EINE INNOVATIVE TECHNOLOGIE FÜR DEN NETZAUSBAU

ERDK ABEL IM ÜBERTRAGUNGSNETZ

DAS AMPRION-NETZ

Das Übertragungsnetz von Amprion misst rund 11.000

Kilo meter. Damit transportieren wir Strom für mehr als

29 Mil lionen Menschen in einem Gebiet von Niedersachsen bis

zu den Alpen.FRANKFURT AM MAIN

STUTTGART

AUGSBURG

SAARBRÜCKEN

KÖLN

DORTMUND

Niedersachsen

Nordrhein-Westfalen

Hessen

Baden-Württemberg

Saarland

Rheinland-Pfalz

Bayern

Freileitung

Umspannanlage

Niederlande

Luxemburg

Belgien

Frankreich

Schweiz

Österreich

Amprion

-Kurz

pro

fil

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FRANKFURT AM MAIN

STUTTGART

AUGSBURG

SAARBRÜCKEN

KÖLN

DORTMUND

Niedersachsen

Nordrhein-Westfalen

Hessen

Baden-Württemberg

Saarland

Rheinland-Pfalz

Bayern

Freileitung

Umspannanlage

Niederlande

Luxemburg

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Frankreich

Schweiz

Österreich

Amprion

-Kurz

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FRANKFURT AM MAIN

STUTTGART

AUGSBURG

SAARBRÜCKEN

KÖLN

DORTMUND

Niedersachsen

Nordrhein-Westfalen

Hessen

Baden-Württemberg

Saarland

Rheinland-Pfalz

Bayern

Freileitung

Umspannanlage

Niederlande

Luxemburg

Belgien

Frankreich

Schweiz

Österreich

Amprion

-Kurz

pro

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INHALT

02 Die Aufgaben von Amprion

04Kabeltechnologien und Einsatzfelder

08 Kabel an Land mit Gleich- oder Wechselspannung

18 Aufbau einer Kabelanlage

20 Planung und Projekte

22 Bauverfahren und Rekultivierung

27 Erdkabel im Betrieb

28 Mensch und Umwelt

Erdkabel stellen im Übertragungsnetz eine noch vergleichsweise junge Technologie dar.

Für Amprion bieten sie eine zusätzliche Option für den Netzausbau. Doch Kabel ist

nicht gleich Kabel: Je nachdem, ob See- oder Landkabel, ob Gleich- oder Wechsel-

spannung übertragen werden soll, ergeben sich wesentliche technische Unterschiede, die

Auswirkungen auf die Anwendbarkeit des Kabels haben. Wir von Amprion gehen unseren

gesetzlichen Auftrag aktiv an und nutzen neben eigenem Know-how auch das Wissen

von Hochschulen und Herstellern, um die Erdverkabelung erfolgreich umzusetzen.

Dabei gilt es, noch offene Fragen zu be-antworten – etwa, wie sich diese Technologie

sicher und zuverlässig in den Betrieb unseres Netzes integrieren lässt. Deshalb

erproben wir in den kommenden Jahren unterschiedliche Kabel- sowie Verlegetechniken

und sammeln Erfahrungen im Betrieb von Kabelstrecken.

6ERDKABEL

Die Aufgaben von Amprion

Das Stromnetz ist ähnlich aufgebaut wie das Straßennetz: Es gibt Strecken für den Fernverkehr – das Übertragungs-netz – und Strecken für den Nahverkehr – die Verteilnetze. Seit 1998 sind diese organisatorisch geteilt: Die Verteilnetze gehören in Deutschland etwa 800 Unternehmen – zum Beispiel Stadtwerken. Die Stromautobahnen verantworten vier Übertragungsnetzbetreiber; einer davon ist die Amprion GmbH.

Über unser 11.000 Kilometer langes Höchstspannungsnetz transportieren wir Strom für rund 29 Millionen Menschen zwischen Niedersachsen und den Alpen. Die sichere, zuverlässige und kosteneffiziente Übertragung von Strom hat dabei höchste Priorität. Dabei kommt es für unsere Systemführung in Brauweiler darauf an, Erzeugung und Verbrauch permanent und in jeder Sekunde im Gleichgewicht zu halten. In unserem Netzbetrieb brauchen wir dafür zuverlässige Technologien.

Netzausbau für die Energiewelt von morgen

Die Bundesregierung verfolgt mit der Energiewende ein klares Ziel: Bis 2040 sollen Windräder und Solarzellen im Jahresmittel 65 Prozent des in Deutschland erzeugten Stroms liefern. Er wird jedoch schwerpunktmäßig nicht dort erzeugt, wo er auch verbraucht wird – Windenergie vorrangig im Norden und Sonnenenergie vor allem im Süden Deutschlands. Außerdem werden in den kommenden zehn Jahren weitere konventionelle Kraftwerke vom Netz gehen. Gleiches gilt für die Kernkraftwerke, die ab 2023 in Deutschland nicht mehr betrieben werden sollen. Deshalb fließt immer mehr Strom über größere Entfernungen durchs Netz, um zum Kunden zu gelangen.

Diese Entwicklung verändert die Struktur und die Eigenschaften unseres Energiesystems grundlegend. Und darauf bereiten wir unser Netz vor. Um noch mehr regenerativ erzeugte Energie aufzunehmen und über unser Netz transportieren zu können, erfüllen wir unseren gesetzlichen Auftrag und bauen es an den notwendigen Stellen aus. Allein in den nächsten zehn Jahren wird Amprion auf rund 2.000 Kilometern Leitungen verstärken oder neu bauen. Dafür investieren wir bis 2025 über fünf Milliarden Euro. Wir gehen dabei auch neue Wege und integrieren innovative Technologien in unser Netz, wie etwa die Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ), Anlagen zur Stabilisierung der Netzspannung oder die Erdverkabelung. Ihren Einsatz wägen wir verant-wortungsvoll ab. Unser Ziel: Wir wollen die hohe Sicherheit und Verfügbarkeit unseres Netzes jederzeit auf-rechterhalten, es mit hoher Akzeptanz ausbauen und so umweltverträglich wie möglich betreiben.

2 Ganderkesee › Wehrendorf

5 Diele › Niederrhein

7 Bergkamen › Gersteinwerk

8 Kriftel › Eschborn

13 Wesel › Doetinchem

14 Niederrhein › Osterath

15 Osterath › Weißenthurm

16 Wehrendorf › Gütersloh

17 Gütersloh › Bechterdissen

18 Lüstringen › Westerkappeln

19 Kruckel › Dauersberg

20 Dauersberg › Hünfelden

21 Marxheim › Kelsterbach

Leitungsbauprojekte nach Energie leitungsausbaugesetz (EnLAG-Nr.)

1 Emden Ost › Osterath (A-Nord)

2 Osterath › Philippsburg

(Ultranet)

6 Conneforde › Merzen

9 Hamm-Uentrop › Kruckel

15 Metternich › Niederstedem

19 Urberach › Daxlanden

24 Rommelsbach › Herbertingen

25 Wullenstetten › Niederwangen

30 Oberzier › Bundesgrenze Belgien

(ALEGrO)

40 Neuravensburg › Bundesgrenze

Österreich

Leitungsbauprojekte aus dem Bundes bedarfsplangesetz (BBPlG-Nr.)

L E I T U N G S B A U P R O J E K T E V O N A M P R I O N

2.000 KM

STROMLEITUNGEN

verstärkt oder baut Amprion neu. Dafür investieren wir insgesamt

fünf Milliarden Euro in unser Netz.

