Höchstspannungs-Erdkabelprojekte aus bodenökologischer Sicht: Aktueller Kenntnisstand und Erfahrungen aus dem Pilotprojekt Raesfeld

Transkript

1 Höchstspannungs-Erdkabelprojekte aus bodenökologischer Sicht: Aktueller Kenntnisstand und Erfahrungen aus dem Pilotprojekt Raesfeld

2 Inhalt Ökologisches Monitoring Raesfeld Thermische Effekte Bodenfauna Qualität der Rekultivierung Was wissen wir? Prognosen aus dem: Freiburger Experiment Kabeltest Osterath

3 Ökologisches Monitoring Raesfeld Umfangreich, langjährig angelegt Kontinuierliche Temperatur- und Feuchtemessungen Faunistische Erhebungen Regenwurmpopulation Maulwurfs- und Wühlmauspopulation Landwirtschaftliche Kulturversuche

4 Installation Trassensohle

5 Bestückung Flüssigboden

6 Bestückung Schutzrohr

7 Verguss Flüssigboden

8 Sensorfeld 591 Thermistoren 138 Feuchtesonden

9 Loggerstation Messung Bodentemperaturen Bodenfeuchte Meteorologische Basisdaten

10 Jahresgang der Bodentemperaturen 2015/ Trasse J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Kontrolle J F M Tiefe 10 Tiefe 192 A M J Tiefe 35 Tiefe 215 J A S O Tiefe 60 Tiefe 245 N D J Tiefe 85 Tiefe 275 F M A Tiefe 110 Tiefe 305 M J J A Tiefe 140 Tiefe 335 S O N Tiefe 170 D

11 40,0 Bodentemperaturen Kabeltrasse Raesfeld 30,0 Temperatur C 20,0 10,0 0,0-10, D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Kontrolle 10 cm Trasse 10 cm Kontrolle 192 cm Trasse 192 cm

12 3 Temperaturdifferenzen Trasse-Kontrolle J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Tiefe 10 cm Tiefe 192 cm

13 Fazit Die Baumaßnahme und das Bauwerk bewirken keine erkennbaren Veränderungen des Bodenwärme- und des Bodenwasserhaushalts

14 Versuchsparzellen Regenwurmfauna

15 Carabide (die Räuber warten schon)

16 Regenwurmexkremente

17 Die Würmer sind zurück

18 Regenwurmpopulation 2016 [n/m²] 0-30 cm >30 cm Trasse ohne Maßnahme 69 2 Trasse geschlossen Trasse freier Zugang 74 3 Trasse gesamt 89 8 Acker angrenzend 88 0

19 Fazit Die Baumaßnahme hat die Regenwurmfauna zwar dezimiert aber nicht nachhaltig geschädigt Die Bestände haben sich nach weniger als einem Jahr erholt

20 Rekultivierung Verfüllung des Mineralkörpers

21 Rekultivierung Auftrag des Humuskörpers

22 Bodenprofil Plaggenesch Nach der Verfüllung und Bodenlockerung Oberbodenmaterial maßhaltig aufgetragen Abweichung cm Scharfe Schichtgrenze in ca. 50 cm Tiefe Humuseinmischung in mineralischen Untergrund infolge Bodenlockerung

23 Erkenntnisse aus dem Freiburger Experiment

24 Heizanlage Freiburger Experiment

25 Pulsexperiment horizontale Temperaturprofile Ziel: Simulation kurzfristiger Spitzenlasten Wie verändern sich die lateralen und vertikalen Temperaturprofile? Wie weit reicht die Seitenwirkung?

26 Temperaturdifferenzen in verschiedenen Tiefen Rohrtemperatur Betriebstemperatur 70 C Delta Temperatur Boden Tiefe 10cm Tiefe 20cm Vergleich Kontrolle Wärmequelle Maximalwerte Tiefe 30cm Oberboden (10 cm) 4 K (20 cm) 5 K (30 cm) 9 K Unterboden (105 cm) 20 K (145 cm) 33 K Tiefe 105cm Tiefe 145cm

27 Grundwasser- Experiment a) b) Wie beeinflußen Grund- oder Stauwasser die Bodentemperaturen? c)

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29 Bodenfrost Betriebstemperatur 50 C

30 Schneedecke Betriebstemperatur 50 C

31 Schneedecke in der Tauphase Betriebstemperatur 50 C

32 Mit welchen Verlustleistungen haben wir operiert? Zeitraum Temperatur C Energieeinsatz [kwh] Ø Verlustleistung [W/m Kabel] Geschätzte Verlustleistung im realen Kabelbetrieb 15-25

33 Fazit Seitenwirkung Oberfläche < 1,5 m seitlich des äußersten Leiters; T < 1 K Kurzfristige Spitzenlasten bleiben ohne erkennbare thermische Wirkungen im Oberboden Grund- oder Stauwasser eliminieren Temperatureffekte Einfluß auf Bodenwasserhaushalt ist ökologisch irrelevant Schneedecke wird nicht verhindert Tauphase ist beschleunigt Bodenfrost wird nicht verhindert

34 Kabeltest Osterath Ziel: Technische Optimierung Experimente mit einer 110 kv-erdkabelanlage Test verschiedener Bettungsmaterialien Erfassung thermischer und bodenhydrologischer Effekte Technische Maximallast Auslegungslast Landwirtschaftliche Kulturversuche Kartoffeln, Mais, Winterweizen, Sommergerste, Raps

35 Bodentemperaturen in der wärmsten Zone der Anlage

36 Temperaturen an der Bodenoberfläche

37 Temperaturverteilung orthogonal zur Trasse

38 Übersicht über die Temperaturdifferenzen zwischen Kontrolle und Versuch [K] Variant e Tiefe (cm) Sand Flüssigboden Magerbeton Technische Maximallast (2012) Median 5,1 3,2 5,7 3,9 5,6 3,6 Auslegungslast (2013) Median 3,3 2,3 3,7 2,9 3,6 2,3

39 Kabeltest Osterath Kulturversuch Kartoffeln (durchgängig technische Maximallast)

40 Kabeltest Osterath Kulturversuch Mais (durchgängig technische Maximallast)

41 Kabeltest Osterath Kulturversuch Winterweizen Versuch Versuch Kontrolle Kontrolle

42 Kabeltest Osterath Erträge landwirtschaftliche Versuche Frischmasse [t/ha] Frucht Kontrolle Versuch Kartoffeln 26,0 30,1 Mais 12,5 13,6 Weizen 7,7 9,0 Gerste 5,5 5,2 Raps 3,2 3,2 Kartoffeln 17,2 22,7

43 Fazit Bei routinemäßigem Betrieb ist die zu erwartende Erwärmung im Oberboden < 3 K Die Erwärmung im Oberboden ist wahrscheinlich sogar < 2 K Die thermischen Effekte konzentrieren sich auf die Bettung in unmittelbarer Nähe der Kabel Thermisch bedingte Ertragseinbußen bei landwirtschaftlichen Kulturen sind unwahrscheinlich Hinweise auf sonstige negative Auswirkungen ergaben sich nicht

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