Auswirkungen beim Bau und Betrieb von Erdkabeltrassen (Gleich und Wechselstrom) Dr. Elke Bruns Fachkonferenz Stromnetzausbau mit Erdverkabelung aus den Augen, aus dem Sinn? am 01.12.2015 in Leingarten Einleitung Überblick I Erfahrung mit EK Projekten II Suedlink Abzweig III Auswirkungen HDÜ Erdkabel 8Auswahl) IV Zusammenfassung und Fazit V Quellen Hintergrund F+E Projekt EKNA : Auswertung deutschland und EU weiter Höchstspannungs Erdkabelprojekte hinsichtlich vorhabenspezifischer Auswirkungen und Trassengestaltung aus Naturschutzsicht und (Unterauftrag) 2 1
I Erfahrungen 380 kv HDÜ Erdkabelabschnitte EnLAG Pilotprojekte 2 x 2 Systeme, 12 VPE Kabel Arbeitsstreifenbreiten: ca. 45 50 m Schutzbereich ca. 22 25 m => Vergleichbarkeit Projektdimensionen mit 4 GW HGÜ Trasse EK Abschnitt bei Raesfeld (Pilotvorhaben) Erdkabelbaustelle Raesfeld; NOZ 3.600 MW 3,4 km Länge, 1,8 m Verlegetiefe Bauzeit: Juni Okt 2014; Rekultivierung: Mai 2015 Besonderheiten: Verlegung in Leerrohren (=> schneller Wiedereinbau des Bodens) Verwendung Flüssigboden als Bettungsmaterial (=> Betriebsführung) Bodenstabilisierung bei Wiedereinbau (=> Zeitaufwand) Ökologisches Monitoring geplant (vertikale Temp. /Feuchtegradienten; Bodenleben) 3 I Erfahrungen HGÜ Verbindungen Offshore Anbindungen 500 600 kv HGÜ Kabel; Übertragungsfähigkeit zw. 600 und rd. 900 MW 1 oder 2 Kabel; Kabelabstand : ca. 40 cm Schutzbereich: 5 m. => vglw. geringe Projektdimensionen; Ausnahme: Parallelverlegungsabschnitte NordLink Interkonnektor Betriebsspannung ±450 525 kv; 2 x 700 MW 2 MI Kabel plus Rückleiter; Kabelabstand 50 cm Sohlbreite ca. 1 m; Kabelgraben ca. 2 m Schutzbereich: ca. 5,5 6 m => mittlere Projektdimensionen; Vergleichbarkeit bedingt gegeben Kabelgraben HelWin1 (G.E.O.S 2012) Standardkabelgraben HGÜ Offshoreanbindung (TenneT 2012) 4 2
I Erfahrungen HGÜ Verbindungen Durchführung und Dokumentation Ökologische Baubegleitung Durchführung und Dokumentation Boden Baubegleitung Verdichtungs und versauerungsempfindliche Böden Bauphasen waren niederschlagsreich => Bodenschäden trotz Vorkehrungen Wirksamere Vermeidung von Bodenschäden => SH: LLUR (2014) ; NI: LBEG (2014) Festlegung Grenzwerte für Befahrbarkeit Klassifizierung der Fahrzeuge nach Gewicht und Bereifung (Maschinenkataster) Befahrbarkeit nach BVB 2013, in LBEG 2014, S. 20 5 II Suedlink 500 kv; Bedarf 2 x 2 GW bestätigt Antrag auf Bundesfachplanung ( EK Vorrang ) in Überarbeitung Trassenverlauf Abzweig Großgartach noch offen Ausnahmen von Verkabelung? Beginn technische Planung? Brunsbüttel Wilster 4 GW Grabenprofil für Stammstrecke Suedlink 4 GW (TenneT 2014) 2 GW 2 GW BW Großgartach Bayern Richtung Schweinfurt 6 3
