Umspannwerk Kelsterbach

Umspannwerk Kelsterbach
(c) Tilman Kluge, CC BY-SA 3.0 Blick auf das alte Umspannwerk vor dem Bau der Landebahn Nordwest (2006)
Daten
Ort	Kelsterbach
Bauherr	Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk
Baujahr	1926, 2007
Koordinaten	50° 2′ 52,6″ N, 8° 31′ 54,1″ O50.047958.53169
(c) Karte/Map: NordNordWest/Lencer, Lizenz/Licence: Creative Commons by-sa-3.0 de

Das Umspannwerk Kelsterbach (auch Umspannanlage Kelsterbach oder Station Kelsterbach genannt) ist eine Umspann- und Schaltanlage im deutschen Bundesland Hessen. Sie umfasst die Spannungsebenen 380 und 110 kV und ist damit Bestandteil des deutschen Höchstspannungsnetzes.

Die Anlage wurde 1926 durch das RWE gebaut, um einen Anschluss der örtlichen Energieversorger Main-Kraftwerke, HEAG und Bayernwerk in das Verbundsystem der Nord-Süd-Leitung herzustellen. Mit Inbetriebnahme des ersten Abschnitts der RWE-Höchstspannungsleitung konnte 1928 über das Umspannwerk Kelsterbach im Verbund mit den Netz des Bayernwerks erstmals ein Energieverbund zwischen süddeutscher Wasserkraft und rheinischer Kohlekraft aufgebaut werden.

Aufgrund der Lage auf dem Gelände der neuen Landebahn Nordwest in unmittelbarer Nachbarschaft zum Flughafen Frankfurt musste das ursprünglich als 220-/110-kV-Freiluftanlage gebaute Werk komplett abgerissen und etwas versetzt außerhalb des Flughafengeländes neu errichtet werden. Die vormals angewandte Spannungsebene von 220 kV wurde dabei durch 380 kV ersetzt und statt einer Freiluftanlage wurde eine platzsparende Innenraumschaltanlage gebaut.

Lage

Das Umspannwerk befindet sich auf dem Stadtgebiet von Kelsterbach im hessischen Kreis Groß-Gerau. Etwa 10 km nordöstlich befindet sich das Stadtzentrum von Frankfurt am Main. Direkt an die Anlage grenzt die Fläche der 2011 in Betrieb genommenen Landebahn Nordwest des Frankfurter Flughafens, deren Umzäunung auch gleichzeitig die südliche Abgrenzung der Anlagenfläche darstellt. Aufgrund der hieraus resultierenden Höhenbeschränkungen sind alle zulaufenden 380- und 110-kV-Leitungen als Erdkabel verlegt. Die Kabelübergabestation für zwei 380-kV-Stromkreise befindet sich etwa 900 m nordwestlich der Anlage.

Geschichte

Planung

Der Bau des Kelsterbacher Umspannwerkes steht im Zusammenhang mit den Verbundnetz-Planungen des Rheinisch-Westfälischen Elektrizitätswerkes (RWE) der 1920er Jahre. Es sollte die Kohlekraftwerke im Rheinland mit verschiedenen Kraftwerken in Süddeutschland sowie den Stauseen in den Alpen verbinden. Zugrunde lag diesem Vorhaben der Gedanke des technischen Vorstandes Arthur Koepchen, eine langfristige, sichere Stromversorgung könne sich nur im Rahmen eines überregionalen Verbundnetzes mit einer Vielzahl an regionalen Kraftwerken entwickeln.

Als ersten Schritt übernahm das RWE die Mehrheit an der Elektrizitäts-AG vormals W. Lahmeyer & Co. und kam dadurch an Beteiligungen zu einigen Energieversorgungsunternehmen im Süden Deutschlands, unter anderem auch der Main-Kraftwerke AG in Höchst am Main. Diese betrieb seit 1911 ein Wärmekraftwerk am Mainufer in Höchst und entwickelte sich daraufhin zum wichtigsten Stromversorger der Region. Zunächst wurden insgesamt 28 Gemeinden im Umkreis mit Strom aus dem Kraftwerk beliefert. Nach Inbetriebnahme einer weiteren Maschine im Jahr 1913 wurde die Leistung des Kraftwerkes auf insgesamt 9 MW erhöht.^[1]

Bei der Ausarbeitung der Pläne, die einzelnen Energieversorger und ihre Stromnetze an die zu errichtende Verbundleitung des RWE anzuschließen, war schon 1923, ganz zu Beginn der Planungen, ein Anschluss bei Kelsterbach an das Mainkraftwerk und dessen Versorgungsnetz vorgesehen. Die später ausgeführte Planung beinhaltete eine zweikreisige Freileitung von Brauweiler bei Köln über Koblenz, Kelsterbach, Mannheim-Rheinau, Ludwigsburg-Hoheneck und Herbertingen nach Bludenz. Ein Abzweig von Herbertingen nach Tiengen stellte die Verbindung zu den Wasserkraftwerken in der Schweiz, am Hochrhein und im Südschwarzwald dar.

