Wie wirken sich Erdkabel auf die Landwirtschaft aus?

In Zusammenarbeit mit dem Bauunternehmen Leonhard Weiss erforschen TransnetBW und Wissenschaftler der Universität Hohenheim, wie sich das SuedLink-Bauvorhaben, das die Verlegung von Erdkabeln für Windstrom von Nord nach Süd zum Gegenstand hat, auf landwirtschaftliche Flächen auswirkt.


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Bis 2050 sollen 80 Prozent der Stromversorgung in Deutschland aus erneuerbaren Energien kommen. Eine Herausforderung, denn grüner Strom wird hauptsächlich durch Wind im Norden erzeugt. Die SuedLink-Leitung soll das Problem lösen. Der Plan der Stromnetzbetreiber TenneT und TransnetBW ist, über eine Höchstspannungstrasse den aus Windenergie gewonnen Strom von Norddeutschland nach Bayern und Baden-Württemberg zu transportieren. Doch der geplante Korridor stößt nicht überall auf Zustimmung. Der Grund: Es sollen Erdkabel verwendet werden. Viele Landwirte sorgen sich um ihre Böden.

Die Stromverbindungstrasse SuedLink besteht aus zwei über weite Strecken parallel verlaufenden Strängen. Sie beginnt in Wilster und Brunsbüttel (beides Schleswig-Holstein) und endet in Grafenrheinfeld (Bayern) und Großgartach (Baden-Württemberg). Die Betreiber verfolgen bei SuedLink das Ziel, die Erdkabel so umweltschonend wie möglich zu verlegen und gleichzeitig eine sichere Stromversorgung zu gewährleisten. Da Bodenschutz für Landwirte besonders wichtig ist, untersuchen TransnetBW und die Uni Hohenheim die Auswirkungen der Trasse auf landwirtschaftliche Flächen in einem Forschungsprojekt anhand von vier identischen Versuchsfeldern an unterschiedlichen Standorten.

Forschungsprojekt zu SuedLink: Wie wirken sich Erdkabel auf die Landwirtschaft aus?
Ein Versuchsfeld ist 0,6 Hektar groß. Hier der Forschungsstandort in Großrinderfeld. | Foto: Leonhard Weiss

Strom erhitzt Kabel und Kunststoffrohre

Mit der Universität Hohenheim hat TransnetBW einen kompetenten Forschungspartner gefunden, da die Uni speziell auf die Gebiete der Agrar-, Natur- und Wirtschaftswissenschaften spezialisiert ist. Experten aus dem Bereich Bodenkunde arbeiten unter anderem an dem Forschungsprojekt. Der wissenschaftliche Mitarbeiter Alexander Schade erklärt, wie die Felduntersuchung abläuft: „Erdverlegte Stromkabel geben Wärme in den umgebenden Boden ab. Diesen Vorgang simulieren wir mit Heizleitern, die unter der Erde in schützenden Kunststoffrohren liegen und entsprechend tatsächlichen Kabeln für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung dimensioniert sind. An die Heizleiter wird ein Gleichstrom angelegt. Dadurch erhitzen sie sich und geben Wärme in den Boden ab. Die Heizleitungen bei den Felduntersuchungen haben annähernd die gleichen Dimensionen wie die Kabel, die später beim SuedLink zum Einsatz kommen.

Um die Auswirkungen dieses Vorgangs auf die Ertragsfähigkeit der Böden zu erfassen, haben wir vier Versuchsfelder mit bestimmten Bodenbeschaffenheiten ausgewählt und messen dort jeweils in drei Versuchsgräben verschiedene Kennwerte.“ Gemessen werden auch potenzielle Veränderungen der Bodenstruktur und des Boden-, Wasser- und Wärmehaushalts sowie des Pflanzenwachstums.

