VPE-Kabel



Technische Eigenschaften

Stand der Technik
Die Kabel mit „vernetzter Polyethylen-Isolierung (VPE)“ sind eine Weiterentwicklung der seit fast 80 Jahren genutzten Öl- bzw. Ölpapierkabel. Im Juni 2000 wurde ein 5,4 km langes 400-kV-System in einem Tunnel mit einer Übertragungsleistung von 1100 MW in Berlin in Betrieb genommen. Kabelprojekte mit 400 kV finden sich außerdem z.B. in Madrid, London, Rotterdam, Wien und Mailand. Die Übertragungskapazität kann durch die Anzahl der Kabel beliebig erhöht werden. Für 3000 MW benötigt man 3 Systeme aus je 3 Einleiterkabeln (mit einem Querschnitt von 2500 Quadratmillimeter).

Netzstabilität
Erdkabel verhalten sich im Netz anders als die Freileitungen. Das muss durch eine besondere Technik ausgeglichen werden (Blindleistungskompensation und Anpassung der Impedanz). Die Einflüsse einer (Teil-) Verkabelung auf das Netz müssen im Vorfeld im Detail analysiert werden. Große leistungsstarke Netze sind u. U. alle 30 bis 40 km des Kabelsystems zu kompensieren.
Sehr schwache Netze sind an den Kabelschaltungen alle 5 bis 10 km zu kompensieren.

Übertragungsverluste
Die Übertragungsstromverluste im Kabel sind um mindestens 50% geringer als bei der Freileitung, weil Kabel aus thermischen Gründen einen größeren Querschnitt aufweisen müssen.

Nutzungsdauer
Die Nutzungsdauer von Hochspannungs-Erdkabeln wird auf mindestens 40 Jahre geschätzt (Keine Langzeiterfahrung).

Einsatzmöglichkeiten
VPE-Kabel werden heute besonders in Ballungsgebieten eingesetzt. Grundsätzlich ist aber auch der Einsatz in ländlichen Regionen möglich. Auf Grund des örtlichen Widerstands wurden beispielsweise Teilverkabelungen in folgenden Gebieten durchgeführt:10% der 140 km langen Hochspannungsleitung zwischen Aarhus und Aalborg (Dänemark) wurden verkabelt und 2004 in Betrieb genommen.5,7 km der 75 km langen Hochspannungsleitung zwischen Middlesbrough und York (Großbritannien) wurden verkabelt und 2003 in Betrieb genommen. 8 km der 32 km langen Hochspannungsleitung zwischen Turbigo und Rho (Italien) wurden verkabelt und 2006 in Betrieb genommen.

Bauzeit und Bautechnik
Die Bauzeit hängt im Wesentlichen vom Untergrundmaterial und den erforderlichen Tiefbauarbeiten ab. Das Unterqueren von Straßen und von besonders geschützten Gebieten geschieht durch aufwändige Verfahren (Bohrung oder Dükerung).

Zuverlässigkeit
Einmal verlegt, sind Erdkabel grundsätzlich wartungsfrei. Nur externe Einflüsse könnten das Kabel beschädigen. Im günstigen Fall, bei dem der Netzbetreiber Ersatzkabel und Muffen vorrätig hat, muss von einer Reparaturzeit von einem Monat ausgegangen werden. Eine neuere Studie von Eurelectric zeigt, dass Kabel deutlich seltener als Freileitungen beschädigt werden - insbesondere, weil Erdkabel weniger für ungünstige Witterung anfällig sind.

Verfügbarkeit
In den Jahren 2004 und 2005 wurden weltweit 12 Systeme (400 kV) installiert. Die Verfügbarkeit hängt wesentlich von der Entwicklung der internationalen Nachfrage und den Produktionskapazitäten ab. Die Kabelhersteller haben in der Vergangenheit ihre Produktionskapazitäten im Höchstspannungsbereich reduziert. Derzeit übersteigt die weltweite Nachfrage die Herstellerkapazitäten.
Da Kabelsysteme besonders auch im Offshore-Bereich verstärkt zum Einsatz kommen, ist hier mit anhaltenden Kapazitätsproblemen zu rechnen.

Forschungsbedarf
Kein Forschungsbedarf erkennbar. Die Technik ist grundsätzlich ausgereift.