Nordrhein- Westfalen

Saarland

Hessen Thüringen

Sachsen- Anhalt

Rheinland- Pfalz

Baden- Württemberg Bayern

Niedersachsen

Niederlande

Luxemburg

Belgien

Frankreich

Schweiz

Österreich

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25

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20

14

15

18

8ERDKABEL

Kabeltechnologien und Einsatzfelder

Unter dem Oberbegriff „Kabel“ verbergen sich verschiedene Technologien für verschiedene Aufgaben. Ihr Einsatz hängt von der Spannungsebene, Übertragungsleistung und -entfernung ab sowie von der Frage, ob Strom an Land oder auf See transportiert werden soll. Um zu verstehen, was die Erdkabeltechnologie leisten kann, ist es wichtig, einen genaueren Blick auf die Materie zu werfen.

E I N S AT Z G E B I E T E V O N K A B E L N

K ABEL AUF SEE

ÜBERTR AGUNGS-NETZ

WECHSEL- SPANNUNG

GLEICH- SPANNUNG

ÜBERTR AGUNGS-NETZ

VERTEILNETZE

ÜBERTR AGUNGS-NETZ

ÜBERTR AGUNGS-NETZ

WECHSEL- SPANNUNG

GLEICH- SPANNUNG

K ABEL

K ABEL AN LAND

Kabel kommen zum Einsatz, wenn Strom auf See übertragen wird. Auch in der Niederspannung an Land sind sie heute Standard. Amprion

(violett) ist zuständig für ein Novum in der Energieübertragung: die Integration von Kabeln mit hoher Leistung im eng vermaschten

Übertragungsnetz.

ERDKABEL9

Kabel auf See

Weltweit erfolgt die Energieübertragung in der Hoch- und Höchstspannungsebene fast ausschließlich durch Frei-leitungen. Wenn jedoch Inseln mit Strom versorgt, Windparks auf See mit dem Land oder die Netze zweier Länder über das Meer hinweg miteinander verbunden werden sollen, kann der Strom nur über Kabel auf dem Meeresgrund transportiert werden. Daher wurden die ersten Hochspannungskabel für den Einsatz auf See entwickelt. Bereits seit den 1950er Jahren gibt es Erfahrungen auf diesem Gebiet. Abhängig davon, wie lang eine Stromverbindung ist, wird das Seekabel als Wechsel- oder Gleichspannungskabel geplant.

Die Verlegung von Seekabeln erfolgt mithilfe von Spezialschiffen. Diese laden große Kabellängen auf, transpor-tieren sie zur Verlegestelle auf See und installieren die Kabel anschließend auf dem Meeresgrund. Die Schiffe können Kabel mit Längen von vielen Kilometern laden. Dementsprechend benötigt man nur wenige Verbindungs-stücke, also Muffen.

Als Muffe bezeichnet man die Verbindungsstücke, mit denen die einzelnen Kabelabschnitte mitei-nander zur Gesamtleitung verbunden werden. Ist eine Muffe beschädigt, kommt es zu einer Störung auf der Gesamt leitung. Bis die Muffe ersetzt wird, steht die Leitungsverbindung nicht zur Verfügung. Aufgrund der aufwendigen Reparaturarbeiten kann das längere Zeit in Anspruch nehmen. Dies hat großen Einfluss auf die Verfügbarkeit von Kabelanlagen im Vergleich zu Frei-leitungen.

M U F F E N – A C H I L L E S F E R S E D E R E R D K A B E L S T R E C K E

Seekabel weisen größere Einzellängen auf und benötigen deshalb weniger Muffen. An Land sind die verlegbaren Längen deutlich kürzer. Dementsprechend mehr Muffen werden benötigt.

10ERDKABEL

ERDKABEL11

Kabel an Land

Standardtechnologie in der NiederspannungWenn Gebäude, Neubau- oder Gewerbegebiete an das Strom- oder Telefonnetz angeschlossen werden, ist es heute längst ein vertrautes Bild: Die Leitungen werden vielerorts in die Erde gelegt. In den Ortsnetzen auf der Nieder-spannungsebene von 230/400 Volt und der Mittelspannungsebene von 10 bis 30 Kilovolt ist die Erdverkabelung eine Standardtechnologie. Gerade im städtischen Bereich werden seit vielen Jahren Stromleitungen, die kleinere Industriebetriebe und Haushalte versorgen, hauptsächlich als Erdkabel verlegt. Sie übertragen verhältnismäßig geringe Leistungen und werden deshalb sehr kompakt gebaut. Je höher die zu übertragende Leistung und je größer die anliegende Spannung ist, desto technisch komplexer werden die Erdkabel und deren Verlegung. Deshalb fällt ihr Anteil in den 110-kV-Verteilnetzen, die den Strom von regionalen Erzeugern aufnehmen und regional verteilen, deutlich geringer aus als in den Ortsnetzen. Die Erdverkabelung beschränkt sich hier in der Regel auf innerstädtische Abschnitte. Auf dem Land sind auf dieser Spannungsebene Freileitungen wegen der höheren Wirtschaftlichkeit der Standard.

Novum in der HöchstspannungDas Übertragungsnetz von Amprion transportiert mit einer Spannung von 220 bzw. 380 Kilovolt sehr große Leistungen über große Entfernungen. Es dient der Versorgung ganzer Großstädte oder Ballungszentren. Zum Einsatz kommen dabei fast ausschließlich Freileitungen. Wir nutzen diese Technologie seit beinahe 100 Jahren; sie ist ebenso sicher wie wirtschaftlich. Für Kabelanlagen auf dieser Spannungsebene gilt das jedoch nicht. Sie sind Hightech-Produkte, deren Integration ins Übertragungsnetz noch nicht vollständig erprobt ist. Zudem er-fordern Erdkabel für hohe Übertragungsleistungen – im Gegensatz zu Verteilnetzen – deutlich mehr Platz und lassen sich nicht so kompakt verlegen wie in den niedrigen Spannungsebenen.

Muffenbedarf bei LandkabelnDie Verlegung von Erdkabeln an Land ist aufwendig: Lkw bringen die Erdkabel auf Trommeln von der Fabrik zur Baustelle. Weil sie dabei öffentliche Straßen nutzen und Brücken über- und unterqueren müssen, sind die Größe und das Gewicht der Kabeltrommeln begrenzt. Eine Trommel kann ein Erdkabel mit einer Länge bis zu 1.300 Metern aufnehmen. Deshalb kommen nach etwa jedem Kilometer und damit im Vergleich zu Seekabeln deutlich mehr Muffen zum Einsatz, um die einzelnen Kabelabschnitte miteinander zu verbinden.

12ERDKABEL

Kabel an Land mit Gleich- oder Wechselspannung

Amprion setzt derzeit Erdkabelprojekte für die Übertragung von elektrischer Energie an Land um. Wir integrieren die neue Technologie dabei als Pilotanwendung in unser Übertragungsnetz – eine beachtliche Herausforderung. Denn unser Netz ist ein komplexes elektrisches System, in dem viele Bestandteile wie etwa Freileitungen, Trans-formatoren oder Schaltanlagen perfekt zusammenarbeiten müssen. Ein Grund für die hohe Komplexität ist die Struktur unseres Netzes. Unsere Experten sprechen davon, dass es eng „vermascht“ ist. Jeder Netzknoten wie etwa eine Umspannanlage ist durch Freileitungen mit mehreren anderen Netzknoten verbunden. Der hohe Ver-maschungsgrad und der Einsatz erprobter verlässlicher Technologien sind die Basis für die hohe Zuverlässigkeit unseres Übertragungsnetzes.

