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In luftiger Höhe oder unter der Erde

Mit Hightech-Kabeln lässt sich die Übertragungskapazität von Stromtrassen vervielfachen

Europas Stromnetze müssen leistungsfähiger werden. Doch ihr Ausbau stockt – auch weil sich vielerorts Bürger gegen den Bau neuer Trassen wehren. Erdkabel und andere technische Innovationen können Abhilfe schaffen – vor allem wenn bestehende Leitungen einfach mit höherer Übertragungsleistung „aufgerüstet“ werden. In Teil 4 der Serie Netzausbau beleuchten wir die technische Seite des Netzausbaus und zeigen, wie kompakte Trassen, Erdkabel und Supraleiter helfen, den Netzausbau mit Rücksicht auf Menschen und Natur zu beschleunigen.

Besonders hübsch findet sie wohl kaum jemand. Im Gegenteil: Für viele Menschen verschandeln Hochspannungsleitungen sogar das Landschaftsbild. Zudem dürfen sie nur mit gewissem Abstand zu Wohngebäuden errichtet werden: Zum einen, weil die elektromagnetische Strahlung in hohen und dauerhaften Dosen als gesundheitsschädlich gilt. Zum anderen werden die Geräusche, die Hochspannungsleitungen insbesondere bei hoher Luftfeuchtigkeit erzeugen, als belästigend empfunden.

Gerade in dicht besiedelten Gegenden wie etwa Nordrhein-Westfalen, Südost- und Nordwestengland oder den Niederlanden ist es daher gar nicht so einfach, überhaupt noch passende Korridore zu finden. Deshalb – und natürlich, weil es kostengünstiger ist – setzen Übertragungsnetzbetreiber vermehrt darauf, bestehende Trassen für größere Strommengen zu nutzen. Und auch neue Leitungen werden mit größeren Übertragungskapazitäten geplant als bisher. Denn: Je mehr Strom auf einer einzelnen Stromautobahn fließt, desto weniger neue Autobahnen werden benötigt.

Mehr Strom, höhere Temperatur, größere Abstände

Bei bestehenden Trassen können die Masten oft stehen bleiben, ausgetauscht wird lediglich die Beseilung, also die Stromleitungen selbst. So wird aus einer Hochspannungsleitung mit 110 oder 220 Kilovolt (kV) eine 380-kV-Höchstspannungsleitung.

Teilweise kommen dafür Hochtemperaturleiterseile mit Kohlefaser- oder Keramikkernen zum Einsatz. Statt der normalen 80 Grad Celsius halten diese einer dauerhaften Betriebstemperatur von 200 Grad stand, ohne dass sie durchhängen. Dies wäre nämlich je nach Höhe der Masten ein Problem. Der Nachteil: Der Stromverlust, der bei fast jeder Stromübertragung entsteht, steigt mit der Betriebstemperatur.

Doch selbst wenn neue Masten gebaut werden müssen, kann sich das lohnen. Anstelle der altbekannten Gitterkonstruktionen probieren die Übertragungsnetzbetreiber europaweit Vollwandmasten aus. Sie sind zwar etwas teurer, aber deutlich kompakter, sodass sie optisch viel weniger auffallen.

Im Allgemeinen ist die Akzeptanz solcher Projekte in der Bevölkerung deutlich höher als der Bau ganz neuer Leitungen. Ganz unproblematisch ist das „Aufrüsten“ bestehender Trassen allerdings nicht. Denn mit der Strommenge – genauer: der Spannung – steigen auch Intensität und Ausmaß von Lärm und Strahlung. Je nachdem genügt dann der ursprünglich gewählte Mindestabstand zu den nächsten Häusern nicht mehr. Die Folge: Die Netzbetreiber müssen Alternativen finden.

Eine Lösung liegt unter der Erde

Genau damit begründet zum Beispiel die „Initiative Pro Erdkabel NRW“ Forderungen, Höchstspannungsleitungen unterirdisch zu verlegen. Die Strahlung direkt über Erdkabeln ist zwar höher als unter Freileitungen, schon wenige Meter daneben aber deutlich niedriger.

Tatsächlich verläuft bereits heute ein Großteil der Stromnetze in Europa unterirdisch. Doch das sind fast ausschließlich die Niederspannungs- und Verteilnetze. Die riesigen Stahlgittermasten tragen fast immer Hoch- und Höchstspannungsleitungen mit Spannungen zwischen 110 und 400 kV. Doch nun sollen auch diese Stromautobahnen vermehrt im Boden verlegt werden.