II Suedlink Mögliche / optionale Ausführungen Abzweig (2 GW) 500 kv/2 GW: Ausführung mit 4 MI Kabeln + Rückleitern: Ein oder Zweigrabenbauweise 4 HGÜ Kabel: Eingrabenbauweise fiktiv. Beispiel (nicht maßstabsger.) 2,5 m 2,5 m Sohlbreite 4 m Sohlbreite : ca. 4 m Seitl. Schutzstreifen: 2,5 m ab äuß. Kabelachse Schutzbereich : ca. 9 10 m Schutzbereich ca. 9 10 m 4 HGÜ Kabel: Zweigrabenbauweise fiktiv. Beispiel (nicht maßstabsger.) 2,5 m 1 1,2 m 1 1,2 m Abstand 5 6 m Schutzbereich ca. 11 12 m 2,5 m Sohlbreite : 2 mal 1 1,2 m Abstand/Fahrstreifen: ca. 5 6 m Seitl. Schutzstreifen: 2,5 m ab äuß. Kabelachse Schutzbereich: ca. 11 12 m Optional bei Verfügbarkeit 525 kv VPE Kabel: 2 VPE Kabel, Eingrabenbauweise Geringere Trassenbreiten möglich. 7 II Suedlink Weitere Projektbestandteile: Muffenverbindungen 50 Hertz (Happe 15.11.2015) Muffenverbindung in einem Bodenbauwerk (Anforderungen an Begehbarkeit werden von Netzbetreibern unterschiedl. gesehen) Abstand von ca. 900 1.000 m (MI Kabel) Gewährleistung Zugänglichkeit => Freihaltung Oberirdisch sichtbar: Standfläche; ggf. Einstieg, Verteilerschrank, Anfahrschutz Lage der Muffenverbindung optimierbar (Lage im Flurstück; Meidung wertvoller Biotope, ) Muffe 380 kv AC Veile Ådal, DK Brandmeyer 8 4
III Auswirkungen Überblick Anlagebedingte (dauerh.) Auswirkungen Einschlag / baumfreier Schutzstreifen Unterird. Versiegelung Weitere: Visuelle Effekte durch Schneisen / oberird. Bauwerke Drainage / Entwässerung Baubedingte (temp.) Auswirkungen Baufeldfreimachung Baubetrieb Rekultivierung Betriebsbedingte Auswirkungen Wartung Eingriffe im Fehlerfall Wärmeemissionen Elektrische /magnet. Felder (s. Vortrag Dr. Ziegelberger) 9 III Auswirkungen Anlagebedingte (dauerhafte) Auswirkungen Pflanzen, Tiere, Lebensräume, Biodiversität Einschlag / Abtrag Oberboden (im Falle Querung Waldlebensräume) Dauerhafter Lebensraumverlust und/oder Funktionsminderung für Waldarten im baumfreien Schutzstreifen Beispiel EGL Trassen, 30 m Schneisenbreite Baufeldfreimachung / Abtrag Oberboden (im Falle Querung Feuchtlebensräume, Auen, Moore, Magerrasen) Dauerhafte Funktionsminderung infolge irreversibler Standortveränderungen Lechtenböhmer/ Assonov Vermeidung Umgehung Prüfung von Alternativen zur Querung empfindlicher/nicht oder bedingt regenerierbarer Lebensräume auf vorgelagerter Planungsebene Unterbohrung wertvoller / zerschneidungsempfindl. Lebensräume 10 5
III Auswirkungen Anlagebedingte Auswirkungen des Bauwerks Bodenfunktionen, Wasserhaushalt Unterirdische Versiegelung Feinporige Bettung, Abdeckplatten, Kennzeichnungsbänder, Sohle Muffengruben Barrierewirkung für Grundwasserbewegung (vertikal/lateral) Minderung Retentionsvermögen für Niederschläge Randstad Projekt (NL) (Schneller 12.03.2015) Vermeidung: / Wissensstand: Keine quantitativen Daten über Minderung der Landschaftsfunktionen (GW Neubildung, Retention) Ökolog. Begleitforschung 11 III Auswirkungen Temporäre baubedingte Auswirkungen (Grabenbauweise) nach Phasen Phasen Baustelleneinrichtung Baustraße / Zuwegung; z. T. befestigt Fahr /Arbeitsstreifen Lagerflächen für Bodenaushub Sonstige Baustellenflächen Baubetrieb Grabenaushub Baustellenverkehr Maschineneinsatz Rekultivierung Wiedereinbau Bodenlockerung Oberbodenauftrag Temp. Wirkfaktoren Flächeninanspruchnahme Freimachung Vegetation/ Oberboden Befahren Abtrag Oberboden Bodenumlagerung Wasserhaltung Emissionen /Einträge Befahren Bodenumlagerung Büro Feldwisch 12 6
