Studie zum Netzwerk/ Geoportal für Erdleitungsnetze von EEG-Anlagen

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1 Studie zum Netzwerk/ Geoportal für Erdleitungsnetze von EEG-Anlagen Auftraggeber Ingenieur- u. Vermessungsbüro Dipl.-Ing. Uwe Krause Karl-Liebknecht-Straße 101, Falkensee Auftragnehmer IEE Ingenieurbüro Energieeinsparung GmbH Dreiserstraße 23, Berlin Tel.: 030/ Fax: Bericht Nr.: Studie_Geoportal_001/0413 Seiten Dokument 14 erstellt durch: am: Jocky Richter geprüft durch: am: Dipl.-Ing. (FH) Holger Sandlass IEE Ingenieurbüro Energieeinsparung GmbH Geschäftsführer Jocky Richter Dreiserstraße Berlin Beirat Dr. Hans Sandlaß Zentrale (030) Fax - 26 Amtsgericht Berlin HRB info@iee-gmbh-berlin.de Finanzamt für Körperschaften II Berlin

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung, Anlass und Nutzen Begriffe und Abkürzungen Verwendete Unterlagen Überblick Technik und Dimensionierung von Erdkabeln Allgemeine Spezifikationen, Spannungsebenen und NAP Kabel, Verlegearten, Technik Grundsätzliche Versorgungs- und Sicherheitsaspekte Umwelt- und Energieaspekte Grobe Kosten- / Nutzenbetrachtung Zusammenfassung, Hinweise Quellenverzeichnis Seite 2 von 14

3 1. Einleitung, Anlass und Nutzen Der bisherige Ausbau der Erneuerbaren Energien sowie die von der Bundesregierung ausgerufenen Energiewende in Deutschland stehen in direkten Zusammenhang mit einem massiven Um-, Aus- und Neubau von Strom- sowie Kommunikationsnetzen. In den verschieden Spannungsebenen von Niederspannung bis zur Hochspannung wurden durch die namhaften öffentlichen und zahlreiche private Energieunternehmen zehntausende Kilometer Erdkabel neu verlegt, um die EEG-Anlagen an die Netze der zuständigen Energieversorger anzuschließen. Allein im Bereich der Windenergie und der Fotovoltaik existieren heute schon über 60 Gigawatt Anschlussleistung mit weiter zunehmender Tendenz. Die Verlegung von Erdkabeln in verschiedenen Bauweisen hat sich dabei besonders bewährt und genießt eine weitaus größere Akzeptanz als die öffentlich stark diskutierten Netzausbaumaßnahmen durch Freileitungen der EVU. Das Verlegen von Erdleitungen unterliegt im Gegensatz zu Hochspannungsfreileitungen keinem zentral oder bundeseinheitlich geregelten Genehmigungsverfahren. Eine eigenverantwortliche Planung, Trägerbeteiligung und Ausführung von Erdkabeln birgt ein beachtliches Konfliktpotential. Zudem bestehen bei den verwendeten Spannungsebenen erhebliche Gefährdungspotentiale für Menschen und die Versorgungssicherheit im privaten sowie öffentlichen Bereich. Auf der Grundlage des EEG und üblicher Versicherungsmodelle für EEG-Anlagen können erhebliche volkswirtschaftliche Schäden durch Unkenntnis der Beteiligten entstehen. Ein Netzwerk und Geoportal für Erdleitungen wäre in diesem Zusammenhang sehr hilfreich. Ein solches Portal bietet Bauunternehmen, Planungs- und Architekturbüros, Leitungsnetzbetreibern, Straßenbaubehörden und privaten Bauherren eine einfache und komfortable Lösung, Leitungsauskünfte und Genehmigungen für ihre Baumaßnahmen einzuholen und Meldungen zu versenden. Bisher müssen Träger öffentlicher Belange, Energieversorger, Bauherr o.ä. die jeweiligen EEG-Anlagenbetreiber und ggf. separate Infrastrukturgesellschaften mühsam recherchieren und zeitaufwendig kontaktieren. Nahfolgend werden wesentliche Aspekte betrachtet und bewertet. Seite 3 von 14

