren jedes Jahr zwischen vier und sechs Millionen Euro in den Aufbau zusätzlicher Rechnerkapazitäten. Dadurch steigt der Stromverbrauch – auch wenn Geräte der neuesten Generation wesentlich sparsamer sind als vorhandene Technik. Die Corona-Pandemie hat einen zusätzlichen Push gebracht: Allein der Videokonferenz-Verkehr ist um 50 Prozent gestiegen. Dadurch hat in Frankfurt der Datendurchsatz um zehn Prozent zugenommen. Im Jahr 2020 haben wir in der Stadt erstmals die symbolische Marke von zehn Terabit pro Sekunde überschritten. Das entspricht einer Datenmenge, die nötig ist, um 2,2 Millionen hochauflösende Videos auf einmal zu streamen.
