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Fachplanung Energie

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Fachplanung Energie. Hochspannungsfreileitung Gasdruckleitung. Hochspannungsleitung. Warum Hochspannung? (Formel, Rechnung, Faustformel, Spannungsebenen) Warum Freileitung statt Erdkabel? Welcher Raumanspruch? Welche Konflikte? Welche Vermeidungsmöglichkeiten?.

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fachplanung energie
Fachplanung Energie
  • Hochspannungsfreileitung
  • Gasdruckleitung

1 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

hochspannungsleitung
Hochspannungsleitung
  • Warum Hochspannung? (Formel, Rechnung, Faustformel, Spannungsebenen)
  • Warum Freileitung statt Erdkabel?
  • Welcher Raumanspruch?
  • Welche Konflikte?
  • Welche Vermeidungsmöglichkeiten?

2 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

strom widerstand und hochspannung
Strom - Widerstand und Hochspannung

„Jede Leitung setzt dem elektrischen Strom einen Widerstand entgegen, der durch elektrische Spannung überwunden werden muss.“

  • Gesetze

I Leistung: P = U x I

II Widerstand: R = U / I oder U = R x I

II in I (Leitungsverlust): Pv= R x I2

Aufgabe:

Kraftwerk liefert 100 MW Leistung bei 20 kV Spannung.

Widerstand der Fernleitung: 3 Ohm. Wie hoch ist Verlust?

    • Bei 20 kV-Kabel?
    • Bei 380 kV-Kabel?

http://uploader.wuerzburg.de/gym-fkg/schule/fachber/physik/lk9799/lk.12/leistung.html

3 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

widerstand und hochspannung ii
Widerstand und Hochspannung II

Leistung: 100 MW

Fernleitung: 3 Ohm

a) Verlustleistung bei 20 kV-Leitung?

b) Verlustleistung bei 380 kV-Leitung?

4 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

spannungsebenen
Spannungsebenen
  • Konsequenz:Widerstand senken, Stromstärke verringern, Spannung erhöhen (transformieren)
  • Regel für Stromtransport: 1 kV je 1 km Netzweg
    • Niederspannung: bis 1.000 V
    • Mittelspannung: > 1.000 V bis 60.000 V
    • Hochspannung: > 60.000 V - 150.000 V
    • Höchstspannung: über 150.000 V (150, 220, 380 kV)
    • Erzeugung: 6.000-21.000 V

Quelle: VDN (Verband der Netzbetreiber), http://www.vdn-berlin.de/stromweg.asp

5 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung strom
Energieverteilung - Strom
  • Erzeugung (6-21 kV)
  • Transport(Übertragungsnetz)

 Höchstspannungsnetz (380, 220 kV)

  • Verteilung(Verteilungsnetz)

- Hochspannungsnetz (110 kV)

- Mittelspannungsnetz (z.B. 20, 10 kV)

- Niederspannungsebene (400 V)

  • Kunde

VDN, EDNA-Glossar, http://www.vdn-berlin.de/energielexikon.asp

Grundzüge des Energiewirtschaftsrechts, Theobald/ Theobald, C.H. Beck-Verlag, 2001

6 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung strom7
Energieverteilung - Strom

7 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung
Energieverteilung

Übertragungsnetzbetreiber - ÜNB:

  • Verbund-EVU (E.ON, EnBW, RWE und VE-T) (=) Eigentümer Höchstspannungsnetze, überregionale Reservevorhaltung, internationaler, regionaler Stromaustausch

Verteilungsnetzbetreiber - VNB:

    • Regional-EVU (REVU) ca. 60 Eigentümer Mittelspannungsnetze, Weiterverteilung, Endkundenbelieferung Erzeugung/Bezug: 20/80
      • Kommunal-EVU ca. 900, Niederspannung Stromverteilung und -Verkauf Erzeugung/Bezug 10/90
  • Konzessionsabgabe als bedeutende Einnahmequelle der Kommunen
  • KonzessionsabgabenVO: http://bundesrecht.juris.de/bundesrecht/kav/gesamt.pdf

