HGÜ- Erdkabel Erdverkabelung bei Hochspannungs- Gleichstrom-Übertragung (HGÜ)

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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.