4 Nutzen Netzwerk/ Geoportal für Erdleitungsnetze von EEG-Anlagen Einfacher und zuverlässiger Netzbetrieb Reduzierung von Störungsauswirkungen, -umfang Sicherung und Stabilität der öffentlichen Energieversorgung Einhalten von vorgegebenen Netzgrenzwerten und Normen Personensicherheit Vermeidung volkswirtschaftlicher Schäden Erhöhung von Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bei Baumaßnahmen, Reparaturen, Ersatz oder auch Repowering 2. Begriffe und Abkürzungen EEG EZE EZA EVU MS-R NAP SDL TR 8 WEA / WP PVA WKA Erneuerbare Energien Gesetz Erzeugungseinheit Erzeugungsanlage, bestehend aus einem oder mehreren Windparks, Fotovoltaik Anlagen, BHKW, Wasserkraftanlagen o.ä. Energieversorgungsunternehmen Mittelspannungsrichtlinie Netzanschlusspunkt (Netzpunkt), an dem die EZA an das Netz des Netzbetreibers angeschlossen ist. Systemdienstleistung Technische Richtlinie 8 Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und -anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz Windenergieanlage bzw. EZE / Windpark Fotovoltaik Anlage Wasserkraftanlage 3. verwendete Unterlagen Pirelli, Kabeldaten Seite 4 von 14

5 Kabelanlagen für Hoch- und Höchstspannung, E. Peschke, R. v. Olshausen Siemens, Kabeldaten EEG WP Werneuchen BGV A DIN VDE Überblick Technik und Dimensionierung von Erdkabeln 4.1. Allgemeine Spezifikationen, Spannungsebenen und NAP Erdkabel sind wesentliche sowie zuverlässige Bausteine der elektrischen Netze, öffentlich wie privat und dienen der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. Im privaten Bereich kommen zur Leistungsübertragung ausschließlich kunststoffummantelte Drehstromkabel (3 Leiter aus Aluminium oder Kupfer, Kunststoffmantel aus PE, VPE, EPR) zum Einsatz. Spannungsbereiche von Drehstromkabeln liegen bei Niederspannung < 1kV Mittelspannung 1-45 kv Hochspannung kv Höchstspannung > 150 kv In der Regel werden EEG-Anlagen über erdverlegte Niederspannungskabel (bis 1 kv), Mittelspannungskabel (bis 36 kv) und eher noch selten als Hochspannungskabel (bis 145 kv) zum Netz der öffentlichen Energieversorgung verlegt. Das öffentliche Stromnetz ist ein Drehstromnetz. Somit kommen stets 3 Leiterkabel für ein System, gebündelt, nebeneinander oder Schichten verlegt zum Einsatz. Üblicherweise werden die Kabel mit Warnband verlegt und oftmals wird ein Datenund Kommunikationskabel mitverlegt. Die Kabelquerschnitte, das Material (z.b. Aluminium, Kupfer) und die Anzahl der Kabelsysteme (3x1 Leiter) hängen maßgeblich von der zu übertragenden Leistung, netztechnischen Vorgaben und den Entfernungen ab. Die NAP werden von dem zuständigen EVU auf Grund gesetzlicher Regeln lt. EEG sowie nach einer Netzkapazitätsbewertung dem Anschlusswilligen mitgeteilt und sollen den technisch und wirtschaftlich sinnvollsten Kompromiss zwischen Spannungseben und Entfernung zur EEG-Anlage abbilden. Seite 5 von 14

