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17 km im Tunnel und 1 km ausserhalb des Tunnels, insgesamt also 18 km. Zwischen Airolo und Göschenen werden so viele Kilometer Kabel verlegt. Die Verlegung einer Höchstspannungsleitung (220 000 Volt, das ist die 1000-fache Spannung des Stroms, der unsere Häuser erreicht) ist jedoch eine grosse Herausforderung. Sowohl beim Bau als auch beim Betrieb des Netzes. Zuerst muss man sich entscheiden, auf welche Technologie man setzen will. Denn nicht alle Kabel sind gleich. Für das Gotthard-Projekt hat Swissgrid diese Thematik untersucht und verschiedene Optionen evaluiert. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die gängigsten Technologien.
Was sind die wichtigsten Unterschiede zwischen den verschiedenen Kabeltechnologien auf Höchstspannungsebene? Die kurze Antwort dazu lautet: Die Unterschiede liegen beim Isoliermaterial, mit dem die Leiter umhüllt sind. Um die Thematik im Detail zu untersuchen, müssen wir zunächst den Unterschied zwischen Freileitungen und Erdkabeln verstehen. Bei den Leiterseilen einer Freileitung übernimmt die Luft die Funktion eines Isolators. Damit das funktioniert, müssen die Leiterseile genügend Abstand zueinander haben. Bei Erdkabeln sind diese Abstände nicht möglich, sodass andere Isolierungsmethoden verwendet werden müssen. Diese Isoliermaterialien können aus Gas, komprimierter Luft oder Polyethylen bestehen. Jede dieser Technologien hat Vor- und Nachteile.
Kabel mit Polyethylen (XLPE) als Isoliermaterial
Kabel mit Polyethylen als Isoliermaterial sind der Standard für Höchstspannungskabel und wurden von Swissgrid letzthin in Bözberg und zwischen La Bâtiaz und Le Verney eingesetzt. Sie sind sehr vielseitig, da sie in Betonkabelkästen, Tunneln und sogar unter Wasser eingesetzt werden, beispielsweise bei der 150-kV-Leitung zwischen Brusino und Morcote. Die Kabel bestehen im Kern aus einem Leiterseil, dass aus Kupfer oder Aluminium besteht und die elektrische Energie transportiert. Sie sind ummantelt von mehreren Schichten Isolierung auch Polyethylen. Zusätzliche Schichten dienen der Abdichtung, dem mechanischen Schutz oder der Betriebserdung von kapazitiven und Kurzschlussströmen. Der Nachteil dieser Technologie ist das Gewicht. Die Kabel müssen deswegen auf mehrere Spulen aufgerollt und mit vielen Schwertransporten. Für die Verbindung dieser Kabel sind Muffen erforderlich. Die einzelne Kabel können durch Muffen miteinander verbunden werden.
Aufbau eines Erdkabels (220 kV)
Supraleitung
Supraleiter sind Materialien, die bei niedrigen Temperaturen eine sehr hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Aus diesen Materialien können Kabel hergestellt werden, die den XLPE-Kabeln ähnlich sind, wobei ein Rückkühlmedium (in der Regel flüssiger Stickstoff) hinzugefügt wird.
Dieses Produkt ermöglicht eine hohe Leistungskapazität auch. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Kabel keine Wärme an die Umwelt abgibt und daher kompakter gebaut werden kann (weniger Abstand zwischen den einzelnen Kabeln). Die magnetischen Felder sind begrenzt. Der Nachteil ist, dass eine Kühlung erforderlich ist, welche Betriebskosten verursacht und Unterhalt erfordert. Der Einsatz von Niederspannungs-Supraleitern in einem Stromübertragungsnetz erfordert Transformatoren, was die Investitionskosten erhöht. Obwohl diese Technologie bereits seit einiger Zeit bekannt ist, befindet sich ihre Umsetzung noch in der Entwicklungsphase. Bisher wurde sie für kurze Strecken verwendet und ist daher nicht für eine 18 Kilometer lange Kabelverlegung geeignet.
Gasisolierte Kabel (GIL)
Gasisolierte Leitungen (GIL) verwenden die gleiche Technologie wie gasisolierte Schaltanlagen (GIS). Das Leiterseil wird in Metallrohre eingeführt, die mit Gas gefüllt sind. Derzeit wird als Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet – ein Treibhausgas, das 26 000 Mal schädlicher ist als CO2. In einigen Schweizer Mittelspannungsunterwerken werden derzeit umweltfreundlichere Alternativen zu SF6-Gas eingesetzt. Für die Höchstspannung gibt es noch keine andere Lösung. Das ist aber wahrscheinlich nur eine Frage der Zeit.
Druckluftkabel
Druckluftkabel ist ein Produkt mit einer Gasisolierte Leitung ähnlichen Struktur. Die Isolierung besteht in diesem Fall nicht aus SF6 oder anderen speziellen Gasen, sondern aus komprimierter Luft (bis zu 10 bar). Es handelt sich um eine neue Technologie, bei der es noch an Erfahrung und Lizenzierung im Hochspannungsbereich mangelt. Das Leiterseilmaterial ist Aluminium.
Für das Gotthard-Kabelverlegungsprojekt hat sich Swissgrid nach intensiver Auseinandersetzung mit der Thematik für XLPE-Kabel entschieden.
Wer entscheidet bei neuen Leitungsprojekten ob eine Freileitung oder eine Erdverkabelung realisiert wird und aufgrund von welchen Entscheidungskriterien?
Swissgrid prüft bei jedem Netzbauprojekt sowohl Freileitungs- als auch Verkabelungsvarianten. Die Erkenntnisse dienen den Entscheidungsgremien als Grundlage für die Korridor- sowie Technologieentscheide.
Der Entscheid der Technologie sowie der Korridor werden im Sachplanverfahren durch den Bundesrat festgesetzt. Da sich jede Ausgangssituation unterschiedlich gestaltet, werden anhand des «Bewertungsschemas für Übertragungsleitungen» die Faktoren Raumentwicklung, Umwelt sowie technische und wirtschaftliche Aspekte stets aufs Neue analysiert.