8 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung9
Energieverteilung

Karte der Stromnetzbetreiber

Stand 2003

Zum Problem des deutschen Energie-Oligopols:

„...etwa so, als ob alle Autobahnen und Grenzübergänge in der Hand von BMW und VW liegen würden und diese Konzerne per Maut entscheiden könnten, welche Autos zu welchen Kosten fahren“ Harald Schumann, Tsp. 28.8.2005

Ermittlungen gegen 800 Personen wegen EnergiekonzernreisenMünchen - Wegen Reisen auf Kosten von Energiekonzernen ermitteln Staatsanwälte gegen 800 Lokalpolitiker und Manager, berichtet der „Focus“. Betroffen seien Bürgermeister, Stadträte, Verwaltungschefs und Energiemanager. Bisherigen Erkenntnissen zufolge hätten die Konzerne Eon und Thyssen-Gas vor allem Lokalpolitiker mit Aufsichtsratssitzen in kommunalen Stadtwerken durch Reisen, Museumsbesuche und exquisite Essen bei Laune halten wollen. Auch Berliner Parlamentarier sollen betroffen sein. dpa Tsp. 25.3.2007

VDN, http://www.vdn-berlin.de/global/downloads/Publikationen/DatenFakten/Daten+Fakten2004.pdf

http://www.vdn-berlin.de/global/downloads/Publikationen/DatenFakten/Regelzonen2003.pdf

9 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung10

Freileitungs-Mast

110 kV

220 kV

380 kV

Anzahl

121.377

33.447

29.215

Höhe

35 m

45 m

60-75 m

Breite

15 m

22 m

30 m

Abstand lt. A-L

30 m

40 m

50 m

Korridor

75 m

102 m

130 m

Mastabstand

250 m

350 m

450 m

Trassenlänge

35.000

8.100 km

11.616 km

Einfluss BL

2.625 km²

826 km²

1.510 km²

Anteil Bund

0,73 %

0,23 %

0,42 %

Energieverteilung

Flächeninanspruchnahme:

Mittelsp.-Korridore: 0,9 %

82.000 km x 0,04 km = 3.280 km²

20 – 380 kV: 2,3 %

Abstandsleitlinie Bbg s.

http://www.mluv.brandenburg.de/cms/media.php/2318/i_ab_lei.pdf

http://www.htw-dresden.de/pillnitz/zzz_endkntn/stg_lp/windkraft/website/kap_4.htm

http://www.wesertal.de/deutsch/aktuelles/stromnews/lexikon/n.htm

http://www.vdn-berlin.de/daten_und_fakten.asp

http://www.bundesnetzagentur.de

10 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

energieverteilung11
Energieverteilung

unterirdisch, d.h. in Kabelausführung

1993: ca. 64%

2003: ca. 71%

http://www.jenskleemann.de/wissen/bildung/wikipedia/s/st/stromnetz.html

Quelle: VDN, Stand Mai 2002 http://www.vdn-berlin.de/daten_und_fakten.asp

11 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

verbundnetz
Verbundnetz

Trassenlänge: 19.700 km

380 kV: 11.616 km

220 kV: 8.084 km

Quelle: VDN (Verband der Netzbetreiber)

http://www.vdn-berlin.de/global/downloads/Publikationen/DatenFakten/DeutschesNetz2003.pdf

12 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

verbundnetz ausbaubedarf f r ee
Verbundnetz – Ausbaubedarf für EE

Dena-Netzstudie: Ausbaubedarf an Land bis 2015 aufgrund Einspeisung Erneuerbarer Energien: 850 km (5 %) http://www.dena.de/fileadmin/user_upload/Download/Dokumente/Projekte/kraftwerke_netze/netzstudie1/dena-netzstudie_1_zusammenfassung.pdf

13 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

verbundnetz14
Verbundnetz

Quelle: DVG-Jahresbericht 2000

http://www.bbr.bund.de/infosite/rob_karten_abb/karte16.htm

http://www.dvg-heidelberg.de/extern/DVG/res.nsf/files/DVG-Jahresbericht2000.pdf/$file/DVG-Jahresbericht2000.pdf

14 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

hochspannungsgleichstrom bertragung

Verbindung

Leistung

in MW

Länge in km

Inbetriebnahme

Deutschland-Schweden(Lübeck/Herrenwyk-Kruseberg)

600

250, davon220 Seekab.