Dieses System erweitern wir künftig durch Kabelabschnitte. Abhängig davon, welche Übertragungsaufgabe eine neue Stromverbindung haben soll, setzen wir Gleich- oder Wechselspannung ein. Die beiden Technologien unterscheiden sich physikalisch – insbesondere im Hinblick auf die sogenannte „Kapazität“.

Wenn Elektrotechniker über die Kapazität sprechen, meinen sie damit eine physikalische Größe. Sie gibt an, wie viel elektrische Ladung beispielsweise ein Kondensator speichern kann. Ein Kondensator besteht in der Regel aus zwei leitfähigen Oberflächen, die elektrisch voneinander isoliert sind und auf denen Ladungen gespeichert werden können. Schaltet man einen Kondensator an eine Spannung, so fließen Ladungsträger, bis sich der Kondensator auf die Spannung aufgeladen hat. Auch Erdkabel verhalten sich elektrisch wie Kondensatoren. Erst wenn bei einem Kabel dieser Ladevorgang abgeschlossen ist, kann Strom übertragen werden.

Bei Erdkabeln spielt die Kapazität eine besondere Rolle. Sie hat für Gleich- und Wechselspannung sehr unter-schiedliche Auswirkungen und ist damit der entscheidende Faktor für die systemseitig vertretbare Länge einer Erdkabelverbindung.

ERDKABEL13

G L E I C H S PA N N U N G

Die Spannung ist zeitlich konstant.

Zwischen den einzelnen Spannungsebenen sind aufwendige Umrichter erforderlich (Konverter).

Eignet sich vor allem für die elektrische Übertragung höherer Leistungen über große Entfernungen von Punkt zu Punkt

Gleichspannungserdkabel Benötigt im Betrieb keine Blindleistung (einmalige Ladeleis-tung beim Einschalten)

Längere Kabelstrecken sind möglich.

Gesetzlicher Kabelvorrang für Gleichspannungsverbindungen

W E C H S E L S PA N N U N G

Die Polarität der Spannung ändert sich mit 50 Schwingungen pro Sekunde (50 Hertz).

Leicht auf unterschiedliche Spannungsebenen umzuwandeln (Transformator).

Eignet sich für die Übertragung im vermaschten Netz und für die Versorgung von Kunden/Verteilnetzen mit elektrischer Energie

Wechselspannungserdkabel

Benötigt im Betrieb kontinuierlich Blindleistung – ca. 10 bis 20 Mal mehr als eine Freileitung

Die Länge von Wechselspannungskabeln ist physikalisch auf wenige Kilometer begrenzt.

Gesetzliche Möglichkeit von Teilverkabelungsabschnitten auf vorgegebenen Pilotverbindungen

+++

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K O N D E N S AT O R

SPANNUNG

Ein Kondensator besteht in der Regel aus zwei leitfähigen Oberflächen, die elektrisch voneinander isoliert sind und auf denen Ladungen gespeichert

werden können. Schaltet man einen Kondensator an eine Spannung, so fließen Ladungsträger, bis sich der Kondensator auf die Spannung aufgeladen hat.

14ERDKABEL

Gleichspannung

Physikalische Eigenschaften

Von Gleichspannung spricht man, wenn die Spannung zeitlich konstant ist. Die Gleichspannungsübertragung eignet sich sehr gut, um große Energiemengen verlustarm über große Entfernungen zu transportieren. Ihr Nachteil: Wenn Gleichspannung auf eine andere Spannungsebene gebracht oder in Wechselspannung umgewandelt werden soll, benötigt man Konverter. Je nach zu übertragender Leistung sind diese Anlagen technisch aufwendig. Daher hat sich die Gleichspannungstechnik nicht durchgesetzt, wenn elektrische Energie an Land im ver-maschten Netz übertragen und verteilt werden soll.

Z E I T L I C H E R V E R L A U F B E I G L E I C H S P A N N U N G

t (Zeit)

U (Spannung)

ERDKABEL15

Wechselspannung

Physikalische Eigenschaften

Wechselspannung hat sich als Standard in der Stromversorgung etabliert. Ihr Hauptmerkmal: Die Polarität der Spannung – also der Plus- und Minuspol – und damit auch die Richtung des Stromflusses ändern sich ständig; in der Energieversorgung in Europa mit 50 Schwingungen pro Sekunde. Das entspricht einer Frequenz von 50 Hertz. Eine weitere Eigenschaft ist für uns als Netzbetreiber besonders wichtig. Durch Transformatoren kann man Wechselspannung verhältnismäßig einfach auf unterschiedliche Spannungsebenen bringen. So lassen sich Stromerzeuger und -verbraucher, wie etwa Verteilnetze oder stromintensive Unternehmen, problemlos an die verschiedenen Netzebenen anschließen.

Z E I T L I C H E R V E R L A U F B E I W E C H S E L S P A N N U N G

t (Zeit)

U (Spannung)

16ERDKABEL

Sind die Taschen alle gefüllt, so kommt das Wasser, das an der einen Seite hereingepumpt wird, an der anderen Seite auch wieder heraus – man kann es nutzen. Ähnlich verhält es sich bei Gleichspannungskabeln: Ist die Kapazität des Kabels aufgeladen, kann elektrische Energie transportiert werden.

GLEICHSPANNUNG

Der große Vorteil der Gleichspannung: Weil die Spannung gleich bleibt, braucht man die Kapazität des Kabels nur einmal aufzuladen. Das Füllen der Taschen mit „Blindleistung“ findet also nur beim Einschalten statt. So kann ein Gleichspannungserdkabel über mehrere hundert Kilometer elektrische Energie transportieren.

Kapazität von Gleichspannungskabeln

Damit ein Gleichspannungskabel Leistung transportieren kann, muss seine Kapazität aufgeladen werden. Techniker sprechen hier von der sogenannten Blindleistung. Dazu wird das Kabel unter Gleichspannung gesetzt.

Veranschaulicht werden kann dieser Vorgang am Modell eines Wasserschlauches. Allerdings sind bei diesem Wasserschlauch die Wände nicht glatt, sondern bestehen aus Taschen. Pumpt man nun von einer Seite Wasser hinein, so füllen sich zunächst die Taschen.

ERDKABEL17

WECHSELSPANNUNG

Analog zur Wechselspannung schaltet man beim Schlauch alle 20 Millisekunden vom Pump- in den Saugbetrieb um – und umgekehrt. Damit kehrt sich auch die Fließrichtung des Wassers um und die Taschen werden wieder geleert. Durch diesen schnellen Wechsel wird nur eine gewisse Schlauchlänge mit Wasser gefüllt. Ist der Schlauch zu lang oder die Einfüllzeit zu kurz, kommt am anderen Ende kein Wasser an.

Ähnlich verhält es sich bei Wechselspannungskabeln: Zunächst muss die Kapazität des Kabels aufgeladen werden, bevor elektrische Wirkleistung transportiert wird. Durch den alle 20 Millisekunden erfolgenden Richtungs-wechsel kann bei einem langen Kabel die Kapazität nicht vollständig geladen werden. Deshalb kommt am an-deren Ende keine Leistung mehr an. Aus diesem Grund ist die Länge eines Wechselspannungskabels technisch begrenzt.

Kapazität von Wechselspannungskabeln

Auch bei Wechselspannungskabeln muss zunächst die Kapazität aufgeladen werden, bevor elektrische Leistung transportiert wird. Weil aber Plus und Minus alle 20 Millisekunden wechseln, fließt bei Wechselspannungs-kabeln kontinuierlich ein Lade- und Entladestrom – die sogenannte Blindleistung: Diese ist der entscheidende Unterschied zum Gleichspannungskabel.

