Erdkabel Erdkabel ––Auswirkungen Auswirkungenauf aufdas dasSchutzgut SchutzgutBoden Boden––
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1. Betroffenheit des Bodens bei Erdkabeln – Wirkfaktoren und Einflussfaktoren – 2. Volumenbetroffenheit 3. Erwärmung 4. Bauzeitenplanung 5. Fazit Dr. Norbert Feldwisch Vizepräsident Bundesverband Boden e.V. http://www.bvboden.de Ingenieurbüro Feldwisch www.ingenieurbuero-feldwisch.de 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden
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1. Betroffenheit der Böden
Wirkfaktoren: - Versiegelung - mechanische Belastungen (Befahrung, Lagerung etc.) - Auf-/Einbringen von Bodenmaterial in eine durchwurzelbare Bodenschicht - Bodenerosion - Dränwirkung - Stoffeinträge - Erwärmung
Minderungs-/ Vermeidungsmaßnahmen
±
–
Wirkungen
Empfindlichkeiten: - Eigenart (besonders schutzwürdige Böden) - Verdichtung - Entwässerung - Erodierbarkeit - Empf. gegen Stoffeinträge - Empf. gegen Erwärmung
Bauzeiten / Bodenfeuchte*
Beeinträchtigungen natürlicher Bodenfunktionen, Grundwasser oder Oberflächengewässer + Flächengröße + Bodenvolumen
* Bauzeitenplanung Konflikt mit Zielsetzungen des Naturschutzes möglich! Bevorzugte Bauzeiten: - Naturschutz: außerhalb Brutzeiten / Vegetationsperiode - Bodenschutz: (Mai) April –Oktober (November)
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Fachbeitrag Boden zu Linienbaustellen Verlauf einer Linienbaustelle (Erdkabel 320 kV HGÜ-Leitung ALEGrO)
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Untersuchungskorridor ALEGrO mit Bodenkarte
Leistungen des Fachbeitrags Bodenschutz: Erfassen und Bewerten von … – schutzwürdigen Böden / Bodendenkmälern – verdichtungsempfindlichen Böden – vernässten Böden / Dränflächen – Böden mit Substratwechsel im Unterboden – Schadstoffbelastungen/Altlasten/Kampfmittel – Baugrund und Eignung für Flüssigboden – Vermeidungs- und Minderungsmaßnahmen – Verbleibende Beeinträchtigungen Fazit 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 deutlich in Wiesbaden größer als für Freileitungen! Planungsaufwand für Erdkabel
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Trassenquerschnitt – 320 kV HGÜ ALEGrO (1 GW Übertragsleistung)
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
Baugrube Muffenverbindung 380 KV-Leitung (Wechselstrom)
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
Mischplatz „Flüssigboden“
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Baustellenimpressionen Erdkabel-Baustelle
Kleinflächiges, überdecktes Niedermoor im Trassenverlauf keine (vollzugspraktischen) Schutzmaßnahmen möglich Verlust © Ingenieurbüro Feldwisch 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden
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2. Volumenbetroffenheit HGÜ ALEGrO Erdkabel Aushubvolumen für ca. 35 km Grabenverlegung 1. Oberbodenabtrag – 0,35 m Oberbodenmächtigkeit – 20,0 m Baubedarfsfläche ohne Mietenfläche für Oberboden 7,0 m³ Aushub je lfd. Meter bzw. ca. 245.000 m³ 2. Graben (Unterboden / Untergrund) – 2,15 m Grabensohle uGOK 1,80 m mächtig – 1,50 m Sohlbreite – 5,00 m obere Grabenbreite (Oberkante Unterboden) 5,9 m³ Aushub je lfd. Meter bzw. ca. 205.000 m³ (Hinweis: Kalkulationen ohne Aufweitungen für Muffenbauwerke, Sonderbaustellen und Auflockerungen durch Aushub.)