Das Höchstspannungserdkabel im Raesfeld ist eines der ersten seiner Art in Europa. Es ist einer von insgesamt drei unterirdischen Abschnitten der Trasse, die den Stromkonverter im niedersächsischen Dörpen-West mit einer Umspannanlage in Wesel verbindet. In Dörpen kommt Gleichstrom aus Offshore-Windanlagen an, von dort aus fließt er als Wechselstrom weiter, bis er in die Verteilnetze am Niederrhein eingespeist wird. Wenn die gesamte Trasse fertig ist, sollen hier mehr als drei Gigawatt (GW) durchfließen – genug um etwa drei Millionen Menschen mit Strom zu versorgen.

Erdkabel sind kein Allheilmittel

Wie in Raesfeld haben sich auch in anderen Orten Bürgerinitiativen durchgesetzt, aber nicht jeder ist mit dieser Art von Lösung glücklich. Für viele Landwirte, unter deren Nutzflächen das Erdkabel verläuft, ist es ein schwacher Trost, dass sie während der Bauzeit und der dreijährigen Rekultivierungsphase für Ernteausfälle entschädigt werden. Sie fürchten, dass der Boden durch die Wärmeentwicklung schneller austrocknet. Bei diesem Punkt gibt es aber leichte Entwarnung: Erste Messungen aus dem Testbetrieb, der in Raesfeld seit 2016 läuft, zeigen, dass die Bodenerwärmung deutlich unter den Erwartungen liegt.

Doch auch der Übertragungsnetzbetreiber Amprion, der die Trasse baut, bleibt skeptisch: Denn Erdkabel kosten drei bis zehn Mal so viel wie eine Freileitung. Präziser: Nicht die Kabel, sondern die Tiefbauarbeiten.

Schon die Vorarbeiten sind bei Erdkabeln wesentlich aufwendiger, da in viel kürzeren Abständen metertiefe Bodenproben genommen werden müssen als bei Freileitungen. Dann werden die Böden Schicht für Schicht abgetragen, um sie später in umgekehrter Reihenfolge wieder aufzutragen. Und wenn Straßen oder Gewässer untertunnelt werden müssen, steigt der Preis noch deutlich stärker.

In Raesfeld zog sich die Baustelle rund 40 Meter breit am Ort vorbei: „Man hatte das Gefühl, es wird eine Autobahn rund um Raesfeld gebaut“, sagte Bürgermeister Andreas Grotendorst damals der (deutschen) Wochenzeitung „Die Zeit“. Am Ende bleibt ein 24 Meter breiter Korridor, auf dem keine Bäume wachsen dürfen, weil Wurzeln das Kabel beschädigen könnten.

Für Anwohner dürften sich diese Unannehmlichkeiten langfristig auszahlen. Nicht so für den Netzbetreiber. Denn auch Wartungs- und Reparaturarbeiten sind komplizierter als bei Freileitungen. Eine Störung zu beheben, könnte drei bis vier Wochen dauern, schätzt man bei Amprion. Freileitungen können für gewöhnlich noch am selben Tag repariert werden. Klar ist deshalb, Erdkabel sind nicht nur im Sinne der Kosten, sondern auch der Versorgungssicherheit nur in Ausnahmen sinnvoll.

UItranet und Supraleiter

Als lohnend erachtet wird dieser Aufwand insbesondere bei Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen, kurz HGÜ-Leitungen. Sie sollen laut deutscher Bundesnetzagentur künftig bevorzugt als Erdkabel gebaut werden.

HGÜ-Leitungen führen Gleichstrom anstelle des sonst üblichen Wechselstroms. Der Vorteil: Es können größere Strommengen übertragen werden. Der Nachteil: Der Strom muss an beiden Enden der HGÜ-Leitungen umgewandelt werden, denn produziert und verbraucht wird fast ausschließlich Wechselstrom. Die dafür notwendigen Stromkonverter sind teuer. Daher lohnen sich HGÜ-Leitungen nur, um Strecken von mindestens 100 Kilometer zu überbrücken.

Fast ausschließlich als Erdkabel können sogenannte Supraleiter gebaut werden. Diese können noch einmal deutlich mehr Leistung übertragen als HGÜ-Leitungen und verbrauchen daher bei gleicher Leistung weniger Fläche. Ihre besondere Leitfähigkeit verdanken sie extrem niedrigen Temperaturen: Je nach Bauart müssen sie auf bis zu -253 Grad Celsius heruntergekühlt werden. Und das ist unter der Erde deutlich einfacher als in luftiger Höhe. Bisher sind allerdings noch keine Supraleiter geplant. Doch die Technologie scheint kurz vor der Marktreife zu stehen. Zu den weltweiten Supraleiter-Pionieren gehört übrigens RWE mit einem Pilotprojekt am Stammsitz in Essen.

Was genau es damit auf sich hat, zeigen wir in der nächsten Folge der Serie „Netzausbau“. Dann werfen wir einen Blick in die Zukunft und sehen uns an, welche Innovationen den Netzausbau künftig vorantreiben könnten.

Bildnachweis: Amprion

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