1994

Deutschland-Dänemark(Bentwisch-Bjaeverskov)

600

170, davon52 Seekabel

1996

Deutschland-Island

2 x 550

1 800

2010

Deutschland-Norwegen(Brunsbüttel-Farsund)

600

550

-

Deutschland-Norwegen(Maade-Farsund)

600

500

2003

Hochspannungsgleichstromübertragung

„Nach 2030 leistet die Stromversorgung durch überregionalen Import von Elektrizität aus erneuerbaren Quellen mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ) einen zunehmend wichtigen Beitrag.“

UBA 2003, http://www.ee-direkt.de/pdf/uba_nachhaltige_energie.pdf

Quelle: Deutsche Verbundgesellschaft, Heidelberg

http://www.strom.de/wysstr/stromwys.nsf/WYSFrameset1?Readform&JScript=1&

15 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

konflikte freileitungen
Konflikte Freileitungen
  • Trassenfreihaltung
  • Landschaftsbild
  • Vogelschlag (Leitungsanflug, Stromschlag Leiter/Mast)
    • 400-700 Vögel je Leitungskilometer und Jahr
  • Infraschall (Brummton)
  • Elektrosmog

http://www.pfalzwerke.de/pfalzwerke/presse/1358.php

http://www.datadiwan.de/netzwerk/index.htm?/esmog/es_97_03.htm

http://www.narda-sts.de/pdf/fachartikel/29_studarb.pdf

Anke Schumacher, Die Berücksichtigung des Vogelschutzes an Energiefreileitungen im novellierten Bundesnaturschutzgesetz, Naturschutz in Recht und Praxis: Heft 1, 2002, http://www.naturschutzrecht.net/Online-Zeitschrift/Nrpo_Heft1.pdf

http://www.naturschutzrecht.net/Online-Zeitschrift/NRPO-200201/NRPO_Vogelschutz.htm

Zugvogelsammlung bei Hassloch, http://de.wikipedia.org/wiki/Zugvogel

Vogelschutz am 20 kV-Mast

http://www.pfalzwerke.de/pfalzwerke/presse/1358.php

Fliegende Säge zur Trassenfreihaltung

http://www.nabu.de/m05/m05_03/01520.html

16 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

konflikte freileitungen17
Konflikte Freileitungen

Elektrosmog im

Niederfrequenzbereich (50 Hertz)

http://www.narda-sts.de/pdf/fachartikel/29_studarb.pdf

  • Elektrische Feldstärke

Maßeinheit: Volt/Meter V/A

  • Magnetische Feldstärke

Maßeinheit: Mikro-Tesla (µT)

Abstand gem. Abstandsleitlinie

  • 110 kV: 30 m (45 m)
  • 220 kV: 40 m (62 m)
  • 380 kV: 50 m (80 m)

17 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

warum freileitung statt erdkabel
Warum Freileitung statt Erdkabel?

http://www.verbund.at/at/apg/netzausbau/steiermark/aktuelles/pdf/030917-folder.pdf

„Erdkabel verdrängen Freileitungen auch auf Hoch- und Höchstspannungsebene (Höchstspannung ab 220 kV: 4% = 4.000 km)“ Müller Städtebau S. 485

18 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

erdkabel contra freileitung
Erdkabel contra Freileitung

BWE-Studie zu 30 km-Trasse in S-H

  • Kostenvergleich
    • 110 kV-Netz: Erdkabel billiger bzw. genauso teuer wie Freileitungen
    • 220-kV-Netz: Erdkabel je nach Randbedingungen billiger oder bis 30 % teurer
    • 380 kV-Netz: Erdkabel derzeit noch teurer als Freileitungen
  • Übertragungskapazität Freileitung steigerbar: um 30 % durch Messung Wetterdaten (Temperatur, Windstärke, Sonneneinstrahlung), bis zu 100 % bei MonitoringLeitungstemperatur
  • Genehmigung: Erdkabel: 1 - 2 Jahre, Freileitung 5 - 8 Jahre. Ökonom. Verluste durch Wartezeit können für Betreiber höher sein als Netzausbaumaßnahmen selbst

http://www.wind-energie.de/informationen/downloads/hintergr-brak.pdf

Brakelmann-Gutachten: http://www.wind-energie.de/informationen/downloads/brak-studie%20.pdf

