Klimawandel, Naturschutz und Energiewende Umsetzung eines Jahrhundertprojektes

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1 12L Naturreservate und Nationalparks als besonders schützenswerte Einrichtungen Klimawandel, Naturschutz und Energiewende Umsetzung eines Jahrhundertprojektes 3. Strahlenschutz beim Ausbau der Stromnetze Axel Malinek, BfS 17. Juli 2013

2 Stromleitungen und Strahlenschutz

3 Elektromagnetisches Frequenzspektrum 50 Hz: Niederfrequente Felder der Stromversorgung 16 2/3 Hz: Bahnstrom 3

4 Grundlagenwissen: Elektrische Energieübertragung Steckdose (230 V) -> Überlandleitungen (380 kv) Hohe Spannungen -> weniger Energieverlust durch Leiterwiderstände Gleich- und Wechselstrom Änderung der Fließrichtung 100 mal/sek = Frequenz 50 Hertz (50 Hz) Gleichstrom: Vermeidung Energieverlust (HGÜ) Freileitung und Erdkabel Freileitungen: Seile als elektrische Leiter Erdkabel: Isolierung, hauptsächlich im Niederspannungsbereich Gasisolierte Übertragungsleitungen (GIL) Höchstspannungsleitungen (220/380 kv): Bündelleitung, seltener bei Hochspannungsleitungen (110 kv)

5 Grundlagenwissen: Elektrische Energieübertragung Elektrische Felder (E-Felder): Feldkräfte wirken auf elektrisch leitende Materialien ein Ladungsverschiebungen an der Körperoberfläche (Influenz) Körperoberfläche wird aufgeladen, Ausgleichsströme (= Körperströme) im Körperinneren leicht durch leitfähige Materialen abzuschirmen Magnetfelder (H-Felder): bilden sich um stromdurchflossene Leiter ändert der Strom die Richtung, wird das Magnetfeld im gleichen Rhythmus umgepolt Magnetische Wechselfelder verursachen (induzieren) Wirbelströme in leitfähigen Körpern schwer abzuschirmen

6 Grundlagenwissen: Elektrische Energieübertragung Feldbelastung durch Hochspannungsleitungen Exposition -> je weiter Hochspannungsleitungen, elektrische Geräte und Installationen entfernt sind, desto geringer ist ihr Beitrag zur Gesamtexposition Elektrische Felder -> spielen bei Erdkabeln keine Rolle, treten aber im Freien in der Umgebung von Freileitungen auf Unter 380 kv-freileitungen (Höchstspannungsleitungen) können Feldbelastungen auftreten, die über dem Grenzwert für niederfrequente elektrische Felder liegen. Bei Hoch-, Mittel- und Niederspannungsleitungen wird der Grenzwert auch direkt unterhalb eingehalten Von Gleichstromleitungen gehen statische elektrische Felder aus. Anders als die von Wechselstrom erzeugten niederfrequenten Felder ändern sie ihre Richtung nicht

7 Grundlagenwissen: Elektrische Energieübertragung Magnetische Felder -> treten bei Freileitungen und Erdkabeln auf, werden durch Erdreich oder Baumaterialien nicht abgeschirmt -> dringen in Gebäude und auch den menschlichen Körper ein Feldstärken schwanken mit den Stromstärken in den Leitungen Feldstärken am höchsten direkt unter Freileitungen/über Erdkabeln -> deutliche Abnahme mit seitlichem Abstand zur Trasse Feldverteilung bei Freileitungen abhängig von Masthöhe, Anordnung der Leiterseile, Seil-Durchhang Feldverteilung Erdkabel: Verlegetiefe, Kabelanordnung und Stromstärke Gleichstromleitungen -> statische magnetische Felder BfS-Studie: Belastung durch magnetische Felder von Hochspannungsleitungen

8 Nachgewiesene Wirkungen niederfrequenter Felder Niederfrequente elektrische und magnetische Felder verursachen im Körper zusätzliche Ströme Magnetische Felder dringen in den Körper ein, elektrische kaum Oberflächliche Ladungseffekte (wahrnehmbar bis belästigend) durch elektr. Feld Stimulation zentraler und peripherer Nerven Auslösen von Nervenimpulsen und Muskelkontraktionen Auslösen vorübergehender Lichterscheinungen (Phosphene) an der Retina

9 Wissenschaftlich diskutierte Wirkungen Langfristige Wirkungen von niederfrequenten Feldern unterhalb der Grenzwerte? Leukämie im Kindesalter Neurodegenerative Erkrankungen Nervensystem und Verhalten neuroendokrines System kardiovaskuläres System Immunsystem und Blutbild Fortpflanzung und Entwicklung Krebs Elektrosensibilität

10 Erfassung der individuellen Magnetfeldexposition im Alltag mit Personendosimetern Tagesgang eines Büroangestellten Tagesgang eines Handwerkers Quelle: BfS-Untersuchung Erfassung der Niederfrequenten magnetischen Exposition der Bürger in Bayern,

