HGÜ- Erdkabel. Erdverkabelung bei Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

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1 1 HGÜ- Erdkabel Erdverkabelung bei Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

2 C M Y CM MY CY CMY K C M Y CM MY CY CMY K 2 Sandbank DanTysk 3 Einsatz von HGÜ-Kabeln bei Offshore-Verbindungen SylWin alpha Butendiek DK SylWin1 Sylt Einsatz von HGÜ-Erdkabeln Die Diskussionen um den Netzausbau machen eines deutlich: Viele Bürger wollen, dass neue Stromleitungen so wenig wie möglich auffallen. Erdkabel bieten hier eine interessante zusätzliche Option für den er forderlichen Netzausbau im Zusammenhang mit der Energiewende. Doch es gilt grundsätzlich, zwischen der Erdverkabelung bei Wechsel- und Gleichstrom zu unterscheiden. Mit dieser Broschüre geben wir Ihnen einen Überblick über die Erdkabeltechnik bei der Hochspannungs- Gleichstrom- Über tragung (HGÜ). Gleichstromverbindungen werden eingesetzt, wenn große Strommengen über weite Strecken von Punkt zu Punkt übertragen werden müssen. Insbesondere für den zunehmenden Nord-Süd-Transport bietet sich die Gleichstromtechnik an und wird so auch zu einer Entlastung des eng vermaschten Wechselstromnetzes beitragen. Der Einsatz von Erd kabeln ist bei HGÜ-Leitungen weltweit gut erprobt. Ein Beispiel ist hierfür die rund 65 Kilometer lange HGÜ-Erdkabelverbindung zwischen Frankreich und Spanien mit einer Spannung von 320 Kilovolt (kv). In Deutschland werden Offshore-Windparks vorwiegend per HGÜ über See- und Erdkabel angebunden. TenneT hat mehrere tausend Kilometer zu diesem Zweck in der Nordsee installiert und auch an Land bereits mehr als Kilometer HGÜ-Erdkabel in Schleswig-Holstein und Niedersachsen unter- irdisch verlegt. Diese Erfahrungen werden auch in die Planungen und den Bau der großen Onshore- Verbindungen einfließen. EnBW Hohe See 450 MW Veja Mate BARD Offshore 1 MEG 1 Trianel Windpark Borkum Borkum Riffgrund MW Borkum Riffgrund MW 2015-Offshore-Windparks-D_V14_Legende.pdf :24 BorWin beta BorWin alpha Offshore-Windparks: geplant im Bau in Betrieb Offshore-Netzanbindungen: im Bau in Betrieb Übertragungsnetz Offshore-Konverterstation Onshore-Konverterstation Umspannwerk Offshore-Windpark Onshore-Umspannwerk DolWin alpha DolWin gamma DolWin3 NL BorWin gamma BorWin3 BorWin2 BorWin1 DolWin1 Borkum Albatros 50 MW Global Tech I DolWin beta Norderney DolWin2 HGÜ-Trassenlängen der Offshore-Verbindungen: Amrumbank West 303 MW Nordsee Ost Meerwind Süd Ost Gode Wind MW Gode Wind MW Nordsee One 332 MW Emden/Ost Diele Dörpen-West HelWin beta HelWin alpha HelWin2 HelWin1 Helgoland Projekt Gesamtlänge Verbindung 1 Spannungs - ebene BorWin1 200 km (onshore: 75 km Landkabel, offshore: 125 km Seekabel) 150 kv BorWin2 200 km (onshore: 75 km Landkabel, offshore: 125 km Seekabel) 320 kv BorWin3 160 km (onshore: 30 km Landkabel, offshore: 130 km Seekabel) 320 kv DolWin1 165 km (onshore: 90 km Landkabel, offshore: 75 km Seekabel) 320 kv DolWin2 135 km (onshore: 90 km Landkabel, offshore: 45 km Seekabel) 320 kv DolWin3 160 km (onshore: 80 km Landkabel, offshore: 80 km Seekabel) 320 kv DE Stand: August 2015 Büttel Weitere Informationen und Downloads zum Thema Offshore-Verbindungen finden Sie hier: HelWin1 130 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 85 km Seekabel) 320 kv HelWin2 130 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 85 km Seekabel) 320 kv SylWin1 205 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 160 km Seekabel) 320 kv 1 Jede Gesamtverbindung besteht aus zwei einzelnen Kabeln, einem positiven und einem negativen Pol.