6 Beispielhaft benötigt man für die verlustoptimierte Übertragung von 10 MW EEG- Anlagen-Kapazität (ca. 3-5 moderne WEA oder eine PV-Freiflächenanlage mit 5 ha) bei einer Entfernung von 5 km zum NAP ein Systemkabel mit 3x mm Aluminiummittelspannungskabel (Typenbezeichnung: 3x1xNA2XS2(F)Y mm²) bis 36 kv mit einem Bündeldurchmesser von ca. 8-10cm. Bis zum NAP gehört das jeweilige Kabelsystem entweder zur EEG-Anlage oder einer eigenständigen Infrastrukturgesellschaft ist also privat investiert und betrieben und dient demzufolge nicht der öffentlichen Energieversorgung. In der Regel haben diese privaten Netzbetreiber keinen Status als EVU und müssen alle Kabel-Nutzungsrechte nach Marktgesichtspunkten erwerben bzw. sichern. Die Entschädigungssätze für private Kabelnutzungssätze reichen dabei von 1 Euro bis mehrere 10-tausend Euro pro Trassenmeter. Energieversorger und Netzbetreiber agieren im öffentlichen Interesse auf Basis von Konzessionsverträgen oder kostenfreien Nutzungsrechten bzw. können in Ausnahmefällen sogar Grundstückseigentümer enteignen lassen, sofern diese nicht zu üblichen Entschädigungssätzen (ca. 1-3 Euro/ Trassenmeter) Erdkabel dulden. Üblicherweise verlangen zahlreiche Grundstückseigentümer auch den vollständigen Rückbau von Erdkabel nach Nutzungsende. Die Betriebsdauer von EEG- Anlagenbetragen ca Jahre und die Eigentümer wechseln in dieser Zeit oftmals mehrfach. Die technische Verfügbarkeit der Erdkabel übersteigt bei sachgerechter Nutzung die Betriebsdauer der EEG-Anlagen dabei leicht um das 2-6-fache. Insbesondere auch für Repowering und Nachnutzungen kann die heutige Investition in Erdkabel-Infrastruktur künftigen Generationen von EEG-Anlagen wirtschaftliche Vorteile bieten und Ressourcen schonen helfen. Eine gute Dokumentation mit genauen Daten zu Typen, Lage und Besonderheiten macht sich hierbei später besonders bezahlt. Die meisten Eigentümer und Betreiber dieser Erdkabel haben ein hohes Interesse am Schutz und dem risikolosen Betrieb auch um Versicherungsbedingungen ihrer EEG-Anlagen niedrig zu halten. Somit werden die meisten Betreiber ihre Informationen zur Lage und Technik mitteilen und aus einer gemeinsamen Datenbank einen erheblichen Nutzen ableiten. Unter Beachtung von Datenschutzaspekten sowie einer zum Teil aggressiven Mitbewerbersituation bei wertvollen EEG-Anlagen-Standorten und zunehmend begrenzten Einspeise-Kapazitäten an vielen NAP werden vermutlich die direkten Eigentümerdaten zu den jeweiligen Grundstücken und insbesondere auch die Vertragskonditionen als Betriebsgeheimnis behandelt werden müssen. Seite 6 von 14

7 In jedem Fall und auch mit wachsendem Bewusstsein für Datensicherheit, muss ein wünschenswertes Erdkabel-Netzwerk/ -Geoportal diesem Konkurrenz- und Datenschutzbedürfnis Rechnung tragen Kabel, Verlegearten, Technik In der nachfolgenden Reihenfolge besonders wirtschaftliche und gebräuchliche Erdkabel-Verlegearten sind; Einpflügen (mit Kabelpflug/ - fräse < 1.500m Trassenlängen) Offener Kabelgraben mit Bagger Kabelgraben in Handschachtung Durchörtern, Spülbohrverfahren, Durchschießen mit jeweils speziellen Geräten, z.b. unter Straßen, Kanälen, Bahnlinien o.ä. Oberes und unteres Bild zeigt typische Verlegung und Abstände von Mittelspannungs- Erdkabeln, Kommunikationskabel, Leerrohren z.b. für LWL-Kabel Seite 7 von 14

8 Typische Erdkabel-Verlegung im Wurzelbereich von Bäumen Seite 8 von 14

9 Prinzipieller Aufbau eines Erdkabelnetzes für Windparks typische Erdkabelnetze von EEG-Anlagen (BMA-Biomasse, WKA- Windkraftanlage, PV-Fotovoltaik) am Netz der öffentlichen Energieversorgung Seite 9 von 14

10 Typische Regeln und Normen für das Verlegen von Erdkabeln 5. Grundsätzliche Versorgungs- und Sicherheitsaspekte Der Betrieb von elektrischen Anlagen wird in der DIN VDE Betrieb von elektrischen Anlagen behandelt und beschreibt die Anforderungen für sicheres Bedienen und Arbeiten an, mit oder in der Nähe von elektrischen Anlagen aller Spannungsebenen, von Kleinspannung bis Höchstspannung. Zusätzlich wird in der Unfallverhütungsvorschrift BGV A alles Notwendige für einen sicheren Betrieb von elektrischen Anlagen beschrieben. Im für die Versorgung der Bürger wichtigen Nieder- und Mittelspannungsnetz nimmt die Anzahl angeschlossener EEG-Erzeugungsanlagen rapide zu. Immer bedeutsamer wird generell auch die Bedeutung von EEG-Erzeugungsanlagen an der dynamischen Netzstützung. Ein z.b. aus Unkenntnis verursachter Erdkabelschaden kann die Versorgungssicherheit gefährden und zu erheblichen Folgeschäden an empfindlichen Endgräten und Produktionsanlagen führen. Insbesondere auch die EZA selbst reagieren empfindlich auf Netzfehler, die aus Erdkabelschäden herrühren können. Seite 10 von 14