III Baubedingte Auswirkungen Baustelleinrichtung / Flächeninanspruchnahme Pflanzen, Tiere, Lebensräume, Biodiversität Freimachung / Abtrag Oberboden Lebensraumverlust / minderung im Offenland im Arbeitsstreifen / auf Zuwegungen auf landw. genutzten Flächen i.d.r. temporär => keine erhebl. Beeinträchtigung 380 kv HDÜ Trasse b. Raesfeld Habitatverlust / Funktionsminderung Prüfung Vorliegen Verbotstatbestände! Büro Feldwisch Vermeidung Maßgaben nach artenschutzrechtl. Prüfung (Markieren, Absammeln, Vergrämen ) Umsetzung im Rahmen Ökolog. Baubegleitung Minimierung der Arbeitsflächen (abzuwägen mit Platzbedarf für bodenschonende Maßnahmen) III Baubedingte Auswirkungen Baubetrieb Grabenaushub, Bodenumlagerung, Befahren Verdichtung Irreversible Gefügeschäden Standortveränderungen Mind. Ertragsfähigkeit Abhängig von Verdichtungsempfindlichkeit der Böden Gewicht / Bereifung der eingesetzten Fahrzeuge Witterungsbedingungen (Niederschlagsereignisse) Ing.büro Feldwisch Vermeidung Bodenbaubegleitung Umsetzung und Kontrolle Wirksamkeit der Vorkehrungen Klare Schwellenwerte (Bodenfeuchte) für Beschränkung der Befahrbarkeit (vgl. Leitfäden LLUR 2014 und LBEG 2014) Ing.büro Feldwisch 14 7
III Baubedingte Auswirkungen Baubetrieb Wasserhaltung Abpumpen von Grund und Niederschlagswasser Einleitung Pumpwasser in Oberfl.gewässer (Temporäre) GW Absenkung Veränderung Wasserhaushalt Bei organ. Böden: Austrockenen der oberen Bodenschichten Mineralisierung/Humuszehrung Einleitung von Schwemm und Trübstoffen in OW Sauerstoffzehrung Neg. Folgen für Gewässerflora und fauna Vermeidung/Minderung, z. B. Reinfiltration Absetzbecken (Foto: dpa) 15 III Betriebsbedingte Auswirkungen Kabelerwärmung Wirkfaktor Kabelerwärmung (AC) abhängig von Kabelauslegung; Ziel: 30 C im Normalbetrieb 50 C bei Auslegungslast (soll nicht überschritten werden) 70 C Maximallast (nur kurzzeitig möglich; Ausnahmefall; Kabelschäden!) Wärmehaushalt Wärmehaushalt der oberen Bodenschichten von Tages /Jahresgang der Temperatur beeinflusst Reichweite Wärmeemission im Boden u. a. abhängig von Temperaturleitfähigkeit und Wassersättigung Wasserhaushalt Austrocknungseffekte in unmittelbarer Kabelumgebung (z. B. 30 cm Abstand) potenziell möglich; Auftreten abhängig von Bodenfeuchte/Wassersättigung und Wasserleitfähigkeit des Bodens Ausgleich durch kapillaren Aufstieg und Niederschläge 16 8