Anschaulich erklären lässt sich das Thema Blindleistungsbedarf am Modell eines Wasserschlauches. Allerdings sind bei diesem Wasserschlauch die Wände nicht glatt, sondern enthalten Taschen. Pumpt man nun von einer Seite Wasser hinein, so füllen sich zunächst die Taschen.

18ERDKABEL

Ohne Konverter geht es nicht

Gleichspannungskabel benötigen sowohl am Anfangs- als auch am Endpunkt Konverter-Stationen. Sie wandeln Gleich- in Wechselspannung um und umgekehrt.

Die Konverter bestehen aus Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Spulen. Um diese Bauteile und die zuge-hörige Steuerungselektronik vor Wind und Wetter zu schützen, bringen wir alle Komponenten in einer Halle unter. Konverter in den Größenordnungen, wie sie im Höchstspannungsnetz erforderlich werden, sind Hightech- Anlagen – und dementsprechend kostenintensiv. Sie bieten uns jedoch entscheidende Vorteile: Neben der Um-wandlung von Gleich- und Wechselspannung können wir damit die Netzspannung stabilisieren und regulieren.

VOLLVERKABELUNG EINER GLEICHSPANNUNGS-LEITUNG AM BEISPIEL VON ALEGRO

Über zwei Konverter ist das Gleichspannungserdkabel mit dem Wechselspannungsnetz verbunden (einphasige Darstellung).

Wechselspannungsnetz AC

Wechselspannungsnetz AC

Gleichspannungskabel DC

Konverter AC/DC-Umwandlung

Konverter AC/DC-Umwandlung

Anschluss an das Wechselspannungsnetz

AC

Anschluss an das Wechselspannungsnetz

AC

GLEICHSPANNUNG

ERDKABEL19

Blindleistungskompensation

Teilweise beheben lässt sich das Problem der Blindleistung durch die sogenannte Blindleistungskompensation. Diese Aufgabe übernehmen Spulen, die großen Transformatoren ähneln und Blindleistung bereitstellen.

Diese Kompensation verursacht jedoch noch ein anderes physikalisches Phänomen. Schaltet man Spulen und Kabel elektrisch zusammen und verbindet diese mit einer Wechselspannungsquelle, so fließen kontinuierliche Ausgleichsströme zwischen diesen Elementen. Es kommt hierdurch zu Resonanzerscheinungen, die im Extremfall sogar die Netzstabilität gefährden können. Diese Resonanzen begrenzen ebenfalls den maximal möglichen Umfang der Verkabelung im Wechselspannungsnetz. Vergleichbar ist dies mit dem Effekt, der auftreten kann, wenn viele Fußgänger im Gleichschritt über eine Brücke gehen und diese durch die ausgelösten Resonanzen sogar zum Einsturz bringen können.

Max. 15–20 km Kabel

Freileitung Freileitung

Station A mit Spule

Station B mit Spule

Muffe pro ~1 km

TEILVERKABELUNG IM WECHSELSPANNUNGSNETZ

Aus Kabelübergabestationen, Spulen und Muffen, die die etwa einen Kilometer langen Erdkabel-

abschnitte verbinden, kann ein komplexes techni-sches System entstehen (einphasige Darstellung).

WECHSELSPANNUNG

20ERDKABEL

Erfahrungen mit Gleichspannungskabeln

Bislang finden Gleichspannungskabel vor allem auf See Verwendung. So wird die Technik beispielsweise in der Nordsee verwendet, um große und von der Küste weit entfernte Offshore-Windparks mit dem Onshore-Netz zu verbinden. Bei der Verlegung an Land gibt es zurzeit nur wenige Erfahrungen mit Gleichspannungserdkabeln. Sie sind bislang dort zum Einsatz gekommen, wo Windkraftanlagen auf See über sogenannte Punkt-zu-Punkt- Verbindungen an das Übertragungsnetz weiter im Landesinneren angeschlossen werden. Durch die neuen gesetz-lichen Rahmenbedingungen zum Bau der Korridore mit Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) werden Gleichspannungserdkabel künftig vermehrt Einzug ins Übertragungsnetz halten. Erfahrungen mit langen Gleichspannungskabeln an Land in der Höchstspannungsebene liegen bisher nicht vor.

Erdkabelvorrang bei Gleichspannungsleitungen

In Deutschland hat der Gesetzgeber die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Gleichspannungserdkabeln im Übertragungsnetz geschaffen. So gilt deutschlandweit für vier Gleichspannungsverbindungen seit Beginn 2016 der Erdkabelvorrang – zwei im Verantwortungsbereich von Amprion: das Projekt ALEGrO, das als Teil des Übertragungsnetzes Strom zwischen Deutschland und Belgien transportieren wird, sowie das Projekt A-Nord. Diese Gleichspannungsverbindung soll zukünftig Windstrom aus dem Norden Niedersachsens bis ins Rhein-land und von dort aus mittels Freileitung nach Baden-Württemberg transportieren.

Gleichspannungsfreileitungen soll es laut dem „Änderungsgesetz von Bestimmungen des Rechts des Energie-leitungsbaus“ nur noch dann geben, wenn

◼ bestehende oder bereits genehmigte Stromtrassen genutzt werden können, ohne dass es zu zusätzlichen er-heblichen Umweltauswirkungen kommt,

◼ es die Topografie oder der Naturschutz erfordern oder ◼ eine verantwortliche Gebietskörperschaft, etwa ein Landkreis oder eine Gemeinde, ausdrücklich Freileitungen

verlangt.

Der Gesetzgeber hat uns zudem eine Methodik an die Hand gegeben, wie Gleichspannungserdkabel geplant werden sollen. Wichtigster Grundsatz: Das Gleichspannungskabel soll möglichst geradlinig zwischen dem gesetz-lich festgeschriebenen Anfangs- und Endpunkt verlaufen. Gleichspannungserdkabeltrassen planen wir daher möglichst als direkte Verbindung. Von dem Ideal der Geradlinigkeit weichen wir nur ab, um beispielsweise Naturschutzgebiete oder Siedlungen zu umgehen.

GLEICHSPANNUNG

ERDKABEL21

Erfahrungen mit Wechselspannungskabeln

Die Erdverkabelung von Wechselspannungsverbindungen findet auf der Höchstspannungsebene bislang kaum Verwendung – insbesondere wenn hohe Leistungen übertragen werden sollen. Dies liegt einerseits am hohen Blindleistungsbedarf. Anderseits gilt es noch herauszufinden, wie Erdkabel sich in ein eng vermaschtes Übertra-gungsnetz einfügen. Eins zu eins werden sie Freileitungen nicht ersetzen können – unter anderem weil sich beide Technologien im Betrieb unterschiedlich verhalten. Deshalb werden wir den Betrieb von Wechselspannungs-kabeln sorgsam untersuchen und im Rahmen von Pilotprojekten erproben. Auf Basis dieser Erfahrungen lässt sich dann entscheiden, in welchem Umfang Erdkabel im deutschen Übertragungsnetz zum Einsatz kommen können.

Pilotprojekte im Wechselspannungsnetz

In Deutschland hat der Gesetzgeber 2016 die Möglichkeiten erweitert, die Erdverkabelung in Pilotprojekten zu testen. Im Energieleitungsausbaugesetz (EnLAG) sind sechs und im Bundesbedarfsplangesetz (BBPlG) fünf Vorhaben als Pilotvorhaben ausgewiesen. Auf diesen Strecken können die Übertragungsnetzbetreiber unter be-stimmten Voraussetzungen Teilabschnitte erdverkabeln und somit Erkenntnisse über den Bau und Betrieb der Technologie sammeln. Unsere Wechselspannungsvorhaben mit Teilverkabelungsoption planen wir im Kern genauso wie eine Freileitung: flächensparend, nach den Grundsätzen der Raumordnung möglichst gebündelt mit vor-handener Infrastruktur wie etwa Autobahnen sowie vorrangig in vorhandenen Trassen. Denn je mehr bestehende Trassen wir nutzen können, desto weniger Naturräume werden zusätzlich beansprucht.