HGÜ ALEGrO fiktiv Freileitung Aushubvolumen für 35 km Strecke vereinfachte Annahmen: alle 400 m ein Plattenfundament mit den Maßen 12x12 m (Baugrube 16x16x2,2 m = 256 m² bzw. 563 m³) 1. Oberbodenabtrag – 0,35 m Oberbodenmächtigkeit 90 m³ Aushub je Maststandort bzw. ca. 7.900 m³ 2. Unterboden / Untergrund – 1,85 m bis Grabensohle 473 m³ Aushub je Maststandort bzw. ca. 41.400 m³ (Hinweis: Kalkulationen vereinfacht und ohne technische Klärung, welche Fundamentmaße und Mastabstände tatsächlich für eine fiktive/alternative Freileitung benötigt würden sowie ohne Berücksichtigung von ggf. kürzerer Trassenführung, weil Querriegel überspannt und nicht umfahren werden müssten.)
Ungefähres Verhältnis der Aushubvolumina 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden Erdkabel 450.000 m³ : Freileitung 49.300 m³ bzw. 9
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Trassenquerschnitt – 380 kV AC „Raesfeld“(3600 MVA Übertragsleistung)
Dimensionen – Trassenlänge ca. 3,5 km – 41,5 m breite Baubedarfsfläche – 2 mal 5,5 m breite Grabensohle = 11 m – 2,15 m Aushubtiefe = Grabensohle ca. 28 m³ Grabenaushub je lfd. Meter (inkl. Oberboden) (zum Vergleich ALEGrO: ca. 13 m³/m, allerdings bei „nur“ 1 GW) 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden
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Trassenquerschnitt – Vorrangfall HGÜ-Erdverkabelung nach Rekultivierung im Betrieb
Annahmen / Dimensionen – 500 kV, 2 Kabel je Pol mit Neutralleiter – MI-Kabel mit 2 GW oder VPE-Kabel mit 4 GW – 7,00 m breite Grabensohle – 2,15 m Aushubtiefe = Grabensohle ca. 19 m³ Grabenaushub je lfd. Meter (inkl. Oberboden) (zum Vergleich ALEGrO: ca. 13 m³/m, allerdings bei „nur“ 1 GW) 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden
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Schlussfolgerungen zur Volumenbetroffenheit – Vergleich Erdkabel mit Freileitung – • Übertragungsleistung und AC/DC-Technik entscheidend • Erdverkabelung beansprucht deutlich mehr Boden-/Aushubvolumen als die technisch mindestens gleichwertige Freileitung AC-Technik: ca. 20-30:1 (Erdkabel : Freileitung) DC-Technik: ca. 10-20:1 (Erdkabel : Freileitung) • Wahrscheinlichkeit von erheblichen Bodenbeeinträchtigungen steigt u. a. mit dem Aushubvolumen Erdverkabelungen sind aus Sicht des Bodenschutzes ungünstiger als Freileitungen
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3. Erwärmung In einem Gutachten der Universität Freiburg (Prof. Trüby) werden Temperaturzunahmen im Vergleich zur Nullvariante bei 40 °C Außentemperatur eines Kabelsystems, das in 152 cm Bodentiefe liegt, angeben von + maximal ca. 4 Kelvin (K) in 10 cm Tiefe + maximal ca. 5 K in 20 cm Tiefe + maximal ca. 6 K in 40 cm Tiefe + maximal ca. 15 K in 105 cm Tiefe + maximal ca. 25 K in 145 cm Tiefe Höhere Kabeltemperaturen bewirkten auch höhere Temperaturzunahmen im Boden. Ab 1 m Tiefe ist im Regelbetrieb eines AC-Höchstspannungs-Erdkabels mit Temperaturen über 20 °C zu rechnen.
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Mögliche Auswirkungen auf das Bodenleben: • Gesamtes Edaphon bis zu 25 t/ha, davon 1 bis 3 t Regenwürmer (Vergleich: Bei einer nachhaltigen Rinderhaltung können auf 1 ha Grünland rund 1,5 Großvieheinheiten (= 750 kg Lebendgewicht) gehalten werden.)