III Betriebsbedingte Auswirkungen Wirkkette Wärmeemission Wirkfaktor Ausgangs /Referenz zustand Veränderung Indikatoren Auswirkung auf Wärmeemission Grafik: Natürl. Schwankungsbereich Abweichung (+) Bodentemperatur Abweichung ( ) Bodenfeuchte Ertragsfähigkeit (+/ ) Artenzusammensetzung/ Biodiversität (+/ ) Bodenfunktionen/ Abbauprozesse (+/ ) Intensität abhängig von Charakterisiert durch Änderungsgrad abhängig von Risiko abhängig von Modell: - Übertragungslast (Nennleistung) - Dimensionierung Kabeldurchmesser Real: - Auslastung des Kabels - Dauer der Auslastung / Temp > 50 C Modell: Tages- und Jahresganglinien der Bodentemperatur / Bodenfeuchte Real: - Messwerte Kontrollfläche - Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit des Bodens - Grundwasserstand / Sättigung - Niederschlagsbilanz Beeinflussung durch: - Dimension. Kabeldurchmesser - Verlegetiefe - Verwendung von Rohren oder Bettungsmaterial - Intensität und Dimension des Wirkfaktors; - Überschreiten krit. Temperaurmaxima - Empfindlichkeit - Anteil organ. Substanz - lokaler Wasserhaushalt - Summarische Effekte (z.b. durch klimabedingte Erwärmung) 17 III Betriebsbedingte Auswirkungen Erkenntnisse Feldexperimente Wirkfaktor Ausgangs /Referenz Veränderung Indikatoren Auswirkung zustand Erkenntnisse aus Feldexperimenten an zwei Standorten* Wärmeemission Grafik: Natürl. Schwankungsbereich Abweichung Bodentemperatur Abweichung Bodenfeuchte Geringfüg. Veränderung ggü. Messwerten der Kontrollfläche: im natürl. Schwankungsbereich * Studien/Feldexperimente Intensität abhängig von am Standort Freiburg und Osterrath; Charakterisiert durch Änderungsgrad abhängig von Uther, D.; Trüby, P.; Aldinger, E.; Brakelmann, H.; Stammen, J. (2009): Wärmeemission bei Modell: - Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit des Bodens Hoch und Höchstspannungserdkabeln. Modell: EW, Magazin für Energiewirtschaft, Jg. 108, - Übertragungslast Tages- und Jahres-ganglinien der Bodentemperatur / - Grundwasserstand / Sättigung (Nennleistung) H. 10, S. 66 74 Trüby, - Dimensionierung P. (2012): Auswirkungen der Wärmeemission Bodenfeuchte von Hochspannungserdkabeln - Niederschlagsbilanz Kabeldurchmesser auf den Wärme und Wasserhaushalt des Bodens. Gutachten im Auftrag der Amprion GmbH zum Planfeststellungsverfahren des EK Abschnitts Beeinflussung Raesfeld; Anlage durch: 38 Trüby, Real: P. & Aldinger, E. (2013): Auswirkungen Real: der Wärmeemission von - Dimension. Kabeldurchmesser - Auslastung Hochspannungserdkabeln des Kabels - auf Messwerte den Wärme Kontrollfläche und Wasserhaushalt des Bodens. - Verlegetiefe - Dauer In: DRL der Hrsg. Auslastung (2013): / Anforderungen an den Um und Ausbau des Höchstspannungsstromnetzes > 50 C aus der Sicht von Naturschutz und Kulturlandschaftspflege. Bettungsmaterial - Verwendung von Rohren oder Temp Schriftenreihe des DRL, Heft 84, S. 100 108. und Risiko abhängig von - Erste Intensität (!) und Einschätzung Dimension des aus Wirkfaktors; Anbauversuchen: - Überschreiten krit. keine neg. Effekte auf Temperaurmaxima - die Empfindlichkeit Ertragsfähigkeit - Anteil organ. Substanz - lokaler Wasserhaushalt - Summarische Effekte (z.b. durch klimabedingte Erwärmung) 18 9