Wechselspannung: wichtig für die Verbindung unterschiedlicher Netzebenen

Mit Transformatoren kann man Wechselspannung einfach und günstig in unterschiedliche Spannungsebenen umwandeln. In Umspannanlagen werden diese Transformatoren über sogenannte Sammelschienen und Schaltfelder untereinander sowie mit den Freileitungs- und Kabelanschlüssen verbunden. Die Sammelschienen sind vergleichbar mit Verteilersteckleisten, die Schaltfelder mit Schaltern.

WECHSELSPANNUNG

22ERDKABEL

Aufbau einer Kabelanlage

Freileitungen sind in der Landschaft oft weithin sichtbar. In dieser Hinsicht können Erdkabel Vorteile bieten. Vollkommen „unsichtbar“ ist diese Übertragungstechnologie allerdings auch nicht: Oberhalb der Kabelanlage muss ein Schutzstreifen von tiefwurzelnden Bäumen und Gebäuden freigehalten werden. Darüber hinaus be-steht eine Erdkabelstrecke aus vielen Komponenten – den Erdkabeln selbst sowie Muffen, Kabelübergabestationen und bei Wechselspannung Kompensationsanlagen. Deren Hauptbestandteil sind Drosselspulen, die schon jetzt in einigen Amprion-Umspannanlagen installiert sind. Drosselspulen ähneln großen Transformatoren. Wir schalten sie immer dann ins Netz, wenn die Spannung auf einer Leitung zu hoch ist. Die Drosselspulen kompensieren Blindleistung und senken damit die Spannung auf der Leitung wieder ab. Im gegenteiligen Fall, also bei zu nied-riger Spannung auf einer Leitung, kommen Kompensationsanlagen wie zum Beispiel Kondensatorbänke zum Einsatz.

Erdkabel als Übertragungsmedium

Erdkabel bestehen im Wesentlichen aus einem elektrischen Leiter, einem Isoliersystem, einem Drahtschirm und einem Kabelmantel. Im Inneren liegt der spannungsführende elektrische Leiter – bei Höchstspannung besteht dieser meist aus Kupfer. Ihn umgibt ein Isoliersystem, dessen Hauptkomponente beispielsweise aus Kunststoff besteht. Ein äußerer Drahtschirm aus Kupfer leitet Fehlerströme ab und hält das elektrische Feld im Kabel. Der äußere Kabelmantel schützt das Kabel vor Feuchtigkeit.

Muffen als Verbindungsstücke

Höchstspannungskabel können – bedingt durch die Transportlogistik – an Land nur in Teilstücken von derzeit etwa 1.000 bis 1.300 Metern Länge zur Baustelle geliefert werden. Brücken und andere Bauwerke setzen dem Transport der schweren Kabeltrommeln Grenzen. Die Kabelstücke müssen wir deshalb beim Verlegen über Muffen verbinden. Um bei Bedarf Messungen durchführen zu können, sind bei manchen Muffen die Anschlüsse von außen erreichbar.

Kabelübergabestation zur Netzanbindung

Dort, wo die Kabel in die Erde hinein- oder wieder herausgeführt werden, bauen wir Kabelübergabestationen. Sie sind jeweils notwendig, um Freileitungen und Erdkabel zu verbinden. Eine solche Station ähnelt einer kleinen Umspannanlage. Im Wechselspannungsnetz sind bei längeren Kabelabschnitten darüber hinaus Drosselspulen erforderlich, um die Blindleistung zu kompensieren. Sie benötigen zusätzliche Schaltvorrichtungen und erhöhen damit den Platzbedarf der gesamten Kabelübergabestation.

ERDKABEL23

In der Wechselspannungstechnik werden heutzu-tage fast ausschließlich Kabel mit Kunststoffiso-lierung verwendet. Sie haben sich aufgrund der vorfertigbaren Muffentechnik, die vor Ort schneller zu montieren ist, und besseren Betriebseigen-schaften gegenüber allen anderen Isoliertypen durchgesetzt. Die Isolierung selbst besteht in der Regel aus Polyethylen (PE), das in einem ther-misch-chemischen Prozess zum sogenannten VPE vernetzt wird. Dadurch kann das Kabelsystem bei höheren Temperaturen betrieben werden. Es handelt sich hierbei jedoch um eine Einschichtiso-lierung, die in jedem Fehlerfall der Isolierung aufwendig repariert werden muss (Reparaturmuf-fen). Kunststoffisolierte Kabelsysteme sind von der Mittelspannung bis hin zur 500-kV-Spannungs-ebene am Markt verfügbar.

Kabelsysteme für Gleichspannung sind ähnlich auf-gebaut wie für Wechselspannung, haben aber deutlich höhere Anforderungen an das Isolierungs-material und an die Muffentechnik. In der Gleich-spannungstechnik verfügen viele Kabelsysteme über eine Papier-Masseimprägnierung als Isolierung (MI). Dabei werden Papiere in vielen Lagen um den Kupferleiter gewickelt und anschließend mit einer Tränkmasse imprägniert. Diese Technologie ist er-probt und bietet zudem einen Vorteil: Die Isolier-masse kann kleine Fehler in der Isolierung in gewis-sen Grenzen „selbstheilend“ beseitigen. Großer Nachteil dieser Technologie ist die äußerst aufwen-dige Montage der Muffen, die vor Ort gewickelt werden müssen. In jüngerer Zeit kommen auch Ka-bel mit Kunststoffisolierung zum Einsatz. Erste Erfahrungen werden derzeit in der Spannungsebene bis zu 320 Kilovolt gewonnen.

I S O L I E R M E D I E N V O N E R D K A B E L N 1 Kabelmantel Schützt das Kabel insbesondere vor Feuchtigkeit

2 Drahtschirm Steuert das elektrische Feld und leitet Fehlerströme ab

3 Isolierschicht Isoliert den spannungsführenden elektrischen Leiter

4 Elektrischer Leiter Leitet den Strom

1

2

3

4

24ERDKABEL

Planung und Projekte

Im Energieleitungsausbaugesetz und im Bundesbedarfsplangesetz sind fünf Projekte mit (Teil-)Verkabelungs-optionen festgeschrieben, die in die Zuständigkeit von Amprion fallen. Wie alle Netzausbauvorhaben durchlau-fen sie einen gesetzlich festgelegten Genehmigungsprozess.

Schritt für Schritt im Dialog

Bei der Planung unserer Projekte informieren wir Bürger und Träger öffentlicher Belange frühzeitig. Das gilt selbstverständlich auch für die Erdkabelvorhaben. So machen wir unsere Planung für die Öffentlichkeit nach-vollziehbar. Und so können wir Hinweise und Anregungen in unsere Planungen einbeziehen. Auf dieser Basis wollen wir Lösungen entwickeln, die Mensch und Umwelt sowie dem Gebot der Wirtschaftlichkeit bestmöglich gerecht werden und zugleich sicherstellen, dass die neue Stromverbindung langfristig sicher und zuverlässig funktioniert.

