hgÜ- erdkabel - tennet.eu · mit rund 21.000 kilometern hoch- und höchstspannungsleitungen in den...
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HGÜ- Erdkabel Erdverkabelung bei Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)
1
Sylt
Helgoland
Norderney
Borkum
NL
DE
DK
Borkum Riffgrund 2450 MW
DolWin3
DolWin gamma
Dörpen-West
Nordsee One332 MW
Gode Wind 1332 MW
Gode Wind 2252 MW
DolWin2
DolWin beta
Dörpen-West
Trianel Windpark Borkum400 MW
Borkum Riffgrund 1312 MW
MEG 1400 MW
DolWin1DolWin alpha
Dörpen West
BARD Offshore 1400 MW
BorWin1
BorWin alpha
Diele
Veja Mate400 MW
Global Tech I400 MW
BorWin2
BorWin beta
Diele
Albatros50 MW
EnBW Hohe See450 MW
BorWin3
BorWin gamma
Emden/Ost
DanTysk288 MW
Butendiek288 MW
Sandbank288 MW
SylWin1
SylWin alpha
Büttel
Nordsee Ost288 MW
Meerwind Süd|Ost288 MW
HelWin1
HelWin alpha
Büttel
Amrumbank West303 MW
HelWin2HelWin beta
Büttel
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2015-Offshore-Windparks-D_V14.pdf 1 28.08.15 09:23
Die Diskussionen um den Netzausbau machen
eines deutlich: Viele Bürger wollen, dass neue
Stromleitungen so wenig wie möglich auffallen.
Erdkabel bieten hier eine interessante zusätzliche
Option für den er forderlichen Netzausbau im Zu-
sammenhang mit der Energiewende. Doch es gilt
grundsätzlich, zwischen der Erdverkabelung bei
Wechsel- und Gleichstrom zu unterscheiden. Mit
dieser Broschüre geben wir Ihnen einen Überblick
über die Erdkabeltechnik bei der Hochspannungs-
Gleichstrom- Über tragung (HGÜ).
Gleichstromverbindungen werden eingesetzt, wenn
große Strommengen über weite Strecken von Punkt
zu Punkt übertragen werden müssen. Insbesondere
für den zunehmenden Nord-Süd-Transport bietet
sich die Gleichstromtechnik an und wird so auch zu
einer Entlastung des eng vermaschten Wechsel-
stromnetzes beitragen.
Der Einsatz von Erd kabeln ist bei HGÜ-Leitungen
weltweit gut erprobt. Ein Beispiel ist hierfür die
rund 65 Kilometer lange HGÜ-Erdkabelverbindung
zwischen Frankreich und Spanien mit einer
Spannung von 320 Kilovolt (kV). In Deutschland
werden Offshore-Windparks vorwiegend per HGÜ
über See- und Erdkabel angebunden. TenneT hat
mehrere tausend Kilometer zu diesem Zweck
in der Nordsee installiert und auch an Land
bereits mehr als 1.000 Kilometer HGÜ-Erdkabel
in Schleswig-Holstein und Niedersachsen unter-
irdisch verlegt. Diese Erfahrungen werden auch
in die Planungen und den Bau der großen Onshore-
Verbindungen einfließen.
