Arealbehov for nettanlegg

Et havvindanlegg vil kreve nettanlegg på land for å kunne overføre produksjonen til kraftsystemet på land. I tillegg til sjøkabler fra havvindanlegget og inn til land, kan det derfor være behov for nettanlegg som kraftledninger, transformatorstasjoner, omformeranlegg og kompenseringsanlegg. I tillegg kan det være nødvendig å forsterke eller bygge nye kraftledninger for å frakte strømmen videre fra transmisjonsnettstasjonen hvor produksjonen fra havvindanlegget tilknyttes. 

For å redusere kostnader jobbes det nå med å øke spenningsnivået i turbinene fra 66 kV til 132 kV. Vi har derfor lagt til grunn at havvindanlegg som hovedregel vil være tilknyttet med spenningsnivå på 132 kV direkte til land, eller høyere spenning via en transformatorstasjon til havs. Det er derfor denne typen anlegg som hovedsakelig er brukt som eksempler i den videre teksten.

Sjøkabler

Ved bygging av havvindanlegg legges det sjøkabler som skal føre kraften inn til land. En sjøkabel vil kreve et arealbeslag på havbunnen og ved ilandføringen. Om det bygges flere kabler er det nødvendig med en tilstrekkelig avstand mellom kablene, for at det skal være driftssikkert. Jo nærmere land kablene kommer, jo større arealkonflikter og plassutfordringer kan det bli. Det kan være andre næringer, trangt/bratt i fjorder, og vanskelig ilandføring dersom det bygges mange kabler parallelt.

Multiconsult/Meventus har beregnet maksimal termisk overføringskapasitet for vekselstrømkabler og likestrømkabler lagt isjøbunnen. Disse beregningene tilsier at det er behov for tre 132 kV vekselstrømkabler (med tre ledere hver) for å overføre 500 MW til land. Med lavere spenningsnivå på kablene, 66 kV, vil det være behov for omtrent dobbelt så mange kabler for å overføre samme volum kraft. Hvis en derimot bygger en transformatorstasjon til havs og transformerer spenningsnivået opp til for eksempel 420 kV, er det mulig å overføre 500 MW på én kabel.

Hvor stort arealbeslag sjøkablene vil kreve kommer an på hvor tett kablene kan legges. Dette avhenger av flere forhold som havdybde, bunnforhold, naturverdier i korridoren og risikovurderinger knyttet til reparasjonsberedskap og driftssikkerhet. Statnett har i arbeidet med nettilknytning av Utsira Nord utarbeidet anslag for kabelkorridorer. De har da lagt til grunn at for 66/132 kV vekselstrømkabler vil det være en innbyrdes avstand på 10-30 meter mellom kablene til ett havvindanlegg, og 50 meter mellom hvert havvindanlegg sine kabler.

Ved likestrømteknologi vil det uansett være behov for stasjonsanlegg til havs. Det forventes derfor at kablene til land vil ha relativt høy spenning, enten 320 kV DC eller 525 kV DC, og at det er behov for to kabler for overføring av 1400-1500 MW. Erfaringer fra Statnetts likestrømforbindelser tilsier at kablene vil bli lagt med rundt 50 meters avstand i åpent hav, og med mindre avstand i fjorder og i områder hvor traseen må tilpasses sjøbunnsforhold.

Det er sjeldent at tilknytningspunktet (som oftest en transmisjonsnettstasjon på land) ligger rett ved vannkanten. Det er derfor behov for kraftledninger frem til transformator- eller omformerstasjon. Dette kan enten løses ved å la kraftledningen fortsette som kabel i bakken helt inn til stasjonen, eller det kan bygges en muffestasjon slik at kraftledningen kan gå videre som luftledning.

Jordkabler

Om sjøkabelen skal fortsette som jordkabel i bakken inn mot tilknytningspunktet på land vil dette gi et arealbeslag. Arealbeslaget for jordkabler avhenger av antall kabler, forlegningsmetode og kabeldesign. Areal for anleggsvei og massedeponi under installasjon vil komme i tillegg.

Et 132 kV kabelsett på land vil typisk innebære en kabelgrøft med 3-5 meter bredde. I tillegg vil det være behov for et byggeforbudsbelte på hver side av grøften, så totalt arealbruk kan være 5-8 meter. For 420 kV kabler er arealbehovet per kabesett ganske likt som ved 132 kV, men det kreves færre kabler for å overføre samme mengde strøm. Dersom det skal bygges 66 kV kabler medfører det et større antall kabelsett enn ved 132 kV, som vil gi større arealbruk.

En muffestasjon er en overgang mellom kabel og luftledning, og er nødvendig i de tilfeller sjøkabelen skal gå over til luftledning fra vannkanten og frem til transmisjonsnettstasjonen.

I forbindelse med bygging av mellomlandsforbindelsen NordLink mellom Norge og Tyskland, ble det etablert en muffestasjon i Vollesfjord i Flekkefjord kommune, og en 500 kV luftledning videre til Ertsmyra transmisjonsnettstasjon i Sirdal kommune. Denne muffestasjonen er 60 x 50 meter, og beslaglegger et areal på 3000 m². Bildet under viser utformingen av muffestasjonen.