3 4 5 HGÜ-Erdkabel im Bau und im Betrieb Vorbereitung Landkabelverlegung für ein 320-kV-HGÜ-System Projekt BorWin3 (Übertragungskapazität 900 MW) Für die Verlegung eines 800-MW-HGÜ-Kabelsystems wird in der Bauphase ein ca. 20 Meter breiter Streifen für die Baulogistik benötigt. Auf dieser Fläche wird auch die getrennte Lagerung von Mutterboden und Bodenaushub gewährleistet. Je nach Ausführungsplanung und der örtlichen Situation können die Trassen breiten auch variieren. Erdkabelbaustellen stellen immer einen Eingriff in den Boden und die angrenzende Landschaft dar. Um die Auswirkungen zu minimieren, gibt es strenge Vorgaben für die Baufirmen. Über eine naturschutzfachliche, bodenkundliche und archäologische Baubegleitung wird sichergestellt, dass die Vorgaben auch eingehalten werden. Die Betriebsphase Die Bauphase Beispiel einer landseitigen Offshore-Verbindung mit einer Übertragungskapazität von 800 Megawatt (MW) Um auf der 320-kV-Ebene mit HGÜ-Kabeln eine normaler offener Bauweise, d. h. ein Kabelgraben wird Übertragungskapazität von 800 MW zu erreichen, erstellt, das Kabel in eine Sandschicht hineingelegt und muss ein System mit zwei Kabeladern verlegt werden. der Graben wieder zugeschüttet. Da längen- und gewichtsbedingt aktuell nur Kabelabschnitte von etwa Dieses Kabelsystem ergibt sich somit aus zwei einzelnen Kabeln, einem positiven und einem negativen Pol Meter transportiert werden können, werden die Im Durchmesser beträgt ein Kabel etwa zwischen einzelnen Kabel abschnitte vor dem Zuschütten des elf und zwölf Zentimeter und besteht aus einem Aluminiumkern, Polymer-Isolierung und einem Kunststoff- mit anderen Infrastrukturen (z. B. Straßen, Bahngleise, Grabens mittels Muffen verbunden. Bei der Querung mantel. Ein Meter des Kabels für BorWin2 beispielsweise wiegt bei einem Querschnitt von mm² knapp rung (Bohrung) zum Einsatz kommen. Die geschieht Flüsse, Gas- und Wasser leitungen) kann eine Düke- 16 Kilogramm. Die Kabel werden mit einer Bodenüberdeckung von mindestens 1,30 Meter in die Tiefe einge- Tunnels. Zur Steuerung der Verbindungen wird neben wahlweise mit einem Schutzrohr oder mithilfe eines graben, je nach örtlichen Gegebenheiten auch tiefer den stromführenden Kabeln noch ein Leerrohr für ein (z. B. Kabelkreuzungen). Verlegt wird das Kabel in Kommunikationskabel verlegt. Die Trassenbreite inklusive Schutzstreifen beträgt bei einem 320-kV-HGÜ-Kabelsystem für 800 MW in der Betriebsphase rund sieben Meter. Auch dieser Bereich kann im Anschluss an die Bauphase wieder landwirtschaftlich genutzt oder begrünt werden. Er muss jedoch von tiefwurzelnden Gehölzen freigehalten werden. Daher verbleibt auch nach Abschluss der Bauphase in Gebüschen und Wäldern eine Schneise mit der entsprechenden Breite. Im Offenland ist die Kabeltrasse nur durch kleine Markierungspfähle an den Endpunkten von Bohrungen oder Hindernissen sichtbar. Alle Anlagen, die zur Errichtung der Kabel trasse erforderlich sind, werden nach Abschluss der Bauphase entfernt. Rad- und Wanderwege werden wieder hergestellt und können auch in der Betriebsphase im Bereich der Trasse verlaufen oder diese queren. Verbindung der Kabelstränge mit Muffen für ein 320-kV-HGÜ-System Projekt BorWin2 (Übertragungskapazität 800 MW) Vorbereitung eines Kabelgrabens für ein 320-kV-HGÜ-System Projekt BorWin2 (Übertragungskapazität 800 MW) Verfüllung des Kabelgrabens für ein 320-kV-HGÜ-System Projekt BorWin3 (Übertragungskapazität 900 MW). Im Vordergrund sind noch die Warnbänder über den zwei Kabeladern zu sehen.