• Tiefgrabende Regenwurmarten als Schlüsselarten für das Edaphon insbesondere Lumbricus terrestris, aber auch Aporrectodea longa, Lumbricus polyphemus, Dendrobaena platyura Wohnhöhlen bis > 3 m Tiefe und insofern im Bereich der Bodenerwärmung durch Erdkabel optimale Bodentemperaturbereich zwischen 10 bis 15 °C (Römbke et al. 1996) Lumbricus terrestris: 100 % Mortalität im Juvenilstadium ab 25 °C Bodentemperatur (Daniel 1990) mögliche Austrocknung des Bodens ab 15 K bei Dauerlast und 25 K bei zyklischen Belastungen in grundwasserfernen Bodenschichten (BfN 2009) Fazit: Bedeutsame Beeinträchtigungen des Bodenlebens sind bei Erdkabeln sehr wahrscheinlich, derzeit aber noch nicht abschließend bewertbar.
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4. Bauzeitenplanung Bodenfeuchte / Verdichtungsempfindlichkeit ist vorhersehbar. Beispiel: Auswertung langjähriger Klimadatenreihen aus Sachsen (1993-2013)
Januar
Dezember
Info! Im Winterhalbjahr ist i. d. R. mit zu nassen Böden zu rechnen! 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden Bauzeitenplanung außerhalb vernässter Monate!
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Gut geplant (Terminarbeit Bahnquerung im Sommerhalbjahr) …
Sauglanzen zur Trockenlegung der Pressgrube
Befahrungsspuren Wasserhaltung / Dränung (unvermeidbar)
… und trotzdem „abgesoffen“! (300 mm Niederschlag im Juni). 14. CIGRE/CIRED-Informationsveranstaltung am 24.10.2016 in Wiesbaden
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5. Fazit 1. Erdkabel sind mit erheblich größeren potenziellen Bodenbeeinträchtigungen verbunden als Freileitungen. Insofern sind Freileitungen aus Sicht des Boden-/Gewässerschutzes zu bevorzugen. 2. Potenzielle Beeinträchtigungen (vermehrt bei der Erdverkabelung) … … Bodenverdichtungen (Fahrtrasse, Mischplätze, Graben) … Bodenerwärmungen Bodenbiologie (z. B. Verdrängung von Schlüsselarten wie tiefgrabenden Regenwurmarten) … Pflanzenwachstum (landwirtschaftlicher Ertrag) … Eigenart der Böden (natürliche Schichtung, Archivfunktionen) 3. Beeinträchtigungen können begrenzt, aber nicht vollständig vermieden werden. 4. Besondere Betroffenheit des Bodens macht eine Bodenkundliche Baubegleitung nötig (Fachveröffentlichungen siehe folgende Seite).
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Veröffentlichungen zur Baubegleitung (Auswahl) Leitfaden “Bodenkundliche Baubegleitung”, Bundesverband Boden e. V. (Erich Schmidt Verlag)
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Feldwisch, N. (2012): Vorsorgender Bodenschutz bei Baumaßnahmen zur Verbesserung der Gewässerstruktur und der Durchgängigkeit. Schriftenreihe: Böden und Bodenschutz in Hessen. Heft 10.
http://www.hlug.d e/fileadmin/dokume nte/boden/heft10. pdf Folie 22
Schrift “Umweltbaubegleitung”, 2012 Ausschuss der Verbände und Kammern der Ingenieure und Architekten für die Honorarordnung e.V. – AHO
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Merkblatt „Ökologische Baubegleitung …“. DWA – Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.
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DVGW G 451 (M) Bodenschutz bei Planung und Errichtung von Gastransportleitungen
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Arbeitshilfen aus Hessen, Veröffentlichungen in Vorbereitung
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http://www.ingenieurbuero-feldwisch.de Nachhaltige Landentwicklung | Bodenschutz | Gewässerschutz | Landwirtschaft
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