I Ventyr sin melding om tilknytning av havvindanlegget Sørlige Nordsjø II, er de antatte dimensjonene for muffehuset 45 x 25 meter. Totalt vil ilandføringsanlegget med kontrollbygg og muffehus beslaglegge et areal på ca. 5000 m^2.

Hvis nettilknytningen av havvindanlegget etableres med likestrømsteknologi, er det nødvendig med en omformerstasjon på land, som omformer fra likestrøm til vekselstrøm som er det som benyttes i nettet på land. Omformeranlegg er arealkrevende, og størrelsen øker med spenningsnivå og kapasitet.

Omformerstasjonen kan plasseres nær en transformatorstasjon i transmisjonsnettet. Alternativt kan den plasseres i en avstand som gjør det mulig å frakte kraften til eksisterende stasjon med vekselstrøm.

For nettilknytning av Johan Sverdrup-feltet fase 2 ble det bygget en 80 kV likestrømtilknytning med kapasitet på cirka 200 MW fra feltet og inn til land. Det tilhørende omformerbygget har en grunnflate på cirka 3900 m² og høyde på cirka 13 meter. Til sammenlikning ble det i søknaden om den private utenlandskabelen NorthConnect søkt om en kabel med spenningsnivå 525 kV og kapasitet 1400 MW. Her var det søkt om et tomteareal for omformestasjonen på 50 dekar, og selve omformerbygget var på 22 000 m² med høyde på 29 meter. 1400 MW er per i dag den maksimale kapasiteten som er tillatt overført på én kabel, av hensyn til dimensjonerende feilhendelse i Norden. En likestrømkabel fra et større havvindanlegg kan typisk være av den samme typen som det ble søkt om for NorthConnect.

Ventyr SN II AS (Ventyr) har vunnet auksjonen om å bygge ut Norges første kommersielle havvindanlegg i området Sørlige Nordsjø II. 1400 MW skal tilknyttes Kvinesdal transformatorstasjon. NVE har behandlet Ventyr sin melding om havvindanlegg og tilhørende nettilknytning av Sørlige Nordsjø II. De har utarbeidet et konseptdesign av omformerstasjon ved Kvinesdal transformatorstasjon. Omformerstasjonen vil ha en størrelse på ca. 29900 m².

En transformator omformer spenningen på sjøkablene til spenningen i nettet på land. Omfanget og arealbruken til en transformatorstasjon varierer med hvor mye kraft som skal transformeres, spenningsnivå, hvor mange ledninger som er tilknyttet stasjonen, om den inkluderer kompenseringsanlegg og om anlegget er et innendørs gassisolert anlegg eller et utendørs luftisolert anlegg. Statnett har i forbindelse med melding av samordnet nettilknytning for havvind fra Utsira Nord anslått at en transformatorstasjon og et kompenseringsanlegg, som skal tilrettelegge for tilknytning av inntil 1500 MW havvind, vil kunne berøre et areal på ca. 60 000 m², avhengig av valg av utbyggingsløsning. Dette inkluderer ikke midlertidig eller permanent arealbeslag for jordkabelgrøfter, landtak, kai, riggområder og eventuelle massetak/-deponier.

For de fleste tilknytninger av havvind med vekselstrømteknologi vil det bli behov for kompenseringsanlegg for å holde spenningen innenfor riktige verdier. Hvis avstanden mellom tilknytningspunktet og havvindanlegget er kortere enn rundt 60 kilometer, kan kompenseringsanlegget plasseres i tilknytningspunktet på land.

Ved lengre avstander kan det bli behov for etablering av frittstående kompenseringsanlegg. For kraft fra land til petroleumsinnretningene NOA og Krafla søkte tiltakshaverne om en omtrent 250 kilometer lang 132 kV vekselstrøm sjøkabel fra tilknytningspunkt på land i Samnanger og til petroleumsinstallasjonene. Da var det behov for et kompenseringsanlegg ved Årskog i Fitjar. Dette anlegget bestod av et samlet stasjonsareal på 20 dekar, og et bygg med grunnflate på 1860 m² og maks høyde 8 meter. Størrelsen på kompenseringsanlegget øker med spenningsnivå, effekt som skal overføres og lengde på kabel.  

Tilknytning av havvind kan medføre behov for å bygge nye luftledninger på land. Dette kan være på grunn av selve produksjonsradialen, altså en luftledning fra muffeanlegget ved sjøkanten til transmisjonsnettstasjon, men også fordi ny produksjon kan utløse behov for å øke overføringskapasiteten i eksisterende transmisjonsnett. Grunnen til dette er at forbruket av strømmen fra havvindanlegget ikke nødvendigvis vil være rett i nærheten av ilandføringspunktet, og det kan derfor bli behov for å oppgradere eller bygge nye luftledninger.

Hovedregelen i Norge er at ledninger på de høyeste spenningsnivåene (<132 kV) bygges som luftledning. Hvor stort areal som beslaglegges avhenger av spenningsnivået. 420 kV er egnet for å frakte store mengder strøm over lengre avstander. En typisk 420 kV ledning består av master som kan være rundt 35-40 meter høye, og krever et om lag 40 meter bredt rydde- og rettighetsbelte.

132 kV er egnet for ledninger som frakter strøm innad i regioner. En typisk 132 kV ledning består av master som er 25-30 meter høye, og krever et rydde- og rettighetsbelte på omtrent 30 meter.