Technik

Bei der Diskussion um den Netzausbau geht es häufig um die Frage nach der besseren Technik. Sowohl Freileitungen als auch Erdkabel haben Vor- und Nach­teile in Bau und Betrieb. Bei der Abwägung spielen Umweltaspekte eine Rolle, aber auch die Versorgungssicherheit und nicht zuletzt die Kosten. Die Ent­schei­dung, ob eine Freileitung gebaut oder ein Erdkabel gelegt werden soll, kann nur nach sorgfältiger Prüfung dieser Aspekte und je nach den örtlichen Gegeben­heiten getroffen werden.

zwei Menschen arbeiten in einem Freileitungsmast. Foto: Bundesnetzagentur

Spannungsebenen

Wechselstrom wird auf unterschiedlichen Spannungsebenen transportiert:

  • Zum Bereich der Niederspannung gehören etwa die 230 Volt, die im Haushalt an der Steckdose anliegen. Auf dieser Spannungsebene wird die Energie über kurze Strecken verteilt.
  • Die Mittelspannung beginnt bei mehr als 1.000 Volt. Sie dient der Verteilung über Strecken von einigen Kilometern bis um die 100 Kilometer, vor allem in ländlichen Gebieten.
  • Bei einer Spannung größer als 60 Kilovolt (= 60.000 Volt) spricht man von Hoch­spannung. Das üblicherweise mit 110 Kilovolt betriebene Hochspannungs­netz sorgt für die Grobverteilung von Energie in verschiedene Regionen und Ballungs­zentren sowie in Industriestandorte.
  • Das Höchstspannungsnetz wird meist mit 380 Kilovolt betrieben, zum Teil auch mit 220 Kilovolt. Höhere Spannungen sind ebenfalls möglich. Auf dieser Spannungs­ebene wird die Energie über weite Strecken großräumig übertragen. Daher wird es auch Übertragungsnetz genannt. Große Energieerzeuger (zum Beispiel Kraftwerke und Windparks) sind so mit den Lastzentren verbunden. Über das Höchstspannungsnetz sind auch die Netze angrenzender Länder mit dem deutschen Netz verbunden.

Gleichstrom wird im Übertragungsnetz nur in sehr hohen Spannungsebenen und über große Entfernungen transportiert. Man spricht dabei von Hochspannungs­gleichstrom­übertragung (HGÜ).

Freileitungen

Zur Stromübertragung auf der Hoch- und Höchstspannungsebene setzt man weltweit überwiegend Freileitungen ein. Diese lassen sich vergleichsweise kosten­günstig und schnell errichten. Außerdem verfügen sie über eine hohe Übertragungs­leistung. Von Vorteil ist auch, dass die Leiterseile von Luft umgeben sind: Die Wärme, die durch den Stromfluss im Leiter entsteht, kann so leicht abgegeben werden. Die Masten können mehr als 300 Meter weit auseinander stehen – zum Teil sogar deutlich mehr. So wird am Boden nur wenig Fläche verbraucht.

Ein Nachteil der Freileitung ist der optische Eindruck: Die Leiterseile und vor allem die hohen Masten können das Landschaftsbild erheblich verändern. Zudem be­steht die Gefahr, dass Vögel die Leitungen übersehen und mit ihnen zusammen­prallen.

Erdkabel

Erdkabel für die Stromübertragung sind weit verbreitet – allerdings fast aus­schließ­lich in den regionalen Verteilernetzen der Nieder- und Mittelspannung. Im Bereich der Hochspannung nimmt die Erdverkabelung zu, zum Beispiel in Dänemark. Ver­gleichs­weise neu ist die Verwendung von Erdkabeln dagegen im Bereich der Höchst­spannung.

Der Einsatz von Erdkabeln in überregionalen Übertragungsnetzen, die große Strom­mengen über weite Distanzen transportieren, bringt neue technische Heraus­forder­ungen mit sich.

So besteht beispielsweise ein Problem bei der Wärmeableitung. Da das Kabel von Erde umgeben ist, wird die Wärme, die durch die elektrischen Verluste entsteht, nur teilweise abgeführt. Das begrenzt den möglichen Stromfluss und damit die über das Kabel übertragbare Leistung. Bestimmte Kühlmechanismen können diesem Effekt entgegenwirken.

Ein weiteres Problem: Die übertragene elektrische Leistung teilt sich auf in Wirk­leistung und Blindleistung. Nur die Wirkleistung kann in andere Leistungen um­ge­wandelt werden – zum Beispiel, um einen Elektromotor anzutreiben. Je länger aller­dings ein Wechselstrom-Erdkabel ist, desto größer ist der Anteil der nicht nutzbaren Blind­leistung. Ohne zusätzliche Kompensationsmaßnahmen kann ab einer gewissen Länge schließlich gar keine Wirkleistung mehr übertragen werden. Das Kabel ist dann gewissermaßen mit Blindleistung verstopft.

Ein Vorteil von Erdkabeln ist, dass sie sich meist viel harmonischer in die Land­schaft einfügen als Freileitungen. Die Kabel selbst liegen schließlich unsichtbar unter der Erde. Allerdings hinterlässt ihre Verlegung dennoch sichtbare Spuren, zum Beispiel Schneisen durch Waldgebiete.

Die unterirdische Trasse führt auch zu einem großen Aufwand bei notwendigen Reparaturen, denn dabei müssen erst Bagger die Kabel freilegen. Dies wirkt sich auf die Reparaturdauer und damit auch auf die Versorgungssicherheit aus. Weiterhin fehlen ausreichende Untersuchungen über eine mögliche Erwärmung des Bodens und deren Folgen für die Umwelt.

Nicht zuletzt ist die Wahl der richtigen Alternative auch eine Frage des Preises. In der Regel ist eine Erdverkabelung je nach Berechnungsmethode zwei- bis zehnfach teurer als ein Freileitungsbau, was am Ende die Verbraucher belastet.