Im Verlauf der Planungen nehmen wir auf Basis unserer Erfahrungen und der Gespräche mit den Akteuren vor Ort eine Vielzahl von Abwägungen vor – vom Bauverfahren über den Trassenverlauf bis zum Standort der Ka-belübergabestation. Die Entscheidung über die konkrete Gestaltung der Erdkabelverbindung trifft schließlich die zuständige Behörde im Planfeststellungsverfahren.

1 EMDEN OST–OSTERATH (Projekt A-NORD)

Erdkabelvorrang für die gesamte Strecke (BBPlG Nr. 1)Technologie: Gleichspannung (HGÜ)Amprion plant die Gleichspannungsverbindung A-Nord vorrangig als Erdkabel. Dazu suchen wir zwischen den Netzverknüpfungspunkten Emden Ost und dem Raum Osterath einen möglichst geradlinigen – also den kürzesten – Verlauf. Um die Verbindung zukünftig an das Wechselspannungs-netz anzuschließen, errichten wir in Emden einen Konverter. An den südlichen Konverter im Raum Osterath schließt sich das Projekt Ultranet an.

30 OBERZIER–BUNDESGRENZE BELGIEN (Projekt ALEGrO)

Erdkabelvorrang für die gesamte Strecke (BBPlG Nr. 30)Technologie: Gleichspannung (HGÜ)Mit dem Projekt ALEGrO bauen wir gemeinsam mit unserem belgischen Partner Elia die erste Höchst-spannungsgleichstromverbindung zwischen dem Raum Düren/Aachen in Deutschland und dem Raum Lüttich in Belgien. Zugleich erproben wir, wie sich eine HGÜ-Verbindung mit den dafür notwendi-gen Konverter-Anlagen in unser Netz integriert. Das Projekt ist durchgängig als Erdkabel geplant.

In Gleichspannungstechnik

ERDKABEL25

6 CONNEFORDE–MERZEN

Teilverkabelungsoption für die gesamte Strecke (BBPlG Nr. 6)Technologie: WechselspannungAmprion plant in Kooperation mit TenneT eine neue 380-kV-Leitung zwischen den Netzver-knüpfungspunkten Cloppenburg und Merzen. Auf welchen Abschnitten eine Erdverkabelung wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist, wird im Zuge der fortschreitenden Planungen geprüft.

5 DIELE–NIEDERRHEIN

Erdkabelabschnitte Raesfeld, Borken, Legden (EnLAG Nr. 5)Technologie: WechselspannungMitte 2016 haben wir erfolgreich den Testbetrieb auf der Raesfelder Pilotstrecke aufgenommen. In NRW sind zwei weitere Erdkabelabschnitte geplant: einer in Borken und einer in Legden.

16 WEHRENDORF–GÜTERSLOH

Teilverkabelungsoption für die gesamte Strecke (EnLAG Nr. 16)Technologie: WechselspannungDie in Teilen zu verkabelnde Strecke soll die Regionen Osnabrück und Ostwestfalen verbinden. Durch ihre zentrale Lage in unserem Netz ist sie von großer Bedeutung und wird zukünftig Windstrom aus dem Norden nach Süden transportieren. Auf welchen Abschnitten eine Erdverkabelung wirt schaftlich und technisch sinnvoll ist, wird auch hier im Zuge der fortschreitenden Planungen geprüft.

In Gleichspannungstechnik Im Wechselspannungsnetz

Nordrhein- Westfalen

Saarland

Hessen

Rheinland- Pfalz

Baden- Württemberg

Niedersachsen

Niederlande

Luxemburg

Belgien

Frankreich

1

30

6

16

5

26ERDKABEL

Erkabelabschnitt in Raesfeld nach Abschluss der Bauarbeiten.

ERDKABEL27

Bauverfahren und Rekultivierung

Erdkabelverbindungen möglichst wirtschaftlich und bodenschonend zu bauen, ist eine Herausforderung, der sich Amprion gemeinsam mit Forschungseinrichtungen, Experten und Fachverbänden stellt. Erdkabel können wir in verschiedenen Techniken verlegen. Ob offen oder geschlossen gebaut wird, ist unter anderem abhängig von den jeweiligen Boden- und Grundwasserverhältnissen sowie den landschaft lichen Gegebenheiten – wenn etwa Flüsse oder Autobahnen gekreuzt werden müssen. Darüber hinaus berücksichtigen wir bei der Wahl des Bauverfahrens auch immer umweltrechtliche Aspekte.

Offene Bauweise: Beispiel Raesfeld

Insbesondere wenn Erdkabel in offener Bauweise unter landwirtschaftlich genutzten Flächen verlegt werden, ist ein sensibler und sorgfältiger Umgang mit dem Boden sowie seinem Wasserhaushalt erforderlich. Wertvolle Er-fahrungen haben wir dafür bei unserem ersten Pilotabschnitt in Raesfeld gesammelt: Hier haben wir die Erdkabel erfolgreich in offener Bauweise bodenschonend verlegt. Dabei haben wir auf eine enge Kooperation mit den örtlichen Landwirten und eine umfangreiche wissenschaftliche Begleitung gesetzt.

Ca. 2 m

Ca. 5 m

3

4

Aushub (Unterboden)

Ca. 35 m Baubedarfsfläche

1 Maschendraht mit Trassenwarnband

2 Mechanischer Schutz

3 Kabel im Rohr

4 Schutz-Leittechnik

OberbodenabtragOberbodenabtrag

12

Ca. 24 m Schutzstreifen

System A System B

GLEICHSPANNUNG: KABELVERLEGUNG IN FREIER/ L ANDWIRTSCHAFTLICHER FL ÄCHE

Gleichspannungskabelanlage zur Übertragung von 2.000 MW

S. 29

28ERDKABEL

Schicht für Schicht

Erdkabelprojekte erfordern besonders detaillierte Informationen zur Bodenbeschaffenheit. Während Amprion für eine Freileitung an den Maststandorten, d. h. in der Regel in 400-Meter-Abständen, den Boden erkundet, sind für Kabeltrassen bereits während der Planung alle 50 bis 250 Meter Probebohrungen nötig. Anschließend analysieren Bodenkundler die Proben und halten fest, wie die verschiedenen Bodenschichten zu behandeln sind. Je mehr Schichten vorhanden sind, desto aufwendiger gestalten sich der Aushub und die Rückverfüllung des Bodens. Schließlich müssen die einzelnen Schichten sorgfältig getrennt werden. Das bodenkundliche Gutachten fließt in die weitere Planung der Kabelanlage ein und hält für jeden Streckenabschnitt notwendige Schutzmaßnahmen für den Boden fest. Über die gesamte Zeit überwachen unabhängige Bodensachverständige die Baumaßnahmen vor Ort.

Einbettung der Kabel

Beim Bau tragen Bagger zunächst Erdschicht um Erdschicht ab und lagern diese getrennt voneinander seitlich des Kabelgrabens. In einer Tiefe von etwa zwei Metern legen wir dann Leerrohre für die Kabel, die später etap-penweise eingezogen werden. Sie liegen in einem steinfreien Bettungsmaterial, das Wärme optimal ableitet und eine kontrollierte Entwässerung des Bodens zulässt.

Weil die Kabel Wärme abgeben, müssen sie je nach zu übertragender Leistung in Abständen von gut einem halben Meter zueinander verlegt werden. Dies führt bei der Anzahl der notwendigen Kabel – in Raesfeld sind es zwölf parallele Einzelleiter – dazu, dass der Tiefbauaufwand für Kabelanlagen im Übertragungsnetz deutlich höher ist als in Verteilnetzen.