Die Bagger tragen exakt die einzelnen Bodenschichten ab und lagern sie separat, um eine Vermischung der Böden zu vermeiden. | Foto: Leonhard Weiss
Die Bagger tragen exakt die einzelnen Bodenschichten ab und lagern sie separat, um eine Vermischung der Böden zu vermeiden. | Foto: Leonhard Weiss
Die Auswahl ist auf Kochendorf (Kreis Heilbronn), Großrinderfeld, Boxberg (beides Kreis Main-Tauber) und Güntersleben (Kreis Würzburg) gefallen. Die Landwirte der einzelnen Flächen bewirtschaften im Anschluss an die Einrichtung wieder praxisüblich. Der wissenschaftliche Mitarbeiter erklärt: „Die Standorte liegen in der Nähe der geplanten SuedLink-Leitungsverlaufsroute und haben alle sehr unterschiedliche Böden. Von lockerem, sandigen Boden über bindigen Lehmboden bis hin zu kompaktem Felsen ist alles dabei. Auf jedem Feld werden in jeweils zwei Versuchsgräben Rohre mit Stromzufuhr verlegt, während die dritte Grube ohne Rohre verbleibt. In allen Feldern sammeln Sensoren Daten über Erdbewegungen und Wärme, um vergleichbare Ergebnisse liefern zu können.“

Leonhard Weiss unterstützt Forschung

Leonhard Weiss greift dem Forschungsteam bei der Umsetzung mit seiner Erfahrung und Fachexpertise unter die Arme. Kennzeichnend für Leonhard Weiss-Projekte ist die gewerkeübergreifende Zusammenarbeit in den drei Bereichen Straßen- und Netzbau, Gleisinfrastrukturbau sowie Ingenieur- und Schlüsselfertigbau. Durch die im Haus gebündelte Kompetenz ist das Unternehmen daher in der Lage, Projekte von der grünen Wiese bis zur Inbetriebnahme von hochkomplexen Bauvorhaben durchzuführen.

Die Mitarbeiter beginnen beim Ausheben der Baugrube mit dem Oberboden (A-Horizont) und heben dann die erste und die zweite Unterbodenschicht (B- und C-Horizont) aus. | Foto: Leonhard Weiss
Die Mitarbeiter beginnen beim Ausheben der Baugrube mit dem Oberboden (A-Horizont) und heben dann die erste und die zweite Unterbodenschicht (B- und C-Horizont) aus. | Foto: Leonhard Weiss
Außerdem zeichnet sich der Projektpartner dadurch aus, auch Aufträge zu übernehmen, bei denen die Mitarbeiter Neuland betreten. Christoph Sperk, der die Gesamtleitung für dieses Projekt bei 326-e Leonhard Weiss innehält, erklärt: „Wir sehen unsere Arbeit an dem Forschungsprojekt als Möglichkeit, neue Methoden auszuprobieren, Erfahrungen zu sammeln und die richtigen Lösungen zur Bodenbearbeitung zu finden. Für diese Anforderungen haben wir die nötige Auswahl an Geräten und zahlreiche Mitarbeiter, die auf den verschiedensten Gebieten mit Expertise zur Seite stehen.“ Das Bauunternehmen unterstützt die Wissenschaftler bei der Einrichtung der Flächen an allen vier Standorten.

Mit Zylinderbohrungen die Bodenstruktur analysieren

Da die landwirtschaftlichen Flächen auch nach der Verlegung der Testkabel wieder genutzt werden, ist es wichtig, die Bodenstruktur zu erhalten. Dafür muss der Boden in seinen Schichten so exakt abgetragen werden, dass die Bodenstruktur nach dem Einsetzen der Rohre möglichst exakt wiederhergestellt werden kann. Vor Beginn der Bauarbeiten werden die Bodenschichten daher durch Zylinderbohrungen (Stechzylinder) an mehreren Stellen analysiert. So erhält Leonhard Weiss alle Daten über Schichtaufbau, Konsistenz, Struktur und Dichte des Bodens. Erst nach dieser Analyse kommen die Raupenbagger zum Einsatz und tragen die einzelnen Schichten, die sogenannten Horizonte, ab, ohne dabei die Bodenschichten zu vermischen.