Errichtung

Ab 1924, nach umfangreichen Testläufen, wurde mit dem Bau der Verbundleitung begonnen. Die Masten dieser Leitung waren schon von Beginn an für einen möglichen Betrieb mit der bis dahin noch nicht verwendeten Spannungsebene von 380 kV dimensioniert. Gleichzeitig wurden insgesamt sechs Umspannanlagen für 220 kV gebaut, da zunächst vorgesehen war, die Leitung mit dieser Spannung zu betreiben, mit der das RWE schon auf einer im Vorjahr eingerichteten Teststrecke Erfahrungen gesammelt hatte. Demzufolge entstand im Kelsterbacher Wald eine Schalt- und Umspannanlage für die Spannungsebenen 220 und 110 kV.

Wie die anderen Umspannwerke der Leitungsstrecke wurde auch die Kelsterbacher Anlage nach einem einheitlichen Schaltschema gebaut. Ausführendes Unternehmen waren die Siemens-Schuckertwerke, die zum damaligen Zeitpunkt über genug Fertigungskapazität und Finanzkraft für diesen Auftrag verfügte. Die Leistungstransformatoren hatten eine Leistung von insgesamt 60.000 kVA. Auch Anzeige- und Reglerinstrumente wurden geliefert. Der Flächenverbrauch der Freiluftanlage betrug etwa 10 Hektar.^[2]

1926 war die Anlage fertiggestellt und die Verbundleitung in einigen Abschnitten bereits betriebsbereit. Jedoch kam es für den Abschnitt nordwestlich von Kelsterbach jenseits der Mainquerung zu Streitigkeiten mit dem Freistaat Preußen und der staatseigenen Preußischen Elektrizitäts AG, die das Rhein-Main-Gebiet mit eigenen Leitungen vom Kraftwerk Borken aus versorgen wollten. Erst als 1927 im sogenannten Elektrofrieden die streitigen Liefergebiete festgeschrieben wurden, erteilte der preußische Staat die notwendigen Genehmigungen zum Weiterbau.^[3] Somit konnte der Abschnitt Koblenz–Kelsterbach–Rheinau–Hoheneck probeweise mit zunächst 110 kV in Betrieb gehen.

Mit Inbetriebnahme der Umspannanlage Brauweiler und der Hauptschaltleitung des RWE am 28. Oktober 1928 war der gesamte nördliche Abschnitt der Leitung bereits mit 110 kV in Betrieb. Ein Jahr später, am 12. Oktober 1929, wurde die Leitung auf 220 kV umgestellt. Der Verbundbetrieb zwischen rheinischer Kohlekraft und Vorarlberger Wasserkraft konnte auf der ganzen Strecke am 17. April 1930 aufgenommen werden.^[4]

Ein Kurzschluss am 13. April 1976 in der Anlage verursachte einen Zusammenbruch des Stromnetzes bis nach Österreich.^[5]

Vom Mai 2001 bis November 2002 wurde das Umspannwerk auf ferngesteuerte Leittechnik umgerüstet.^[6]

Verbindungen

Um das Netz der Mainkraftwerke an das des RWE anzuschließen, wurde zwischen dem Kraftwerk Höchst und dem Umspannwerk Kelsterbach eine zweikreisige 110-kV-Leitung gebaut, die bis heute in Betrieb ist.

Auch mit dem Netz der PreussenElektra konnte eine Verbindung hergestellt werden, indem eine zweikreisige 110-kV-Leitung von Kelsterbach zum Kraftwerk Wölfersheim errichtet wurde.

Das Kraftwerk Dettingen der HEAG in Unterfranken, nordwestlich von Aschaffenburg, speiste seit 1917 in das HEAG-Netz nach Darmstadt ein. Mit dem Bau der Kelsterbacher Umspannanlage wurde 1926 von Dettingen nach Kelsterbach, mit Abzweig zum Darmstädter Umspannwerk, eine weitere zweikreisige 110-kV-Leitung gebaut. Neben dem Verbund zum Bayernwerk über Aschaffenburg diente diese Leitung im Regelfall als Reserve zur Direktverbindung zwischen Dettingen und Darmstadt.^[7]

Mitte der 1930er wurde durch das RWE vom 1930 in Betrieb gegangenen Koepchenwerk bei Herdecke als ergänzende Nord-Süd-Strecke eine zweikreisige 220-kV-Leitung gebaut, die quer durch das Sauer- und Siegerland, den Westerwald und über den Taunus führte und an das Umspannwerk Kelsterbach angeschlossen war. Eine weitere Ergänzungsleitung begann im Umspannwerk Kelsterbach und führte durch den Odenwald nach Schönbrunn am Neckar, wo sie sich verzweigte und jeweils zu den Umspannwerken Mannheim-Rheinau sowie Ludwigsburg-Hoheneck führte. Über diese Leitung wurde die elektrische Energie der Neckarstaustufen zwischen Heilbronn und Mannheim aufgenommen.