WECHSELSPANNUNG: KABELVERLEGUNG IN FREIER/L ANDWIRTSCHAFTLICHER FL ÄCHE

Wechselspannungskabelanlage zur Übertragung von bis zu 4.000 MW

1 Maschendraht mit Trassenwarnband

2 Abdeckplatte

3 Rohre für Erdkabel

Ca. 45 m Baubedarfsfläche

System B

Mutterboden

System A

3

12

Aushub (Rückfüllung)

ERDKABEL29

30ERDKABEL

Rückverfüllung und Rekultivierung

Die Rückverfüllung des Kabelgrabens erfolgt in umgekehrter Reihenfolge des Aushubs – von der untersten bis zur obersten Schicht. Um Bodensetzungen zu minimieren und die Bildung von Hohlräumen zu verhindern, füllen wir das Erdreich möglichst feinkörnig wieder ein. Dazu muss es trocken sein – eine feuchte Witterung kann die Bauarbeiten entsprechend verzögern. Anschließend liegen die verschiedenen Schichten wieder nahezu so wie vor dem Eingriff: Die Struktur des Bodens bleibt erhalten, eine schnelle Regeneration ist gegeben. Ein Boden-kundler begleitet und überwacht den Bau und die Rekultivierung.

Geschlossene Bauweise

Nicht überall ist die offene Bauweise das Mittel der Wahl. Wenn wir mit dem Erdkabel Gewässer oder Straßen unterqueren, bietet die – deutlich kosten- und zeitintensivere – geschlossene Bauweise Vorteile. Nur am Start- und Zielpunkt einer solchen Strecke benötigen wir Flächen für die Baustelleneinrichtung. Zur Verfügung stehen verschiedene Verfahren wie der Pilotrohrvortrieb, die Spülbohrung oder der Mikrotunnelbau. Welche Methode wir wählen, richtet sich nach der Geologie vor Ort sowie der Länge der Strecke.

BAU EINES MIKROTUNNELS

Für die geschlossene Bauweise stehen verschiedene Verfahren zur

Verfügung.

Separier- anlage

Absetzbecken

VortriebsrohrVortriebsmaschine

Förderleitung

Zielgrube Startgrube

Speiseleitung

GESCHLOSSENE BAUWEISE

Presseinrichtung

Förderpumpe

ERDKABEL31

Erdkabel im Betrieb

Erdkabel im Höchstspannungsnetz sind noch eine vergleichsweise junge Technologie. Bislang sind dort nur Kabel im Einsatz, die über relativ kurze Strecken vergleichsweise niedrige elektrische Leistungen übertragen – etwa zur Anbindung einzelner Kunden oder Erzeugungsanlagen. Die Energiewende erfordert hingegen die Übertragung hoher Leistungen über große Entfernungen. Belastbare Erfahrungen, wie sich solche Kabel im vermaschten deutschen Übertragungsnetz verhalten, gibt es allerdings noch nicht. Eines steht jedoch fest: Weil Erdkabelanlagen aus vielen Betriebselementen bestehen, machen sie das Stromnetz komplexer. Um sie sicher ins Netz zu integrie-ren, sind innovative Lösungen nötig. Wir von Amprion treiben deshalb Forschung und Entwicklung voran – gemein-sam mit unseren Partnern aus der Wissenschaft. In Forschungsprojekten testen wir unterschiedliche Kabeltech-nologien und Verlegeverfahren.

Erwärmung von Erdkabeln

Wo Strom fließt, entsteht Wärme. Freileitungen geben diese an die Luft ab. Erdkabel erwärmen den Boden in Kabelnähe. Welche Temperaturen dabei erreicht werden, hängt von technischen Parametern wie etwa der Aus-lastung und Verlegung ab. Je tiefer die Kabel im Boden und je näher die einzelnen Kabel zueinander verlegt werden, desto höher ist die lokale Erwärmung und desto größer sind die Einschränkungen für die Leistungsüber-tragung. Planen wir eine neue Kabelanlage, berechnen wir deshalb die Verlegetiefe und -abstände genau. Zur Bettung der Kabel nutzen wir Materialien, die Wärme optimal an die Umgebung ableiten.

Sicherer Netzbetrieb

Grundsätzlich gilt im heutigen vermaschten Netz: Fällt eine Verbindung zum Beispiel durch einen Fehler aus, muss der Strom jederzeit über eine alternative Route übertragen werden können – und zwar ohne dass es zu einer Störung oder einem Stromausfall kommt. Dies wird als (n –1)-Kriterium bezeichnet und stellt einen wesentlichen Garanten für die hohe Systemsicherheit in Deutschland dar.

Auch bei der Konzeption einer Erdkabelanlage achten wir darauf, das (n –1)-Kriterium einzuhalten. Dabei nutzen wir die bestehenden Erfahrungen, die mit Erdkabelanlagen auf niedrigen Spannungsebenen gemacht wurden. Daraus wissen wir, dass die durchschnittliche Verfügbarkeit von Erdkabeln deutlich unter der von Freileitungen liegt. Zwar ist die statistische Ausfallrate einer Erdkabelanlage geringer, die Reparaturdauer jedoch deutlich länger. Dies hat verschiedene Gründe: Gibt es auf einer Freileitung eine Störung, ist diese gut zu erreichen und schnell zu reparieren. Bei Erdkabeln hingegen gilt es zunächst, die Störungsstelle zu orten und freizulegen. Auch die Reparatur und die abschließende Höchstspannungsprüfung sind aufwendig und brauchen Zeit.

32ERDKABEL

Mensch und Umwelt

Erdkabel bringen nicht nur technische Herausforderungen mit sich. Sie schaffen insbesondere bei Grundstücks-eigentümern neue Betroffenheiten und lassen sich ohne Eingriffe in die Natur weder verlegen noch betreiben. Mit Blick auf den Eingriff in den Boden unterscheiden sich Freileitungen und Erdkabel grundsätzlich. Während beim Neubau einer Freileitung nur punktuell in Höhe der Maststandorte Tiefbaumaßnahmen erforderlich sind, ist der Bau von Erdkabeln mit erheblichen großflächigen Bodenarbeiten verbunden. Deshalb erarbeiten unabhän-gige Gutachter für jedes unserer Erdkabelprojekte umfangreiche Umweltstudien. Sie dienen als Grundlage für die gesetzlich vorgeschriebene Umweltverträglichkeitsprüfung. Sind dauerhafte Beeinträchtigungen unvermeidbar, legt die zuständige Behörde auf Basis der Gutachten die notwendigen Ausgleichsmaßnahmen fest. Wenn der Bau der Erdkabelanlage abgeschlossen ist, können die Flächen oberhalb der Kabel meist wieder wie zuvor land-wirtschaftlich genutzt werden – mit kleinen Einschränkungen innerhalb des Schutzstreifens.

Schutzstreifen und Bodennutzung

Um den störungsfreien Betrieb der Stromverbindung zu sichern, dürfen auf einem festgelegten Schutzstreifen oberhalb der Erdkabeltrasse weder Gebäude noch tiefwurzelnde Bäume und Sträucher stehen. Tiere können nach wie vor weiden und Felder bestellt werden. Die übliche landwirtschaftliche Nutzung ist wieder uneinge-schränkt möglich. Kenntlich gemacht wird der Schutzstreifen durch Schilderpfähle entlang der Trasse.

Schutzstreifen

SCHUTZSTREIFEN

Um den störungsfreien Betrieb der Stromverbindung zu sichern, dürfen auf einem festgelegten Schutzstreifen

oberhalb der Erdkabeltrasse weder Gebäude noch tief - wurzelnde Bäume und Sträucher stehen.