11 Ein weiterer Aspekt ist die Gefahr für Technik, Leib und Leben der tätigen Menschen. Berührungen oder Annäherungen defekter Erdkabel können bei Annäherung zu Überschlägen, Lichtbögen oder Kurzschlüssen führen die verheerend und auch tödlich wirken. Bei Einhaltung der nachfolgenden 5 Sicherheitsregeln können Risiken von Elektrounfällen für Menschen weitestgehend ausgeschlossen werden: 1. Über vorhandene Kabelanlagen informieren, ggf. suchen und Freischalten 2. Gegen wiedereinschalten sichern 3. Spannungsfreiheit feststellen 4. Erden und Kurzschließen 5. Benachbarte unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken Abstände und Näherungen Bei Näherungen von Kabelanlagen oder Bauteilen anderer Leitungsträger wie z.b. DB AG, Wasserbetriebe, DP AG, Polizei, Feuerwehr, Gasbetriebe ist bei 0,4 kv mind. 0,3m (DP 0,1m) Abstand einzuhalten oder ein geeigneter Schutz zu verwenden (Platten, Steine). Bei höheren Spannungsebenen Mittel- oder Hochspannungssystemen sind erhöhte und teilweise zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich (Schutzrohre, größere Abstände, Warnbänder, Blitzschutz-/ Erdleiter). Die Breite und Tiefe von Kabelgräben richtet sich nach der Größe, Anzahl und spannungsebene der Leiter/ Systeme. 6. Umwelt- und Energieaspekte Elektroenergie ist eine für uns heute selbstverständliche und lebensnotwendige mit elementarer volkswirtschaftlicher Bedeutung, die auf verschiedene Arten erzeugt, transportiert und genutzt wird. Die Umwelt wird in allen Stufen von der Erzeugung bis zum Verbrauch beeinflusst und nachhaltig verändert. Strom hat die Welt in fast unvorstellbarem Maße verändert. Elektrizität steht für Wohlstand, Entwicklung und auch für Wettbewerb bis zum erbitterten Kampf oder Krieg um Ressourcen und Kapazitäten. Jede Erzeugungsart hat ihre Vor- und Nachteile und in Deutschland gibt es mit der ausgerufenen Energiewende sowie der Abkehr von der Atomkraft Bestrebungen eine Umwelt- und Ressourcen schonenderen Weg zu beschreiten. Seite 11 von 14

12 In Deutschland wurde seit Anfang der 90-er Jahre mit dem Stromeinspeisegesetz und nachfolgend dem EEG der Grundstein für alternative Energien gelegt. Heute gibt es bereits z.b. ca moderne Windenergieanlagen, tausende Fotovoltaikanlagen, Biogasanlagen und andere regenerative Energien. Deutschland wird bei seiner Energiewende hin zu einer nachhaltigeren Energiewirtschaft von der Weltgemeinschaft und den führenden Industrienationen genau beobachtet. Diese Energiewende ist eine nationale Herausforderung und eine riesige Chance die wirtschaftlichen Wachstumsprobleme durch innovative, intelligente und umweltorientierte Investitionen lösen zu helfen. 7. Grobe Kosten- / Nutzenbetrachtung Allgemeiner rechtlicher Rahmen Nach den einschlägigen Gesetzen (z.b. BGB, Energiewirtschaftsgesetz) haftet grundsätzlich jeder Bauherr, Baubetrieb für von Ihm verursachte Schäden ggf. auch Folgeschäden an Anlagen auch Erdkabeln Dritter. Darüber hinaus regelt das EEG auch Entschädigungspflichten, die sich auf die Allgemeinheit bzw. die Energiekosten der Bürger mittelbar auswirken. Darüber hinaus sind auch spezielle Gesetze, Vorschriften und Richtlinien, wie z.b. Energiewirtschaftsgesetz, Richtlinien der Deutschen Bahn, der Gas- und Mineralölwirtschaft oder auch der Straßenverwaltungen oder anderer Träger öffentlicher Belange von Wasserverbänden über den Naturschutz bis zum Denkmalschutz zu beachten und einzuhalten. Erdkabelschaden eines Windparkprojektes A) Projektdaten Beispielhaft soll anhand eines durch Baggerarbeiten verursachten Erdkabelschaden eines Windparkprojektes nachfolgend die wirtschaftlichen Aspekte betrachtet werden; Standort: WEA: Gesamtleistung: intern. Kabelnetz: Werneuchen, LK Barnim, Brandenburg 5 x GE 1.5 SL, 4x NEG Micon NM1,5, 1x Vestas V90 15,5 MW 20 kv, ca. 4,5 km Systemlänge Seite 12 von 14