Auswirkungen auf die Umwelt und die Menschen

Elektromagnetische Wirkung
Ein elektrisches Feld entsteht nur zwischen Leiter und dem Schirm. Das magnetische Feld schwächt sich mit der Entfernung schneller ab als bei Freileitungen. Das Magnetfeld eines Erdkabels ist im Abstand von 1 Meter über dem Boden höher als
direkt unter einer entsprechenden Freileitung. Jedoch fällt das Feld schnell zur Seite des Kabels hin ab, und schon 2 Meter von der Mittellinie des Kabels entfernt beträgt es weniger als 1 Mikrotesla. Das magnetische Feld unmittelbar über dem Kabel kann durch bauliche Maßnahmen abgeschirmt werden. Dies ist dann erforderlich, wenn sich z.B. ein Wohnhaus unmittelbar über dem Kabelschacht befindet. Die Abschirmung kann durch Verlegung „amagnetischer“ Stahlplatten erreicht werden.

Flächenbelastung
Für eine Übertragung von 3000 MW (= 9 Einleiterkabel) sind drei jeweils 1m breite Gräben im Abstand von 5 m erforderlich. Dadurch wird eine etwa 20 m breite Trasse notwendig sein. In der Bauzeit wird eine zusätzliche Fläche genutzt, um den Bodenaushub von 4,5 Kubikmeter pro Meter abzulagern und die schweren Kabel in Magerbeton einzubauen. Die Kabel sind maximal 900 m lang. Eine Kabeltrommel wiegt ca. 40 t, so dass ein ausreichend tragfähiger Untergrund (eventuell eine Baustraße) erforderlich ist, um die schweren Maschinen einsetzen zu können.

Ökologische Auswirkungen
Eine Bodenaustrocknung im Nahbereich ist durch die Wärmeabstrahlung möglich. Man schätzt, dass sich die Oberfläche direkt über dem Kabelgraben unter extremen Einsatzbedingungen um ca. 2 ºC erwärmen kann. Der Kabeleinbau erfordert erhebliche Eingriffe in den Naturhaushalt, da der Baustellenbereich bis zu 30 Meter breit sein muss. Die Kabel sind in speziellem Verlegmaterial zu verlegen und zusätzlich durch Abdeckungen zu schützen. Die Trasse ist dauerhaft zu unterhalten und von tiefwurzelndem Bewuchs freizuhalten. Bei hohem Grundwasserstand sind Spundwände zu setzen und der Baubereich zu entwässern. Nach Beendigung der Bauarbeiten ist im Trassenbereich der ursprüngliche ökologische Zustand nicht wieder herstellbar.

Landschaftsbildbeeinträchtigung
Erdkabel müssen jederzeit zugänglich bleiben. Der Verlegebereich muss frei bleiben von tief wurzelndem Bewuchs. Eine Erdkabel-Trasse ist also grundsätzlich noch wahrnehmbar und würde in einem Waldgebiet auch zu einer optischen Zerschneidung des Landschaftsbilds führen. In Feldern, Wiesen und offenen, weiten Landschaften hingegen wird der Verlauf der Kabeltrasse schon ein Jahr nach Beendigung der Arbeiten nicht mehr sichtbar sein.




Wirtschaftlichkeit

Investitionskosten
Abhängig von der gewählten technischen Ausstattung sowie der Bodenbeschaffenheit, sind die Installationskosten um den Faktor 4 bis 10 höher als für die Errichtung einer vergleichbaren Freileitung. Die Verlegekosten machen etwa 40% der Gesamtkosten aus. Jüngste Studien zeigen, dass je nach Einzelfall die Kostenunterschiede über die Lebensdauer der Kabel bzw. Freileitungen hinweg bis auf einen Faktor des zwei – bis fünffachen fallen können.

Betriebskosten
Die Wartungskosten sind etwa um die Hälfte geringer als bei einer Freileitung und betragen etwa 1000 Euro pro Kilometer und Jahr. Die Stromverlustkosten können - abhängig von der tatsächlichen Übertragungsleistung – bis zu 68.000 Euro pro Kilometer und Jahr betragen und liegen damit erheblich niedriger als bei Freileitungen.

Kostensenkungspotenzial bei der Kabelherstellung
Gering, da die Kabelkosten durch den börsennotierten Rohstoffpreis und nicht durch die Fortschritte bei der Automatisierung der Herstellung entstehen.




Fotos zu den VPE-Kabeln


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Das Copyright für die Fotos liegt beim Verband der europäischen Kabelhersteller "Europacable".



© 2017 - Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz

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