11 Leukämie im Kindesalter Konsistente Hinweise aus epidemiologischen Fall-Kontroll- Studien: etwa 2-fache Risikoerhöhung für Akute Lymphatische Leukämie (ALL) bei zeitlich gemittelter Magnetfeldexposition ab ca. 0,3-0,4 µt häusliche Magnetfeldexposition Summe aus externen und internen Quellen Problem: retrospektive Expositionsabschätzung Selection Bias? Confounder? Seltene Erkrankung, geringe Fallzahlen Epidemiologische Studien durch experimentelle Studien bisher nicht gestützt. Wirkmechanismus? nur wenige Kinder über 0,2 µt exponiert nur geringer Anteil der Leukämiefälle bei Kindern erklärbar (ca. 1% in Europa, ca. 3% in Nordamerika) IARC (International Agency for Research on Cancer) stufte 2002 niederfrequente Felder in Gruppe 2b ein: möglicherweise krebserregend -> Forschungsprogramme national und international

12 Leukämien im Kindesalter Inzidenz: ca. 4,4 ALL-Fälle/ Kinder < 15 Jahre p.a. in Deutschland (Quelle: Krebs in Deutschland 2007/2008, GEKID/RKI 2012) Generell: Attributable Risiken nachgewiesener oder diskutierter Risikofaktoren (ionisierende Strahlung, genetische Faktoren, Pestizide/Herbizide, Chemikalien, Luftverschmutzung, unzureichend moduliertes Immunsystem u.a.) insgesamt eher gering Studien zur weiteren Aufklärung der Ätiologie notwendig.

13 Metaanalysen zu NF Magnetfelder und Leukämie bzw. Hirntumoren bei Kindern Aus: J. Schüz (2011) Progress in Biophysics and Molecular Biology,

14 Laufende/künftige Forschung Schwerpunkt auf experimentellen Studien Tiermodelle, die ALL besser abbilden und bei der Exposition auch pränatale Stadien erfassen ( 1 st Hit-Theorie ) ARIMMORA-Projekt der EU, Budget 4 Mio, Start 2011, Dauer 3 Jahre (Wirkmechanismen, Genetik/Epigenetik, Tiermodelle, Dosimetrie) UFOPLAN-Studie Einfluss niederfrequenter Felder auf das sich entwickelnde blutbildende System, das Immunsystem und das ZNS in vivo ; tierexperimentelle Langzeitstudie, Exposition ab Zeugung 14

15 Neurodegenerative Erkrankungen Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) und Alzheimer Erkrankung Hinweise auf erhöhtes Risiko v.a. für berufl. exponierte Personen - Meta-Analyse zu Alzheimer: Garcia et al. 2008; - Meta-Analyse zu ALS: Kheifets et al. 2009), - Untersuchung zu Hochspannungsleitungen (Huss et al. 2008) Schwerer zu untersuchen als Krebs, nicht in Registern erfasst, ggf. Diagnose schwierig, z.b. Alzheimer Expositionsabschätzung z.b. über Job Title, geringe Fallzahlen, evtl. Confounder) Forschung: laufende tierexperimentelle Studie zu Alzheimer, ALS Literaturstudie: ->

16 Elektrosensibilität ca. 2% der Bevölkerung in D bezeichnen sich als elektrosensibel; ca. 10% führen gesundheitliche Beschwerden auf elektromagnet. Felder zurück -> Vielzahl von Symptomen/Symptomkombinationen, individuell unterschiedlich. Zahlreiche Studien, vorwiegend Provokationsstudien (Zusammenfassung z.b. in Rubin et al, 2005, update 2009; Kwon et al. 2010) Fazit: Keine Objektivierung; kein Nachweis ursächlicher Zusammenhänge zwischen elektromagnetischen Feldern und Symptomen/ Beschwerden Hinweise auf Nocebo-Effekte (Studie der Universität Essex) WHO Fact sheet 2005: EHS hat keine klaren diagnostischen Kriterien und es gibt keine wissenschaftliche Basis, um EHS- Symptome mit EMF-Exposition zu verbinden

17 Elektronische Implantate Beeinflussung von Herzschrittmachern und anderen elektronischen Implantaten durch elektromagnetische Felder (HF und NF) im Prinzip möglich Störempfindlichkeit abhängig vom Gerätetyp, Programmierung und Art der Implantation (bei älteren Herzschrittmacher-Typen Funktionsbeeinflussung bei elektrischer Feldstärke von 2,5 kv/m bzw. magnetischer Flussdichte von 20 µt beschrieben)

18 Weitere Wirkungen niederfrequenter Felder Korona-Effekte : Wirkbereich in unmittelbarer Nähe der Leitungen Entladungen an den Leitungen -> Geräusche, v. a. bei Nebel, Regen oder Schnee (Knistern, oft mit gleichbleibendem brummenden Dauerton) Ein aufgrund der Aufladung von Partikeln zusätzlich erhöhtes Gesundheitsrisiko durch Luftschadstoffe wird als unwahrscheinlich bzw. sehr gering eingeschätzt Tiere und Pflanzen Nach derzeitigem wissenschaftlichen Kenntnisstand keine Schädigung durch elektrische/magnetische Felder Spezialfall Offshore-Kabel -> Teil 3b

