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Donnerstag, 21. Februar 2019

Stromnetze

Großer Maulwurf

Von Stephan W. Eder | 6. Oktober 2016 | Ausgabe 40

Forschung und Industrie entwickeln verschiedene Techniken, um die Erdverkabelung von Höchstspannungs-Gleichstromtrassen preiswerter zu machen.

w - Schneider BU
Foto: Herrenknecht

Bohren statt buddeln: Herrenknecht hat einen Tunnelbohrer für Erdverkabelung entwickelt. Der soll die Kosten der Verlegetechnik gegenüber dem klassischen Tiefbau deutlich senken.

Drei Höchstspannungs-Gleichspannungstrassen (HGÜ-Trassen) sollen in rund einem Jahrzehnt überschüssigen Windstrom aus dem Norden Deutschlands in den Süden transportieren. Dem öffentlichen Druck folgend, sollen weite Strecken der HGÜ-Leitungen als Erdkabel verlegt werden – geplant waren sie als Freileitungen.

Diese Projekte sollen, so erste Schätzungen, rund das Dreifache der ursprünglich geplanten Investitionssummen kosten. Der ostdeutsche Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) 50Hertz zum Beispiel rechnet mit rund 5 Mrd. € für die Trasse von Wolmirstedt bei Magdeburg bis Landshut in Bayern.

Dabei wissen die vier deutschen ÜNB Amprion, Tennet, TransnetBW und 50Hertz noch nicht einmal, welche Technologie für die Verlegung eingesetzt werden kann und welche Kabel sich für die enorme Dauerbelastung am besten eignen. Schließlich soll die Kapazität einer 500-kV-HGÜ-Trasse bei 2 GW liegen. Erfahrungen mit solchen Leitungen fehlen in Deutschland.

Um die Technologie der Erdverlegung prinzipiell zu erproben, nutzte Amprion ein kleines Teilstück einer neuen 380-kV-Wechselstromleitung in der Nähe des nordrhein-westfälischen Städtchens Raesfeld. Im weiteren Verlauf der Leitung in den Abschnitten Borken und Legden will der ÜNB verschiedene Verlegetechniken wie etwa ein horizontales Bohrspülverfahren, eine Frästechnik und herkömmlichen Tiefbau erproben.

Die Ergebnisse zeigen, dass die unterirdische Verlegung der 380-kV-Kabel viele Nebenwirkungen mit sich bringt. Zudem entsteht im Leitungsbetrieb Wärme. Selbst bei der verlustärmeren Gleichstromtechnik bestehe hier noch reichlich Forschungsbedarf, räumt Tobias Frehn ein. Er ist Teamleiter Kabel, Freileitungen und Isoliersysteme am Institut für Hochspannungstechnik der RWTH Aachen.

Hinzu kommt, dass es auf der großen Streckenlänge trotz aller Vorsicht zur Beschädigung der Kabel bei der Verlegung kommen kann – von herstellungsbedingten winzigen Fehlstellen ganz abgesehen. Das aber würde zu Folgeschäden bis hin zum Ausfall der Trasse führen.

Foto: Stephan W. Eder

Die Erdverkabelung einer Hochspannungstrasse erprobte Netzbetreiber Amprion in einem Projekt bei Raesfeld. Im Bild die Unterquerung einer Landstraße.

Dem vorbeugen will Martin Molitor, Inhaber des Lehrstuhls für Fertigungsmesstechnik und Qualitätsmanagement der Magdeburger Otto-von-Guericke-Universität. Der Elektrotechnikingenieur schlägt vor, statt eines Kabels aus dem Pipelinebau bekannte Stahlröhren mit einem isolierenden Mineralgussgemisch zu verwenden, in dem innen ein hohler Aluminiumleiter eingebettet ist. „Der Strom fließt ohnehin bei diesen Stärken nur an den Außenbereichen, da braucht es eigentlich keine massiven Leiter und man kann innen mit Druckluft kühlen“, sagt Molitor. Auch für die sichere Verbindung der Rohre, die etwa 20 m lang in Serie hergestellt werden könnten, sei inzwischen eine ausgereifte Technologie vorhanden. „Wir brauchen beim Verlegen deutlich weniger Trassenbreite und haben eine absolut sicher befahrbare Trasse“, versichert Molitor.

„Die Pipelinetechnologie ist ein interessanter Ansatz, aber derzeit noch nicht ausreichend in der Praxis erprobt. Deshalb sehen wir kurzfristig keine Möglichkeit eines Einsatzes“, heißt es bei Amprion zu den Realisierungschancen von Molitors Verfahren. Der ÜNB hält eine ganz andere Technologie für vielversprechend. Die hat man gemeinsam mit der RWTH Aachen und dem Tunnelbaumaschinenhersteller Herrenknecht entwickelt. So ist eine neue Tunnelbohrmaschine bereits fast fertig, die Anfang 2017 eine rund 300 m lange Versuchsstrecke bohren und sie mit einem Hüllrohr von 250 mm für die sichere Kabelaufnahme ausstatten soll.

„Wir erwarten die Ergebnisse mit großem Interesse und werden dann entscheiden, ob und wie intensiv wir die Bohrtechnik einsetzen“, sagt Amprion-Sprecher Thomas Wiede. Schon jetzt könne er aber bestätigen, dass die Erdbauarbeiten im Vergleich zum Bohrspülverfahren deutlich weniger in die Landschaft eingriffen und die Genauigkeit der Trassierung deutlich besser sei.

Auch bei Herrenknecht ist man sehr zuversichtlich. Die Verlegung könne flexibel zwischen 2 m und 4 m Tiefe erfolgen. Nur an den Kabelmuffen – also nach 1 km bis 1,5 km – müsse ein Schacht abgeteuft werden.

Herrenknecht rechnet mit maximal 15 Tagen pro Kilometer, ganz gleich ob Kies oder Fels im Untergrund liegt. Zudem seien die Leerrohre wartungsfreundlich, wasserdicht und böten einen zusätzlichen mechanischen Schutz. Über genaue Kosten könne man zwar noch nichts sagen, sie würden aber deutlich unter den klassischen Tiefbauvarianten liegen.