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Erdkabel

Energiewende: Das bedeuten die Erdkabel für den Acker

Erdkabel bedeuten einen großen Eingriff in den Boden.
am Freitag, 19.08.2022 - 05:00 (1 Kommentar)

Die Stromtrassen, die die Energiewende möglich machen, verlaufen fast immer durch Äcker. So wirkt sich der Bau aus.

Immer mehr Windräder drehen sich an den norddeutschen Küsten. Doch irgendwie muss der Strom die energiehungrigen Industriestandorte im Ruhrgebiet und in den süddeutschen Bundesländern erreichen. In Deutschland sollen die sogenannten Stromautobahnen (Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen) vorrangig als Erdkabel gebaut werden.

Die notwendigen Kabeltrassen verlaufen zum Leidwesen vieler Landwirte fast immer unter Äckern, auch weil die  Entschädigungen für Waldbesitzer höher wären. Ohne Eingriffe in den Boden funktioniert der Bau der Erdkabel aber nicht. Gerade im nord- und westdeutschen Raum sind viele Stromautobahnen geplant oder bereits im Bau. Viele Landwirte sorgen sich, was das für ihren Acker bedeutet.

Wie wirkt sich der Bau der Erdkabel auf den Boden aus?

Dr. Christian Ahl, Universität Göttingen

Bodenkundler Dr. Christian Ahl von der Universität Göttingen hat Versuche zum Einfluss der Kabel auf dem Versuchsbetrieb Reinshof im Auftrag der Tennet GmbH, durchgeführt und den weiteren Leitungsbau des Netzbetreibers Tennet im Raum Südniedersachsen mitbegleitet. Bereits im Bau ist dort eine 380-kV-Drehstromleitung, die zwischen Wahle und Mecklar verläuft, mit zwei Erdkabelabschnitten. Demnächst folgt die 500 kV-Höchstspannung-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) SüdLink.

„Die Kabel werden in 1,60 m Tiefe verlegt“, erklärt Ahl. „Der Kabelgraben ist etwa 25 m breit. Insgesamt – mit Ablageflächen für die ausgehobenen Bodenschichten und Baustrasse - wird eine Breite von 50 m Boden beeinträchtigt.“ Bei Wechselstromleitungen werden die von den Freileitungen kommenden Stromkabel (2 x 3 Kabel) an der Kabelübergabestation Freileitung auf Erdkabel auf die 12 Kabelstränge. Für den Ersatz einer 380-kV-Drehstromfreileitung ist in der Regel aufgrund der geringeren Übertragungskapazität je Leitungssystem jeweils die doppelte Anzahl von Kabelsystemen notwendig. Um für die Kabel im Boden die gleiche Leistung zu erzielen, wird daher die doppelte Leitungszahlverlegt als bei einer Freileitung. Bei Wechselstromkabeln sind das 12 Leitungsrohre. Gleichstromleitungen (z.B. Südlink) benötigen weniger Erdkabel, daher sind die Trassen schmaler.

Wie stark erwärmen sich die Böden durch Stromtrassen?

Bau der Versuchs-Stromtrasse auf dem Reinshof, 2019

Die Betriebssimulation in Göttingen erfolgte zum einen über eine Beheizung (mittels Heizbändern in den verlegten Leerrohren), die laut Ahl in ihren thermischen Eigenschaften der Verlustleistung realer 380-kV-AC-Erdkabelanlagen entspricht. Zum anderen wurden die reinen Bauauswirkungen erfasst. Die Leistung der Beheizung lässt sich zwischen 12 und 46 Watt pro Meter einstellen, die den realen Bedingungen entsprechende Leistung beträgt, 12 W/m. Auf der Außenseite der Leitung können so lokal Temperaturen von 50 bis 60 °C entstehen.