4 6 7 HGÜ-Erdkabel im Profil Der Netzausbau in Deutschland ist gesetzlich geregelt. komplexer und langwieriger als bei Freileitungen. Auf- Technische Entwicklungen In welchem Umfang eine Erdverkabelung zum Einsatz grund der bisherigen Erfahrungen mit den landseitigen kommen kann, ist deshalb auch von den rechtlichen Offshore-Kabeln ist davon auszugehen, dass der Bau 320-kV-VPE-Kabel (Kunststoffkabel mit einer Isolation TenneT ist beim Einsatz von Erdkabeln offen für neue Rahmenbedingungen abhängig. Jedes einzelne Projekt und auch der Betrieb einer langen HGÜ-Erdkabelver- aus vernetztem Polyethylen) für HGÜ-Technik sind Technologien und Weiter entwicklungen, wenn dies den muss gesondert betrachtet werden, denn die notwen- bindung Mehrkosten gegenüber der Freileitungstechnik mittlerweile etabliert und werden als Stand der Technik Eingriff in die Landschaft minimiert und somit zu mehr digen Übertragungskapazitäten können sehr unter- bedeutet. Die Mehrkosten sind abhängig von der Kabel- betrachtet. Aktuell werden seitens der Kabelhersteller Akzeptanz bei Grundstücks eigen tümern, Land- schiedlich sein: Während die Offshore-Verbindungen bis technik und der Trassenlänge sowie von der jeweiligen Kunststoffkabel für Spannungsebenen bis 525 kv wirten sowie Trägern öffent licher Belange beiträgt. zu 900 MW übertragen, sollen die HGÜ-Onshore-Ver- Topographie und den Bodenverhältnissen. Insbesondere entwickelt. Diese sollen mittelfristig die bislang verwen- Vor dem Einsatz neuer Kabeltechnologien müssen bindungen bis MW übertragen können. 2 die Querung von Mittelgebirgen stellt in der Planung und deten masseimprägnierten Kabel ersetzen. Ein Vorteil jedoch Präqualifikationstests unter realistischen Mit Blick auf die Netz sicherheit gibt es bei der Länge von beim Bau einer Kabeltrasse eine große Herausforderung ist, dass die kunststoffisolierten Kabel eine höhere Verlegebedingungen die Langzeittauglichkeit der HGÜ-Erdkabel leitungen keine Einschränkungen. Kabel dar. Im Unterschied zum Freileitungsbau, wo im Schnitt Übertragungskapazität haben. Dadurch werden weniger Kabel unter Beweis stellen. sind witterungs bedingten Einflüssen wie z. B. Schnee alle 400 Meter ein Mastfundament entsteht, ist die Bo- Kabeladern benötigt und die Kabeltrassen schmaler. und Eis nur begrenzt ausgesetzt, allerdings ist die denbeschaffenheit und Topographie bei der Verkabe- Reparatur und Instandhaltung von Kabelsystemen lung naturgemäß von größerer Bedeutung. Schematische Darstellungen einer möglichen HGÜ-Erdkabeltrasse in der Bau- und in der Betriebsphase (Übertragungskapazität 2 Gigawatt): Bauphase Betriebsphase Abstand Kabelgraben ca. 5,0 8,0 m Land- und Viehwirtschaft möglich, keine tiefwurzelnden Gehölze (Bewirtschaftung mit Ackerpflanzen möglich: z.b. Mais mit einer Wurzeltiefe von ca. 1,20 m) Bodenaushub Mutterboden Nachrichtenkabel Warnband Mutterboden Erdreich Baustraße Kabel Pluspol Minuspol Verlegungstiefe ca. 1,5 2,0 m Abdeckplatte thermische Bettung (z.b. Sandbett mit einer Körnung von 0 2 mm) ca. 0,7 1,0 m ca m temporäre Flächeninanspruchnahme in der Bauphase 2 Die bestehenden und geplanten HGÜ-Verbindungen haben unterschiedliche Anforderungen: Bei der Anbindung von Offshore-Windparks wird für die Übertragungskapazität von bis zu 900 MW ein Kabelsystem mit zwei Kabeln benötigt. Dies wird in einem Kabel graben verlegt. Für größere Übertragungsleistungen von zwei oder vier Gigawatt (GW), also MW oder MW, werden mehrere Kabelsysteme und dementsprechend mehrere Kabelgräben benötigt. Je nach Spannungsebene und Kabeltyp kann die Anzahl der einzelnen Kabelstränge variieren. Folglich auch die Anzahl der Kabelgräben und somit auch die Breite der Trasse in der Bau- und Betriebsphase. Bereich für ein HGÜ-Kabelsystem mit 2 Gigawatt Übertragungskapazität ca m (inkl. Schutzstreifen)

5 TenneT TSO GmbH Bernecker Straße Bayreuth Deutschland Telefon +49 (0) Fax +49 (0) TenneT ist einer der führenden Übertragungsnetzbetreiber in Europa. Mit rund Kilometern Hoch- und Höchstspannungsleitungen in den Niederlanden und in Deutschland bieten wir 41 Millionen Endverbrauchern rund um die Uhr eine zuverlässige und sichere Stromversorgung. TenneT entwickelt mit etwa Mitarbeitern als verantwortungsbewusster Vorreiter den nordwesteuropäischen Energiemarkt weiter und integriert im Rahmen der nachhaltigen Energieversorgung vermehrt erneuerbare Energien. Taking power further HGÜ-Erdkabeltrasse in der Betriebsphase. Hier zu sehen, die Projekte HelWin1 (576 MW), TenneT Oktober 2015 HelWin2 (690 MW) und SylWin1 (864 MW). Die Holzpflöcke markieren einen Teil der Kabelgräben.