Eine weitere für 220 kV ausgelegte Leitung, die bis heute existiert, führt zum Opelwerk in Rüsselsheim.

Nach dem Zweiten Weltkrieg, nachdem die 220-kV-Reichssammelschiene in Bayern vom restlichen deutschen 220-kV-Netz abgetrennt wurde, errichtete das Bayernwerk in Kooperation mit der PreussenElektra eine Verbindung von Ludersheim nach Borken. Aufgrund eines Stromlieferungsvertrages aus dem Jahr 1949 wurde vom Umspannwerk Aschaffenburg der Strecke Ludersheim–Borken eine 220-kV-Leitung nach Kelsterbach gebaut, die 1950 in Betrieb genommen wurde.

Gleichzeitig mit der Errichtung der Leitung nach Aschaffenburg wurden, mit der Expansion des Flughafens nach Westen, die nach Süden wegführenden Leitungstrassen um einige Kilometer nach Westen verlegt. Sie liefen dabei zunächst in westliche Richtung die A 3 entlang und anschließend auf niedrigen Einebenenmasten nach Süden. Nach Umgehung des Flughafens schwenkten sie nach Osten, bis sie an der Riedbahn wieder auf die ursprüngliche Trasse trafen. Mit dem Bau der Startbahn West in den 1980er Jahren mussten die Leitungen noch etwas weiter nach Süden verlegt werden.

Nicht ausgeführte Planungen

Planungen der PreussenElektra sahen eine 220-kV-Nord-Süd-Schiene vor, die von Hamburg über Hannover und Kassel bis nach Kelsterbach führen sollte. Verwirklicht wurde bis 1929 allerdings nur ein Teilstück vom Edersee (Pumpspeicherkraftwerk Waldeck) über das Kraftwerk Borken zum Umspannwerk Lehrte bei Hannover als 220-kV-Leitung Lehrte–Borken.

Umbau

Im Zuge der Umstellung des deutschen Höchstspannungs-Verbundnetzes von 220 auf 380 kV Spannung wurde nahezu das gesamte Übertragungsnetz im Rhein-Main-Gebiet vollständig umstrukturiert. 2002 ging in Kriftel eine 380-kV-Anlage in Betrieb, die Kelsterbach als zentralen Netzknotenpunkt ablöste, zumal die Kelsterbacher Anlage aufgrund der beengten räumlichen Verhältnisse nicht erweitert werden konnte. Da diese sich außerdem auf dem Gelände befand, das für den Bau der Landebahn Nordwest reserviert war, musste sie verlegt werden. Des Weiteren wurde 1999 das Kraftwerk Höchst wegen Unrentabilität stillgelegt.

Als Ersatz entstand direkt am Rand der Landebahn eine neue Umspannanlage, deren Bau im Januar 2005 begann. Aufgrund von Höhenbeschränkungen im direkten Nahbereich der Anlage mussten alle zuführenden Leitungen als Erdkabel ausgeführt werden, die nach einer Strecke von einigen hundert Metern von der Anlage entfernt an Endmasten auf die vorhandenen Freileitungen übergehen. Insgesamt wurden neun Kilometer 220-kV- und rund 20 Kilometer 110-kV-Erdkabel verlegt und rund 20 Kilometer alte Freileitungstrassen demontiert.^[2]

Nachdem 2005 eine 220-kV-Direktverbindung von Marxheim über Bischofsheim und Trebur nach Pfungstadt eingerichtet wurde und das Umspannwerk Limburg an eine 380-kV-Leitung angeschlossen wurde, konnten einige alte 220-kV-Leitungen nach Kelsterbach demontiert werden. Die verbliebenen 220-kV-Stromkreise schließen heute nicht mehr an die Anlage an, sondern werden als Erdkabel von Urberach nach Höchst durchgebunden.

Die neue 380-kV-Anlage wurde im August 2006 fertiggestellt. Zur Anbindung an das Leitungsnetz wurde eine 960 m lange gasisolierte Rohrleitung verlegt. Es handelt sich hierbei um die größte derartige Anlage in ganz Europa.^[8] Ab Februar 2007 konnte die Anlage mit dem Anschluss der Erdkabel schrittweise zunächst auf der 110-kV-Ebene in Betrieb genommen werden. Seit Juni 2001 obliegt der Betrieb der 110-kV-Leitungen dem neu entstandenen Unternehmen Süwag Energie.