Einsatz von HGÜ-Erdkabeln
Offshore-Windparks:geplantim Bauin Betrieb
Offshore-Netzanbindungen:im Bauin Betrieb
Übertragungsnetz
Offshore-Konverterstation
Onshore-Konverterstation
Umspannwerk Offshore-Windpark
Onshore-Umspannwerk
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2015-Offshore-Windparks-D_V14_Legende.pdf 1 28.08.15 10:24
Projekt Gesamtlänge Verbindung1 Spannungs - ebene
BorWin1 200 km (onshore: 75 km Landkabel, offshore: 125 km Seekabel) 150 kV
BorWin2 200 km (onshore: 75 km Landkabel, offshore: 125 km Seekabel) 320 kV
BorWin3 160 km (onshore: 30 km Landkabel, offshore: 130 km Seekabel) 320 kV
DolWin1 165 km (onshore: 90 km Landkabel, offshore: 75 km Seekabel) 320 kV
DolWin2 135 km (onshore: 90 km Landkabel, offshore: 45 km Seekabel) 320 kV
DolWin3 160 km (onshore: 80 km Landkabel, offshore: 80 km Seekabel) 320 kV
HelWin1 130 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 85 km Seekabel) 320 kV
HelWin2 130 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 85 km Seekabel) 320 kV
SylWin1 205 km (onshore: 45 km Landkabel, offshore: 160 km Seekabel) 320 kV
HGÜ-Trassenlängen der Offshore-Verbindungen:
Einsatz von HGÜ-Kabeln bei Offshore-Verbindungen
Weitere Informationen und Downloads zum Thema Offshore-Verbindungen finden Sie hier:
http://www.tennet.eu/de/netz-und-projekte/offshore-projekte.html
Stand: August 2015
1 Jede Gesamtverbindung besteht aus zwei einzelnen Kabeln, einem positiven und einem negativen Pol.
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Für die Verlegung eines 800-MW-HGÜ-Kabelsystems
wird in der Bauphase ein ca. 20 Meter breiter Streifen
für die Baulogistik benötigt. Auf dieser Fläche wird
auch die getrennte Lagerung von Mutterboden und
Bodenaushub gewährleistet. Je nach Ausführungs-
planung und der örtlichen Situation können die
Trassen breiten auch variieren. Erdkabelbaustellen
stellen immer einen Eingriff in den Boden und die
angrenzende Landschaft dar. Um die Auswirkungen
zu minimieren, gibt es strenge Vorgaben für die Bau-
firmen. Über eine naturschutzfachliche, bodenkund-
liche und archäologische Baubegleitung wird sicher-
gestellt, dass die Vorgaben auch eingehalten werden.
Die Betriebsphase
Die Trassenbreite inklusive Schutzstreifen beträgt
bei einem 320-kV-HGÜ-Kabelsystem für 800 MW
in der Betriebsphase rund sieben Meter. Auch dieser
Bereich kann im Anschluss an die Bauphase wieder
landwirtschaftlich genutzt oder begrünt werden.
Er muss jedoch von tiefwurzelnden Gehölzen freige-
halten werden. Daher verbleibt auch nach Abschluss
der Bauphase in Gebüschen und Wäldern eine
Schneise mit der entsprechenden Breite. Im Offen-
land ist die Kabeltrasse nur durch kleine Markie-
rungspfähle an den Endpunkten von Bohrungen
oder Hindernissen sichtbar. Alle Anlagen, die zur
Errichtung der Kabel trasse erforderlich sind, werden
nach Abschluss der Bauphase entfernt. Rad- und
Wanderwege werden wieder hergestellt und können
auch in der Betriebsphase im Bereich der Trasse ver-
laufen oder diese queren.
Die Bauphase Beispiel einer landseitigen Offshore-Verbindung mit einer Übertragungskapazität von 800 Megawatt (MW)
Um auf der 320-kV-Ebene mit HGÜ-Kabeln eine
Übertragungskapazität von 800 MW zu erreichen,
muss ein System mit zwei Kabeladern verlegt werden.
Dieses Kabelsystem ergibt sich somit aus zwei einzel-
nen Kabeln, einem positiven und einem negativen Pol.