III Betriebsbedingte Auswirkungen Folgeeffekte / Ökolog. Wirkungswissen Veränderung Indikatoren Auswirkung Potenzelle Folgewirkung Potenzielle Folgewirkung Erhöhung Bodentemperatur Grafik: Abnahme Bodenfeuchte Änderungsgrad abhängig von - Wärmekapazität und Temperaturleitfähigkeit des Bodens - Grundwasserstand / Sättigung - Niederschlagsbilanz Beeinflussung durch: - Dimension. Kabeldurchmesser - Verlegetiefe - Leerrohre/ Bettungsmaterial Artenverschieb. Bodenleben Aktivität Bodenleben Verstärkung Abbauprozesse Risiko abhängig von - Intensität und Dimension des Wirkfaktors; - Überschreiten krit. Temperaurmaxima - Empfindlichkeit - Anteil organ. Substanz - lokaler Wasserhaushalt - Summarische Effekte (z.b. durch klimabedingte Erwärmung) Humuszehrung Biodiversitätsverlust Arten und Lebensraumverlust Verlust Bodenfunktionen (Filter, Speicher, Puffer) Begleitforschung: Ökologisches Wirkungswissen vertiefen Summar. Effekte mit klimabed. Bodenerwärmung Effekte unterird. Bodenversiegelung Klären: Relevanz für Planungs und Genehmigung einzelner Projekte? 19 IV Zusammenfassung und Fazit Höchstspannungs Erdkabel Erfahrungen mit Projektwirkungen aus unterird. Leitungsbau (u. a. EGL) vorhanden. Vermeidung naturschutzfachlicher Konfliktrisiken durch Erdkabel: Umgehung, Überspannung / Querung mit FL, Unterbohrung. Minimierung bauzeitlicher Auswirkungen auf Boden und Wasserhaushalt Bodengutachten Ökologische Baubegleitung und Bodenkundl. Baubegleitung Richtwerte (Bodenfeuchte; Messewerte); klare Regelung der Befahrbarkeit! Derzeit. Erkenntnisstand betriebsbedingte Wärmeemissionen: Veränderungen von Temperatur und Bodenfeuchte im natürl. Schwankungsbereich Minderung der Ertragsfähigkeit durch Erwärmung eher unwahrscheinlich Vertiefung ökolog. Wirkungswissen / Begleitforschung wünschenswert: Summarische Effekte Bodenerwärmung; insbes. Humuszehrung Effekte unterird. Barrierewirkung 20 10
Quellen Titelbilder von links nach rechts: 380 kv Erdkabeltrasse im Zuge des Randstaad Projektes Zuidring, nahe Delft (NL). Trassennutzung: Rad und Reitweg oberhalb der Trasse. Brandmeyer Zuwegung zu einer Muffenstation im Zuge eines 380 kv EK Verkabelungs abschnitt im Veile Ådal, DK. Die Erdverkabelung ersetzt einen bestehenden Freileitungsabschnitt ( Rückbau ) zur Entlastung der Landschaft. Brandmeyer 380 kv Erdverkabelungsabschnitt bei Raesfeld, Rekultivierungsphase 2015. Brandmeyer Quellen BVB Bundesverband Boden (2013): Bodenkundliche Baubegleitung BBB. BVB Merkblatt, Band 2. LBEG Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie Niedersachsen (2014): Bodenschutz beim Bauen. Ein Leitfaden für den behördlichen Vollzug in Niedersachsen. Online verfügbar. LLUR Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume Schleswig Holstein (2014): Leitfaden Bodenschutz auf Linienbaustellen. Online verfügbar. 21 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Dr. Elke Bruns INER Institut für nachhaltige Energie und Ressourcennutzung Hochwildpfad 47, 14169 Berlin Email: bruns@i ner.de Tel.: 030 / 24 37 93 05 Brandmeyer 22 11