Ziel beim Leitungsbau ist, die Ausbreitung der Wärme zu begrenzen. Durch die Verdunstungskühlung beträgt die Erwärmung im Ackerbodenhorizont aber nur noch etwa 2 °C. Signifikante Auswirkungen auf den Boden oder Unterschiede bei den Erträgen ließen sich auf dem Reinshof bei Göttingen nicht feststellen. In den Versuchsparzellen wurden Weizen (2019/20) und Hafer (2021) und wieder Weizen (2021/22) angebaut.

Neben dem Normalfall mit 2 °C Erwärmung haben die Göttinger Wissenschaftler auch den (n-1)-Fall getestet. Das bedeutet, dass etwa ein Kabelübertragungsstrand durch Schäden ausfällt. In diesem Notfall müssen die anderen Leitungen die Leistung kompensieren, die Leistung pro Meter Kabel steigt auf bis zu 23 Watt/m. „Das macht sich dann auch im Oberboden bemerkbar“, erklärt Ahl. „Der Boden wird bis zu 7 °C wärmer. Ein solcher Zustand hält laut Ahl aber nur temporär an, bis der Netzbetreiber den Schaden behoben hat.

Spielt Bodenschutz beim Bau der Stromtrassen eine Rolle?

Verlegung der Leerrohre am Reinshof, 2019

Ob sich die Ergebnisse auf den Göttinger Lößlehmstandorten auf andere Standorte übertragbar sind, ist aber noch nicht abschließend geklärt. Aber auch die Betreiber anderer großer Stromtrassen, etwa Amprion bei der Leitung Nord A, lassen den Trassenbau wissenschaftlich begleiten. Ahl geht davon aus, dass die Erwärmung im Bereich der Gleichstromtrassen kleiner als bei den Wechselstromleitungen ausfällt. Die Trassen seien kleiner und die Wärmeabgabe geringer, da bei Gleichstrom keine Blindleistung anfällt. In diesem Bereich gebe es aber noch weniger bodenkundliche Untersuchungen. Auch der Bau der Trasse selbst ist ein großer Eingriff in den Boden.

Um den Schaden so gering wie möglich zu halten, ist laut Ahl heute aber eine bodenkundliche Baubegleitung und auch ein Bodenschutzkonzept Standard beim Bau der Trassen. Dabei sind Ingenieursbüros und oft auch Wissenschaftler involviert. Strenge Vorschriften gebe es, um Schadverdichtungen zu vermeiden. Je nach Kontaktflächendruck dürfe beim Bau nicht jedes Fahrzeug das Feld befahren. Ein Auto mit Straßenbereifung gilt etwa als verdichtungsgefährdend und darf nur auf den Acker, sofern Stahlplatten verlegt sind.

Das zuständige Ingenieurbüro ermittelt außerdem die Bodenfeuchte mithilfe von elektrischen Bodenfeuchtemessern bis in eine Tiefe von 1,20 m. An feuchten Tagen kann es sogar zu einem Baustopp kommen. „Die Baufirmen kennen sich damit aus. Sie wissen, dass es immer wieder Tage geben kann, an denen nicht gebaut werden darf und planen das in den Bau von vorneherein mit ein“, erklärt Ahl.

Wie funktioniert die Rekultivierung der Böden?

Nach dem Ende des Trassenbaus werden die Bodenhorizonte möglichst passend wieder aufgetragen. Es folgt eine Rekultivierungsphase von etwa zwei bis drei Jahren. In dieser Zeit werden tiefwurzelnde Kulturen wie etwa die Luzerne oder verschiedene Kleearten angebaut. „Die Luzerne erreicht unserer Erfahrung nach, schnell wieder Tiefen bis 1,60 m. Die Regenwürmer kehren erst nach zwei bis drei Jahren in den Boden zurück“, sagt Ahl. Kurzumtriebsplantagen sind nach Inbetriebnahme verboten, da die Wurzeln die Kultur stören könnten. Ansonsten gibt es beim Anbau keine Einschränkungen.

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