Im Durchmesser beträgt ein Kabel etwa zwischen
elf und zwölf Zentimeter und besteht aus einem Alu-
miniumkern, Polymer-Isolierung und einem Kunststoff-
mantel. Ein Meter des Kabels für BorWin2 beispielswei-
se wiegt bei einem Querschnitt von 2.400 mm² knapp
16 Kilogramm. Die Kabel werden mit einer Bodenüber-
deckung von mindestens 1,30 Meter in die Tiefe einge-
graben, je nach örtlichen Gegebenheiten auch tiefer
(z. B. Kabelkreuzungen). Verlegt wird das Kabel in
normaler offener Bauweise, d. h. ein Kabelgraben wird
erstellt, das Kabel in eine Sandschicht hineingelegt und
der Graben wieder zugeschüttet. Da längen- und ge-
wichtsbedingt aktuell nur Kabelabschnitte von etwa
1.000 Meter transportiert werden können, werden die
einzelnen Kabel abschnitte vor dem Zuschütten des
Grabens mittels Muffen verbunden. Bei der Querung
mit anderen Infrastrukturen (z. B. Straßen, Bahngleise,
Flüsse, Gas- und Wasser leitungen) kann eine Düke-
rung (Bohrung) zum Einsatz kommen. Die geschieht
wahlweise mit einem Schutzrohr oder mithilfe eines
Tunnels. Zur Steuerung der Verbindungen wird neben
den stromführenden Kabeln noch ein Leerrohr für ein
Kommunikationskabel verlegt.
HGÜ-Erdkabel im Bauund im Betrieb
Vorbereitung eines Kabelgrabens für ein 320-kV-HGÜ-System – Projekt BorWin2 (Übertragungskapazität 800 MW)
Verfüllung des Kabelgrabens für ein 320-kV-HGÜ-System – Projekt BorWin3 (Übertragungskapazität 900 MW).
Im Vordergrund sind noch die Warnbänder über den zwei Kabeladern zu sehen.
Vorbereitung Landkabelverlegung für ein 320-kV-HGÜ-System – Projekt BorWin3 (Übertragungskapazität 900 MW)
Verbindung der Kabelstränge mit Muffen
für ein 320-kV-HGÜ-System – Projekt BorWin2
(Übertragungskapazität 800 MW)
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Mutterboden
Bodenaushub
Verlegungstiefeca. 1,5–2,0 m
Abstand Kabelgraben ca. 5,0–8,0 m
ca. 20–40 m temporäre Flächeninanspruchnahme in der Bauphase
ca. 0,7–1,0 m
Bereich für ein HGÜ-Kabelsystem mit 2 Gigawatt Übertragungskapazität ca. 10–15 m (inkl. Schutzstreifen)
Nachrichten-kabel
Warnband
Abdeckplatte
Land- und Viehwirtschaft möglich, keine tiefwurzelnden Gehölze (Bewirtschaftung mit Ackerpflanzen möglich: z.B. Mais mit einer Wurzeltiefe von ca. 1,20 m)
Bauphase Betriebsphase
Mutterboden
Erdreich
Baustraße
thermische Bettung (z.B. Sandbett mit einer Körnung von 0–2 mm)
Kabel
Pluspol
Minuspol
Technische Entwicklungen 320-kV-VPE-Kabel (Kunststoffkabel mit einer Isolation
aus vernetztem Polyethylen) für HGÜ-Technik sind
mittlerweile etabliert und werden als Stand der Technik
betrachtet. Aktuell werden seitens der Kabelhersteller
Kunststoffkabel für Spannungsebenen bis 525 kV
entwickelt. Diese sollen mittelfristig die bislang verwen-
deten masseimprägnierten Kabel ersetzen. Ein Vorteil
ist, dass die kunststoffisolierten Kabel eine höhere
Übertragungskapazität haben. Dadurch werden weniger
Kabeladern benötigt und die Kabeltrassen schmaler.
TenneT ist beim Einsatz von Erdkabeln offen für neue
Technologien und Weiter entwicklungen, wenn dies den
Eingriff in die Landschaft minimiert und somit zu mehr
Akzeptanz bei Grundstücks eigen tümern, Land-
wirten sowie Trägern öffent licher Belange beiträgt.
Vor dem Einsatz neuer Kabeltechnologien müssen
jedoch Präqualifikationstests unter realistischen
Verlegebedingungen die Langzeittauglichkeit der
Kabel unter Beweis stellen.