Ist der Boden abgetragen und ein Graben ausgehoben, wird ein Untergrund geschaffen, auf dem die Rohre platziert werden. Er besteht zum Teil aus dem bestehenden Boden und einem speziellen Bettungssand, der eine hohe Dichte und Wärmeleitfähigkeit hat. Der Sand leitet die Wärme der Rohre an den umgebenen Boden ab. Hierfür teilt Leonhard Weiss den Boden mit einem Separatorlöffel in Sieblinien. Mithilfe der Sieblinien vermeiden die Experten Hohlräume durch große Körner und der Boden lässt sich besser rückverfestigen. Dazu planieren die Mitarbeiter die eingefüllte Mischung mit einem Kleinbagger und verdichten sie anschließend mittels Rüttelplatte und Verdichtungswalze.

Die Rohrsohle wird unterteilt in aufbereiteten Boden und einem speziellen Bettungssand, darauf werden die Heizrohre gelegt. | Foto: Leonhard Weiss
Die Rohrsohle wird unterteilt in aufbereiteten Boden und einem speziellen Bettungssand, darauf werden die Heizrohre gelegt. | Foto: Leonhard Weiss
Als nächster Schritt steht der Einbau der Heizrohre an. Durch die Rohre laufen keine Stromkabel, sondern Heizleiter. Sie können im Inneren eine Temperatur von bis zu 70 Grad Celsius erreichen und simulieren so die Wärme einer echten Stromleitung. Die Facharbeiter verschweißen die 12 Meter langen Stahlmantel-Fernwärmerohre und ziehen sie Stück für Stück in ein Schutzrohr ein. An spezifischen Stellen werden Sensoren angebracht, um die Auswirkungen der Wärme auf die Böden zu überwachen. Die Kabel der Sensoren werden durch Leerrohre bis zu einem Messschrank auf dem Gelände geführt. Dort hat der Doktorand Alexander Schade dann Zugriff auf die Daten.

Als letzten Schritt baut Leonhard Weiss den abgetragenen Boden entsprechend den gelagerten Horizonten in der Baugrube wieder. Für die unterschiedliche Rückverfestigung der Schichten hat das Bauunternehmen eine Vielzahl von Geräten im Portfolio. Die Mitarbeiter sind also in der Lage, verschiedene Bagger und Anbaugeräte zu testen, um die gewünschte Dichte auf dem bestmöglichen Weg zu erreichen. Diese Flexibilität kommt 326-e Leonhard Weiss insbesondere bei herausfordernden Versuchsfeldern wie dem in Boxberg zugute. Dort befindet sich 50 Zentimeter unter der Erdoberfläche leichter Fels.

Beim Zusammenschweißen muss darauf geachtet werden, dass die Stahlmantelrohre für die Heizleitungen keine undichten Stellen haben. | Foto: Leonhard Weiss
Beim Zusammenschweißen muss darauf geachtet werden, dass die Stahlmantelrohre für die Heizleitungen keine undichten Stellen haben. | Foto: Leonhard Weiss

Problemlose Zusammenarbeit

„Für unsere Felduntersuchung konnten wir in jeder Lage auf Leonhard Weiss zählen und von der vielfältigen Expertise des Teams profitieren“, beschreibt Agrar-Ingenieur Karl Wieland, der für die TransnetBW das Vorhaben betreut, die Zusammenarbeit. „Umgekehrt hat auch Leonhard Weiss von unserer hohen Fachkompetenz bezüglich Wiederherstellung von Kabelgräben in landwirtschaftlichen Nutzflächen und Wärmeableitung in den Boden neue Anregungen erhalten.“

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Die Versuchsfelder werden über einen Zeitraum von vier Jahren betrieben und die Daten der Messstellen regelmäßig von Alexander Schade und seinem Team ausgewertet. Christoph Sperk freut sich: „Wir haben dank des Projekts die Chance, unsere Expertise für diese Art von Trassen zu erweitern und Erfahrungen zu sammeln. Die Zusammenarbeit mit TransnetBW läuft super. Wir sind gespannt, welche Ergebnisse die Versuche zutage bringen.“

Quelle: Leonhard Weiss


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