Im Jahr 2009 wurde die 380-kV-Anschlussleitung von Marxheim her fertiggestellt, die die Trasse der alten Verbundleitung nach Koblenz nutzt. Sie endet an einer Kabelüberführungsstation, von wo aus die beiden Stromkreise als gasisolierte Erdkabel in die 380-kV-Schaltanlage eingeführt werden. Die Masten sind wegen der Nähe zum Flughafen mit rot-weißem Warnanstrich und Befeuerung versehen.

Heute wird die Anlage durch die seit 2009 eigenständige Amprion GmbH betrieben.

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  Endmasten mit Übergang in Erdkabel nördlich der A 3

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  Überführung der 380-kV-Stromkreise in gasisolierte Rohrleitung

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  Endmast für zwei 220-kV-Stromkreise. Diese enden heute nicht mehr im Umspannwerk, sondern führen als Erdkabel an ihm vorbei

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  Erdverkabelte 110-kV-Leitung und in Betrieb befindliche Landebahn Nordwest

Betrieb

Technischer Aufbau

Bei der heutigen Schaltanlage handelt es sich um eine gasisolierte Schaltanlage (GIS) in gekapselter Bauform. Dabei werden die elektrischen Komponenten nicht, wie bei einer Freiluftschaltanlage, durch die umgebende Luft, sondern durch Schwefelhexafluorid (SF₆) in Rohrleitern isoliert. Vorteil dieser Ausführung ist eine kompakte Ausführung und die Möglichkeit Schaltanlagen für Höchstspannung in Innenräumen realisieren zu können. Die Fläche der heutigen Anlage als GIS beträgt nur noch rund Zehntel im Vergleich zu der früheren Freiluftschaltanlage.

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  380-kV-Transformatoren

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  110-kV-Transformatoren

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  Kabeleinführung für 380 kV

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  380-kV-Abspannmast und 110-kV-Endmasten

Angebundene Stromkreise

Folgende Leitungsverbindungen sind derzeit an das Umspannwerk Kelsterbach angeschlossen:

Netzbetreiber	Spannung	Name des Stromkreises	Trasse (Bauleit- nummer)	Zielort/-station	Baujahr	Himmels- richtung
	380 kV	Trebur Nord	4503	Pkt. Marxheim → Kriftel	2009	West
		Kelsterbach Nord		Pkt. Marxheim → Bischofsheim
	110 kV	Messel Nord	0108	Walldorf → Mörfelden → Langen → Urberach	1926	Süd
		Brunnenschneise
Syna	110 kV
		Rüsselsheim West	2329	Rüsselsheim (Opel)	1941	West
		Rüsselsheim Ost
		Kriftel Nord		Kriftel
		Kriftel Süd
		Höchst West	3018	Kraftwerk Höchst	1929	Nordost
		Höchst Ost

Unmittelbar an der Anlage vorbei führen als Erdkabel, um die Landebahn zu unterqueren, die Stromkreise Schwanheim West und Schwanheim Ost. Südlich vom Umspannwerk verlaufen sie auf zwei getrennten Leitungstrassen (2330 und 2337) in Richtung Urberach und nordwestlich auf einem gemeinsamen Gestänge in der Trasse nach Höchst (2337). Vor dem Umbau waren diese Stromkreise an das Umspannwerk angeschlossen.

Weblinks

Commons: Umspannwerk Kelsterbach – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

1. ↑ Industriezerfall.de: Kohlekraftwerk Höchst (MKW). Abgerufen am 21. Oktober 2017. 
2. ↑ ^{a b} Stadt Kelsterbach: Modernste Technik im neuen Umspannwerk verbaut. Abgerufen am 20. März 2017. 
3. ↑ Norbert Gilson: Der Irrtum als Basis des Erfolgs. Das RWE und die Durchsetzung des okonomischen Kalküls der Verbundwirtschaft bis in die 1930er Jahre, in: Helmut Maier (Hrsg.): Elektrizitätswirtschaft zwischen Umwelt, Technik und Politik: Aspekte aus 100 Jahren RWE-Geschichte 1898–1998, Freiberg 1999, S. 82.
4. ↑ Theo Horstmann, Klaus Kleinekorte: Strom für Europa – 75 Jahre RWE-Hauptschaltleitung Brauweiler 1928-2003. Klartext Verlag Essen 2003
5. ↑ Institut für Stadtgeschichte: C13. April 1976. Abgerufen am 20. März 2017. 
6. ↑ TESSAG rüstet Hochspannungsschaltanlagen für 4,7 Mio. Euro um – Leittechnik LISA steuert Anlagen der RWE Net. RWE AG, 22. Januar 2001, abgerufen am 26. Oktober 2017. 
7. ↑ HEAG: Chronik 1912–2012. (PDF) Abgerufen am 30. Juli 2018. 
8. ↑ Gasisolierte Übertragungsleitungen. Abgerufen am 20. März 2017.