13 extern. Kabel- trasse zum NAP: EVU: 10,5 km, bis 110/ 20 KV-UW-Blumberg E.ON edis AG, Fürstenwalde B) Schadenhergang, symptomatisch Bei Erdarbeiten in der Ortslage Blumberg in der Nähe des UW-Blumberg wurden die Windparkkabel durchtrennt. Alle netzgeführten 10 WEA gingen daraufhin in Notstop. Die Ursache dieses Kabelschadens lag in der Unkenntnis und mangelnden Dokumentation der MS-Erdkabel. C) Zeit- und Kostenaufwand Die Reparatur des Kabelschadens dauerte 2 Arbeitstage und kostete ca , - Euro, netto und wurde vom EVU ersetzt. Der Produktionsausfall der WEA betrug ca ,- Euro, netto und viel zu Lasten der WEA-Betreiber, da eine vorhandene Betriebsausfallversicherung üblicherweise mit 2 Tage Selbstbehalt abgeschlossen war. 4 der 10 WEA benötigen auf Grund der harten Notabschaltung Service- und Reparaturkosten von 3.900,- Euro, netto. Somit belief sich der Gesamtschaden bei ca ,- Euro, netto. Dieser Erdkabelschaden steht symptomatisch für zahlreiche Kabelschäden. 8. Zusammenfassung, Hinweise Dezentrale und privat finanzierte EEG-Anlagen und die erforderlichen Erdkabelsysteme tragen wesentlich bei für eine zukunftsorientierte, umweltschonende und wirtschaftlich attraktive Elektroenergieversorgung. Die meisten Eigentümer und Betreiber dieser Erdkabel haben sicher ein hohes Interesse am Schutz und dem risikolosen Betrieb auch um Versicherungsbedingungen ihrer EEG-Anlagen günstig zu halten. Somit werden die meisten Betreiber ihre Informationen zur Lage und Technik mitteilen und aus einer gemeinsamen Datenbank einen erheblichen Nutzen ableiten. Unter Beachtung von Datenschutzaspekten sowie einer zum Teil aggressiven Mitbewerbersituation bei wertvollen EEG-Anlagen-Standorten und zunehmend begrenz- Seite 13 von 14

14 ten Einspeise-Kapazitäten an vielen NAP werden vermutlich die direkten Eigentümerdaten zu den jeweiligen Grundstücken und insbesondere auch die Vertragskonditionen als Betriebsgeheimnis behandelt werden müssen. In jedem Fall und auch mit wachsendem Bewusstsein für Datensicherheit, muss ein wünschenswertes Erdkabel-Netzwerk/ -Geoportal diesem Konkurrenz- und Datenschutzbedürfnis Rechnung tragen. Bei größeren EEG-Analgenprojekten kommt bei der Veröffentlichung noch der Aspekt der Zuständigkeits- und Unternehmensstrukturen hinzu. Zahlreiche EEG-Anlagen werden auch von EVU (E.ON, RWE, Vattenfall, Iberdrola usw.), multinationalen Fondsgesellschaften oder großen Versicherungen (Allianz) betrieben bzw. stehen in deren Eigentum. Hier könnte der Zeitaufwand für die Datenfreigabe erheblich sein, bzw. nicht mit der Firmenphilosophie vereinbar sein. Ungeachtet dessen bestehen nach dem Informationsgesetz zahlreiche Auskunftsrechte und -pflichten und die Projekte mit den Erdkabeldaten sind Gegenstand umfangreicher zum Teil auch öffentlicher Genehmigungsverfahren. Insofern können bei den zuständigen Genehmigungsbehörden umfangreichen Datenbestände konzentriert eingesehen und eingepflegt werden. Die rechtlichen Aspekte zu Akteneinsichten bei Ämtern und Behörden sind dabei im Vorfeld zu berücksichtigen und abzuklären. Ein standardisiertes und erläuterndes Anfragebegehren mit Angaben zur Rechtsgrundlage und einem darstellbaren öffentlichen Interesse ist vermutlich sinnvoll und hilfreich. Berlin, April 2013 Quellenverzeichnis [1] FGW e.v.: TR8-Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften von Erzeugungseinheiten und anlagen am Mittel-, Hoch- und Höchstspannungsnetz, [2] BDEW: Technische Richtlinie Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, Richtlinie für den Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Mittelspannungsnetz, Juni 2008 [3] BMU: Verordnung zu Systemdienstleistungen durch Windenergieanlagen SDL- WindV, 2009 Seite 14 von 14