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

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

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

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

Installation Trassensohle

Bestückung Flüssigboden

Bestückung Schutzrohr

Verguss Flüssigboden

Sensorfeld 591 Thermistoren 138 Feuchtesonden

Loggerstation Messung Bodentemperaturen Bodenfeuchte Meteorologische Basisdaten

Jahresgang der Bodentemperaturen 2015/16 40 30 Trasse 20 10 0 J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D 40 30 Kontrolle 20 10 0 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

40,0 Bodentemperaturen Kabeltrasse Raesfeld 30,0 Temperatur C 20,0 10,0 0,0-10,0 2015 2016 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

3 Temperaturdifferenzen Trasse-Kontrolle 2 1 0-1 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

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

Versuchsparzellen Regenwurmfauna

Carabide (die Räuber warten schon)

Regenwurmexkremente

Die Würmer sind zurück

Regenwurmpopulation 2016 [n/m²] 0-30 cm >30 cm Trasse ohne Maßnahme 69 2 Trasse geschlossen 136 7 Trasse freier Zugang 74 3 Trasse gesamt 89 8 Acker angrenzend 88 0

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

Rekultivierung Verfüllung des Mineralkörpers

Rekultivierung Auftrag des Humuskörpers

Bodenprofil Plaggenesch Nach der Verfüllung und Bodenlockerung Oberbodenmaterial maßhaltig aufgetragen Abweichung + - 10 cm Scharfe Schichtgrenze in ca. 50 cm Tiefe Humuseinmischung in mineralischen Untergrund infolge Bodenlockerung

Erkenntnisse aus dem Freiburger Experiment

Heizanlage Freiburger Experiment

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

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

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

Bodenfrost Betriebstemperatur 50 C

Schneedecke Betriebstemperatur 50 C

Schneedecke in der Tauphase Betriebstemperatur 50 C

Mit welchen Verlustleistungen haben wir operiert? Zeitraum Temperatur C Energieeinsatz [kwh] Ø Verlustleistung [W/m Kabel] 6.11.06-5.2.07 40 1.021 121 13.3.07-11.4.07 60 1.352 231 21.5.07-2.7.07 70 1.290 142 23.9.08-3.8.09 50 10.041 144 Geschätzte Verlustleistung im realen Kabelbetrieb 15-25

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

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

Bodentemperaturen in der wärmsten Zone der Anlage

Temperaturen an der Bodenoberfläche

Temperaturverteilung orthogonal zur Trasse

Übersicht über die Temperaturdifferenzen zwischen Kontrolle und Versuch [K] Variant e Tiefe (cm) Sand Flüssigboden Magerbeton 20 3 20 3 20 3 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

Kabeltest Osterath Kulturversuch Kartoffeln (durchgängig technische Maximallast)

Kabeltest Osterath Kulturversuch Mais (durchgängig technische Maximallast)

Kabeltest Osterath Kulturversuch Winterweizen Versuch Versuch Kontrolle Kontrolle

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

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