19 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

erdkabel versus freileitung
Erdkabel versus Freileitung

MKRO-Bekenntnis zur Freileitung:

ROV: „Bei der Alternativenprüfung zwischen Freileitung und Kabel ist davon auszugehen, dass die Kabeltechnologie vorhanden ist, aber der Stand der Technik im Hinblick auf den Netzbetrieb und die Risiken noch nicht ausreicht, um für den Höchstspannungsbereich die Erdverkabelung als Standard zu fordern.“

33. MKRO: Beschluss zum Aus- und Neubaubedarf des Höchstspannungsnetzes(30.06.06)

BMU 2006

„Netzausbau durch Freileitungen und Erdkabel“

„Die langen Planungszeiträume [von Freileitungen] drohen ... mittelfristig die Energieversorgungssicherheit und den Wettbewerb zu beeinträchtigen. Deshalb sollte der Netzausbau wesentlich beschleunigt werden, indem in besonders sensiblen Gebieten, d. h. in unmittelbarer Nähe zu Wohnsiedlungen und in Vogelschutzgebieten, Erdkabel verlegt werden können. Die Genehmigungsdauer von Erdkabeln ist um mehrere Jahre kürzer als die von Freileitungen.“ (betrifft ca. 85 km der Höchstspannungsebene bei den wichtigsten Neubautrassen, Mehrbelastung je 3-Personen-Haushalt: 72 Cent/Jahr; ohne raschen Netzausbau kann das stark wachsende Angebot an EE nicht eingespeist werden)

http://www.bmu.de/files/pdfs/allgemein/application/pdf/erdkabel.pdf

http://www.bmu.de/erneuerbare_energien/downloads/doc/37764.php

November 2005, Münsterland: 82 Masten (110 kV) weggeknickt, Höchstbelastung um das 14-Fache überschritten, 250.000 Menschen z.T. mehrere Tage ohne Strom

http://www.wdr.de/themen/panorama/wetter/winter_2005/schneechaos/060215.jhtml

http://www.energieverbraucher.de/de/Energiebezug/Strom/Sicherheit_und_Qualitaet/Stromausfall_Muensterland/site__1660/

20 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

erdkabel versus freileitung21
Erdkabel versus Freileitung
  • Bau einer 110 kV-Leitung seit 10 Jahren umstritten, Beeinträchtigung der historischen Altstadt von Treuenbrietzen; Forderung nach Erdkabel

21 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

welche vermeidungsm glichkeiten
Welche Vermeidungsmöglichkeiten?
  • Erdkabel
    • Hochspannungsgleichstrom
  • Bündelung, vorbelastete Räume
    • vorhandene Freileitungstrassen, Straßen, Schienen
  • Umgehung LSG, NSG
  • Sichtschutz: Topographie (Senken), Waldstreifen

22 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

freileitungen und raumordnung
Freileitungen und Raumordnung
  • Bündelung (fast alle RO-Pläne)
  • Unterirdische Verlegung (Bsp. M-V, Nds, Sachsen)

(5) Infrastruktureinrichtungen wie Gestänge sind nach Möglichkeit von verschiedenen Energieversorgungsträgern gemeinsam zu nutzen. Leitungen sind, soweit es wirtschaftlich vertretbar ist, in sensiblen Landschaftsbereichen, unterirdisch zu verlegen. (M-V 2005).