Der Netzausbau in Deutschland ist gesetzlich geregelt.
In welchem Umfang eine Erdverkabelung zum Einsatz
kommen kann, ist deshalb auch von den rechtlichen
Rahmenbedingungen abhängig. Jedes einzelne Projekt
muss gesondert betrachtet werden, denn die notwen-
digen Übertragungskapazitäten können sehr unter-
schiedlich sein: Während die Offshore-Verbindungen bis
zu 900 MW übertragen, sollen die HGÜ-Onshore-Ver-
bindungen 2.000 bis 4.000 MW übertragen können.2
Mit Blick auf die Netz sicherheit gibt es bei der Länge von
HGÜ-Erdkabel leitungen keine Einschränkungen. Kabel
sind witterungs bedingten Einflüssen wie z. B. Schnee
und Eis nur begrenzt ausgesetzt, allerdings ist die
Reparatur und Instandhaltung von Kabelsystemen
komplexer und langwieriger als bei Freileitungen. Auf-
grund der bisherigen Erfahrungen mit den landseitigen
Offshore-Kabeln ist davon auszugehen, dass der Bau
und auch der Betrieb einer langen HGÜ-Erdkabelver-
bindung Mehrkosten gegenüber der Freileitungstechnik
bedeutet. Die Mehrkosten sind abhängig von der Kabel-
technik und der Trassenlänge sowie von der jeweiligen
Topographie und den Bodenverhältnissen. Insbesondere
die Querung von Mittelgebirgen stellt in der Planung und
beim Bau einer Kabeltrasse eine große Herausforderung
dar. Im Unterschied zum Freileitungsbau, wo im Schnitt
alle 400 Meter ein Mastfundament entsteht, ist die Bo-
denbeschaffenheit und Topographie bei der Verkabe-
lung naturgemäß von größerer Bedeutung.
HGÜ-Erdkabel im Profil
Schematische Darstellungen einer möglichen HGÜ-Erdkabeltrasse in der Bau- und in der Betriebsphase (Übertragungskapazität 2 Gigawatt):
2 Die bestehenden und geplanten HGÜ-Verbindungen haben unterschiedliche Anforderungen: Bei der Anbindung von Offshore-Wind-parks wird für die Übertragungskapazität von bis zu 900 MW ein Kabelsystem mit zwei Kabeln benötigt. Dies wird in einem Kabel graben verlegt. Für größere Übertragungsleistungen von zwei oder vier Gigawatt (GW), also 2.000 MW oder 4.000 MW, werden mehrere Kabel-systeme und dementsprechend mehrere Kabelgräben benötigt. Je nach Spannungsebene und Kabeltyp kann die Anzahl der einzelnen Kabelstränge variieren. Folglich auch die Anzahl der Kabelgräben und somit auch die Breite der Trasse in der Bau- und Betriebsphase.
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© TenneT – Oktober 2015
TenneT ist einer der führenden Übertragungsnetzbetreiber in Europa. Mit rund 21.000 Kilometern Hoch- und Höchstspannungsleitungen in den Niederlanden und in Deutschland bieten wir 41 Millionen Endverbrauchern rund um die Uhr eine zuverlässige und sichere Stromversorgung.TenneT entwickelt mit etwa 3.000 Mitarbeitern als verantwortungsbewusster Vorreiter den nordwest-europäischen Energiemarkt weiter und integriert im Rahmen der nachhaltigen Energieversorgung vermehrt erneuerbare Energien.Taking power further
TenneT TSO GmbHBernecker Straße 70 95448 BayreuthDeutschland
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HGÜ-Erdkabeltrasse in der Betriebsphase. Hier zu sehen, die Projekte HelWin1 (576 MW),
HelWin2 (690 MW) und SylWin1 (864 MW). Die Holzpflöcke markieren einen Teil der Kabelgräben.