19 Grenzwerte und Vorsorge Nachgewiesene Wirkungen bilden die Grundlage für Grenzwerte und Empfehlungen Basisgröße bei NF: induzierte Körperstromdichte [ma/m 2 ] (neue ICNIRP-Empfehlung: im Körper verursachte elektrische Feldstärke [V/m] als Basisgröße, da enger mit biologischen Effekten verknüpft) Vorsorge kann die Grenzwerte ergänzen, um wissenschaftlichen Unsicherheiten Rechnung zu tragen. 26. BImSchV EU-Ratsempfehlung 1999/519/EG Gerätenormen z.b. DIN EN Empfehlungen wissenschaftlicher Gremien wie ICNIRP, SSK

20 Rechtliche Regelungen Nachgewiesene Wirkungen bilden Grundlage der Grenzwerte Basisgröße: induzierte Körperstromdichte [ma/m 2 ] Begrenzung auf 2 ma/m 2 Natürliche Körperstromdichte: zwischen 1 und 10 ma/m 2 Daraus abgeleitete, leichter zu messende Referenzwerte > als Grenzwerte in 26. BImSchV enthalten elektr. Feldstärke magnetische Flussdichte 50 Hz 5 kv/m 100 µt 16 2/3 Hz 10 kv/m 300 µt

21 Rechtliche Regelungen Regelung für ortsfeste Anlagen der Stromversorgung Sechsundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes- Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder BImSchV, akt. Änderung vom > enthält u.a. Grenzwerte für niederfrequente elektrische und magnetische Felder Gesetz zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung bei der Anwendung am Menschen (NiSG) vom 29.Juli 2009

22 Schutz: Europäische Grenzwerte 1999 Empfehlung zum Schutz der Bevölkerung bei Einwirken elektromagnetischer Felder verabschiedet (1999/519/EC) stützt sich auf die EMF-Guidelines for limiting exposure to timevarying electric, magnetic and electromagnetic fields (up to 300 GHz) der International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) aus dem Jahr 1998 enthält unter anderem Empfehlungen bezügl. der einzuhaltender Grenzwerte und daraus abgeleiteter Referenzwerte für die Stromversorgung. Als Referenzwerte für die Stromversorgung (50 Hertz) sind festgelegt: für elektrische Felder: 5 Kilovolt pro Meter (5 kv/m) für magnetische Felder: 100 Mikrotesla (100 µt) Innerhalb der EU uneinheitlicher Umgang -> drei verschiedene Herangehensweisen

23 Schutz: Vorsorge Wegen der wissenschaftlichen Unsicherheiten hinsichtlich möglicher gesundheitlicher Risiken -> Vorsorgemaßnahmen beim Ausbau der Stromnetze: Entsprechende Abstände der Trassen von Wohngebäuden. Neue Trassen sollten möglichst nicht durch Wohngebiete führen. Ausschöpfen technischer Möglichkeiten zur Expositionsminimierung (Höhe der Masten, Abstände der Leiterseile, Phasenbelegung etc) Erdkabel oder Gleichstromübertragung Niederfrequente elektrische und magnetische Felder bestehen überall, wo eine elektrische Wechselspannung besteht, bzw. elektrischer Wechselstrom fließt -> Vorsorgemaßnahmen Elektroinstallationen im Haushalt optimieren (z.b. Hin- und Rückleiter in einem Kabel führen, Steigleitungen in möglichst großem Abstand zu Aufenthaltsräumen installieren) Nutzung energiesparender Geräte

24 Freileitung contra Erdkabel Übertragungstechnologien haben Vor- und Nachteile, die sich je nach Spannungsebene erheblich unterscheiden -> Mehrkosten Höchstspannung (220/380 kv) in D fast ausschließlich als Freileitungen auf Teilstrecken seit 1986 Erdkabel im Drehstromnetz auf längeren Strecken Erdkabel noch mit technischen Einschränkungen und erheblich teurer Hochspannung (110 kv) meist als Freileitung errichtet, Erdkabel bereits Stand der Technik Mehrkosten stark abhängig von lokaler Situation Energiewirtschaftsgesetz (2011) -> neue 110-kV-Leitungen müssen zukünftig als Erdkabel verlegt werden (solange Gesamtkosten für Errichtung + Betrieb maximal 2,75-mal höher sind als für Freileitung Nieder-und Mittelspannung (bis 60 kv) Erdkabel schon lange Stand der Technik Leitungen werden auf dieser Spannungsebene in Deutschland aus Akzeptanzgründen meist als Erdkabel verlegt. Die Kosten für Erdkabel und Freileitungen sind ungefähr gleich hoch

25 Weitere Informationen unter: Vielen Dank