4.2 06 Hoch- und Höchstspannungsleitungen auf neuer Trasse sind unterirdisch

zu verlegen. Von Satz 4 kann abgewichen werden, wenn... (Nds LROP Entwurf 2006)

G 11.6 Hochspannungsleitungen sollen in sensiblen Landschafts- und Siedlungsbereichen als Erdkabel verlegt werden. LEP Sachsen 2003

Z Beim Bau von Leitungen soll auf eine Bündelung von Trassen unter größtmöglicher Schonung der Landschaft hingewirkt werden. Landschaftlich besonders empfindliche Gebiete der Region sollen grundsätzlich von beeinträchtigenden Verteilungsleitungen freigehalten werden. (Bayern, Region Oberland)

Z Zur Sicherung der Erweiterungsmöglichkeiten sowie des zukünftigen Betriebs des Flughafens sind Neuordnungsmaßnahmen der Elektrizitätsinfrastruktur notwendig. Die in der Plankarte gekennzeichneten Hochspannungsfreileitungen sollen zurückgebaut und soweit notwendig durch eine Verkabelung ersetzt werden. (Änderungsverfahren LEP Hessen 2005)

23 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

gasleitung
Gasleitung
  • Rohstoffherkunft
  • Netzaufbau
  • Bedeutung
  • Konflikte

24 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

slide25
Gas

Erdgas - Herkunft

  • Russland 31 %
  • Norwegen 25 %
  • Niederlanden 19 %
  • Deutschland 18 %
  • Großbritannien, Dänemark 7 %

3-stufiges Erdgasnetz:

  • Ferntransport HD 30 %
  • Regionalleitung MD 35 %
  • Ortsleitung ND 35 %

Netzlänge: 340.000 km

Quelle: BGW

25 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

bedeutung
Bedeutung
  • Erdgasanteil
    • 46 % Gesamtwohnungsbestand
    • 75 % Neubauwohnung

Quelle: BGW

26 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

bedeutung27
Bedeutung

Umweltverträglichkeit:

27 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

gasleitung konflikte
Gasleitung: Konflikte?
  • Landwirtschaft:
    • Behinderung Feld- und Erntearbeiten während Bauzeit
    • genügende Überdeckung wg. Arbeitstiefe der Grundlockerungsgeräte von 0,80-1 m Tiefe
  • archäologische Denkmalpflege:
    • Vertragliche Vereinbarung über Grabungsschutzmaßnahmen, Sicherung, ggf. Leitungsumlegung bzw. Ausgleich
  • Frostwirtschaft, Naturschutz
    • Holzfrei zu haltende Schutzstreifen, ggf. Fragmentierung

Wichtigste Instrumente zur Bewertung eines Planungsraumes: UVP, FFH-Prüfung, Eingriffsregelung

28 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

vermeidung und minimierung
Vermeidung und Minimierung

Bündelung:

  • Verkehrswege, Ver- und Entsorgungsleitung
  • Nutzung vorhandener Schneisen und Wege in Waldbereichen (Verhinderung von Gehölzeinhieb)

Geschlossene unterirdische Verlegung (z.B. Gewässer, Schutzgebiete)

Festlegung eines Planungskorridors sowie einer Variante:

„Anfangs- und Endpunkt der Leitung bilden die fixe Vorgabe. Anspruch an die PlanerInnen ist es also, genau die Verbindung zu finden, die im Ergebnis zur größtmöglichen Schnittmenge von Ökonomie und Ökologie führt“

Lit. Sonja Könning: Trassenplanung unter Umweltgesichtspunkten am Beispiel einer Erdgasleitung, PlanerIn 1/2007, S. 29f

29 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

verfahren
Verfahren

1. RoV: Raumordnungsverfahren

  • 14. HS-Freileitung ab 110 kV, Gasleitungen ab 300 mm

2. UVPG, Anlage 1: Umweltverträglichkeitsprüfung

3. EnWG § 43: Planfeststellung

  • Hochspannungsfreileitungen ab 110 kV, optional für Erdkabel im Küstenbereich bis 20 km landeinwärts
  • Gasrohrfernleitungen ab 300 mm Durchmesser
  • Veränderungssperre ab Planauslegung

30 „Sektorale Planung I“ - TU Berlin - ISR - SoSe 2007

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