ERDKABEL33

Bodenerwärmung und landwirtschaftliche Erträge

Viele Landwirte stellen uns die Frage, welche Auswirkungen die Wärmeentwicklung der Kabel auf den Ernte-ertrag haben könnte. Wissenschaftliche Untersuchungen haben ergeben, dass die Wärme der Erdkabel keine Ertragseinbußen verursacht.

Bevor unser Pilotprojekt in Raesfeld startete, haben wir gemeinsam mit der Universität Freiburg mögliche Aus-wirkungen von Erdkabeln auf den Wärme- und Wasserhaushalt im Boden eingehend untersucht – auch mit Blick auf spätere landwirtschaftliche Erträge. Um ein Kabelsystem realitätsnah und mit einfachen Mitteln zu simulie-ren, wurden in einem ersten Feldversuch im Jahr 2005 Rohre in einem Sandbett verlegt und kontinuierlich mit Heißwasser befüllt. 2011 wurde dann in einer Umspannanlage bei Düsseldorf eine Versuchskabelstrecke unter-sucht. Dabei haben wir verschiedene Bettungsmaterialien geprüft – darunter auch Flüssigboden, wie er dann auf Basis der Ergebnisse in Raesfeld zum Einsatz kam. Oberhalb und neben der Kabelanlage haben wir über vier Jahre wechselnde landwirtschaftliche Kulturen angelegt: Kartoffeln, Mais, Winterweizen, Sommergerste und Winterraps. Das Ergebnis: Die Kabel liegen so tief, dass die Temperatur darüber schnell abnimmt und in den oberen Boden-schichten ähnliche Werte wie im Referenzfeld neben der Anlage erreicht. Die jahreszeitlichen und wetterbeding-ten Temperaturschwankungen beeinflussen die Bodenschichten hier deutlich. Der Einfluss des Erdkabels ist kaum nachweisbar.

34ERDKABEL

Monitoring in Raesfeld (seit 2016)

Inzwischen haben wir in Raesfeld im Münsterland den ersten Erdkabelabschnitt unseres Leitungsbauprojekts Diele – Niederrhein (EnLAG Nr. 5) umgesetzt und in den Testbetrieb genommen. Bei diesem Pilotprojekt haben wir gemeinsam mit bodenkundlichen und landwirtschaftlichen Sachverständigen zusätzlich ein intensives Monitoring-Programm aufgesetzt, um die bisherigen Ergebnisse unter realen Betriebsbedingungen zu prüfen. 700 Sensoren messen fortlaufend die Erwärmung und den Wasserhaushalt des Bodens. Darüber hinaus wird die Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen Pflanzversuche durchführen und dokumentieren, wie sich der Boden im Zuge der Rekultivierung entwickelt.

Elektrische und magnetische Felder

Wo Strom fließt, entstehen magnetische und elektrische Felder: zeitlich gleichbleibende Felder bei Gleichspan-nung (statische Felder oder auch Gleichfelder genannt) und pulsierende, sich zeitlich regelmäßig ändernde Felder bei Wechselspannung (Wechselfelder).

Ursache für ein elektrisches Feld ist die Spannung, die zwischen zwei Punkten anliegt. Je höher die Spannung ist, desto größer ist das elektrische Feld. Elektrische Felder entstehen überall dort, wo elektrische Geräte an das Stromnetz angeschlossen sind. Wird ein elektrisches Gerät wie etwa eine Kaffeemaschine, ein Fernseher oder Computer mit der Steckdose verbunden, entsteht ein elektrisches Feld – auch dann, wenn das Gerät nicht einge-schaltet ist. Das heißt: Alle Geräte im Haushalt, die über das Netzkabel dauerhaft mit der Steckdose verbunden sind, auch dann, wenn sie nicht genutzt werden (Kaffeemaschine, Mikrowelle, Brotschneidemaschine, Radio, Fern-seher, PC etc.), umgibt ein elektrisches Feld. Im Bereich von Höchstspannungskabeln dringt kein elektrisches Feld nach außen. Der Drahtschirm hält es vollständig im Kabel.

Die Ursache für das magnetische Feld ist fließender Strom. Schalten Sie den Föhn, das Bügeleisen, Ihren Fernseher, den Computer oder das Licht ein, entsteht zusätzlich zum elektrischen ein magnetisches Feld. Das magnetische Feld umgibt das Gerät und den Leiter, durch den Strom fließt – also zum Beispiel das Kabel des Föhns, Bügeleisens, Fernsehers, Computers oder der Lampe.

Für die durch elektrische Anlagen erzeugten elektrischen und magnetischen Felder legt die 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BImSchV) Grenzwerte fest. Für magnetische Gleich-felder von Gleichspannungsanlagen sieht die 26. BImSchV für Orte zum dauerhaften, nicht vorübergehenden Aufenthalt von Menschen die Einhaltung eines Grenzwerts von 500 Mikro tesla (µT) vor. Der Grenzwert für die magnetische Feldstärke bei 50-Hertz-Wechselspannungsanlagen beläuft sich auf 100 Mikrotesla (μT). Bei unseren Erdkabelanlagen werden wir diese Anforderungen einhalten.

ERDKABEL35

KO N TA K T E U N D W E I T E R E I N F O R M AT I O N E N

Kostenlose Info-Hotline 0800 58952474

E-Mail netzausbau@amprion.net

Weitere Infos www.amprion.net

Weitere Informationen finden Sie im Internet unter www.amprion.net. direktzu

amprion

www.direktzu.de/

amprion

GRENZWERTE IN DEUTSCHL AND

Die 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (26. BImSchV) legt für die durch elektrische Anlagen erzeugten elektrischen

und magnetischen Felder Grenzwerte fest. Bei unseren Erdkabelanlagen werden wir diese Anforderungen einhalten.

500 µTMagnetische Felder bei Gleichstromleitungen

100 µTMagnetische Felder bei Wechselstromleitungen

36ERDKABEL

HERAUSGEBER

Amprion GmbH Unternehmenskommunikation

Telefon 0231 5849-14109 Telefax 0231 5849-14188 E-Mail info@amprion.net

www.amprion.net

GESTALTUNG

3st kommunikation GmbH, Mainz

FOTOS

Rheinhard Nießing [Titel, S. 6] Stiftung Offshore-Windenergie,

Eon-Netz, Detlef Gehring, 2008 [S. 5 links] Lutz Kampert [S. 5 rechts, S. 25 unten links]

Nexans Deutschland GmbH [S. 19] Daniel Schumann [S. 22]

www.hs-planer.de [S. 25 oben] Frank Peterschröder [S. 25 unten rechts]

Prof. Dr. Peter Trüby [S. 29]

DRUCK

Woeste Druck, Essen

I M P R E S S U M

Print kompensiertId-Nr. 1765265

www.bvdm-online.de

AMPRION IN ZAHL EN

misst das Übertragungsnetz von Amprion.

11.000 KM

Menschen werden über das Amprion-Netz mit Strom versorgt.

~29 MIO.

beträgt die installierte Gesamtleistung im Amprion-Netzgebiet.

~63 GW

umfasst das Netzgebiet von Amprion – von Niedersachsen bis zu den Alpen.

79.200 KM 2

AMPRION IN ZAHL EN

misst das Übertragungsnetz von Amprion.

11.000 KM

Menschen werden über das Amprion-Netz mit Strom versorgt.

~29 MIO.

beträgt die installierte Gesamtleistung im Amprion-Netzgebiet.

~63 GW

umfasst das Netzgebiet von Amprion – von Niedersachsen bis zu den Alpen.

79.200 KM 2

Amprion GmbH Rheinlanddamm 2444139 Dortmund

Juli 2017