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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bau von insb. überregionalen Stromtrassen und entsprechende uni- und insb. multifunktionalen Ver- und Entsorgungsanlagen entlang von Fernstraßen (u. a. BAB, „Fernstraßen-Chorda”).
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Die Bundesrepublik Deutschland beabsichtigt, möglichst bald aus den fossilen Energieträgern (u. a. Kernenergie, Kohle, Öl, Gas) auszugleiten, um u. a. aus naheliegenden Sicherheits- und Klimaschutzgründen in zunehmendem Maße den in Deutschland notwendigen Strom und andere Energien aus regenerativen Energien (u. a. Windkraft, Solarenergie, Geothermie) zu erzeugen. Auch in anderen Ländern wird sich dieses Problem früher oder später stellen.
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Bei dieser wohl überlegten Zug-um-Zug-Umstellung („Telescoping”) müssen hauptsächlich folgende Probleme gelöst werden:
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Bau neuer Stromtrassen.
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Wegen der z. Zt. noch ungleichen Erzeugung von Strom aus Windkraftanlagen – z. Zt. mit deutlichem Schwerpunkt im Norden Deutschlands (Onshore und Offshore) – fehlt es u. a. nach den Darlegungen der Deutschen Energieagentur (dena, Berlin) an geeigneten Stromtrassen im Höchstspannungsbereich (> 200 KV) überwiegend von Nord- nach Süddeutschland. Aus einem Spiegel-Artikel (17/2011, 5.15 „Atomausstieg – Hilfe von der Bahn") und auch anderen Medien geht nun hervor, dass die in Planung befindlichen Höchstspannungstrassen per Überlandleitungen durch örtliche Einspruchsgegner mit erheblichen zeitlichen Verzögerungen behaftet sein werden (je ein Verwaltungsgerichtsverfahren pro Freileitungsstrommast), so dass die eigentlich geplante Umsetzung dadurch zeitlich erheblich verschoben wird. Insofern wird nun der Vorschlag diskutiert, ob die bundeseigenen Bahntrassen für eine geeignete Stromübertragung so technisch umgerüstet werden können, um eventuell recht zügig – wegen der schnellen Planfeststellung auf den im Bundesbesitz befindliche Trassen von insgesamt 7800 km Länge – entsprechende Stromtrassen-Varianten umzusetzen. Da die vorhandenen Oberleitungsnetze der Bundesbahntrassen jedoch mit 16 2/3 Hz, die Überlandleitungen aber mit 50 Hz beschickt werden, ergeben sich daraus erhebliche technische und finanzielle Probleme, die auch zeitlich abzuarbeiten sind. Abgesehen davon wäre auch der Bahnbetrieb während der Bauzeit u. U. erheblich eingeschränkt.
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Gleiche oder ähnliche Probleme würden sich in andern Ländern bei derartigen Vorhaben ergeben.
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Bau von Stromspeicheranlagen.
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Um überschüssige Stromerzeugung (z. B. bei günstigen meteorologischen Bedingungen) aufzuspeichern, bedarf es geeigneter Anlagen, die entsprechend anfallenden (u. a. regenerativ erzeugten) Strommengen zeitweilig zu deponieren. Dies kann nach dem heutigen Stand der Technik u. a. mit folgenden Maßnahmen geschehen: Pumpspeicherwerke, Druckluftspeicher in (gesohlten) Salinaren (z. B. Salzmauern und Salzstöcke Norddeutschlands), alten ausgegasten Erdgaslagerstätten, aufgelassene Bergwerke (z. B. RWE-Projekt „Stassfurt”), Flüssigluft-Speicherung, physikalische Speicherung, chemische Speicherung.
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Auch hier bedarf es des Stromtransports, vom Ort der Stromerzeugung hin zu den vorhandenen oder zu errichtenden Stromspeicheranlagen.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Bau von Stromtrassen zu entwickeln, das die Nachteile bisheriger Verfahren und der Vorschläge dazu nicht oder zumindest nicht in dem Ausmaß aufweist und außerdem die bei der Leitung von Strom auftretenden Wärme-Verluste sinnvoll verwendet werden (unifunktionale Nutzung). Schließlich wäre eine Fernstraßen-Chorda aber auch für eine multifunktionale Nutzung geeignet, d. h. für die Verlegung weiterer Ver- und Entsorgungsleitungen und all dies mit einer deutlichen Beschleunigung bei Planung und Bau.
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Aufgabe der Erfindung ist es zudem, entsprechende Anlagen zum Stromtransport vorzuschlagen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Errichtung eines insb. überregionalen uni- und/oder multifunktionalen Ver- und Entsorgungsnetzes entlang von Fernstraßen (u. a. BAB, „Fernstraßen-Chorda”), insb. gemäß den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen, sowie entsprechende Anlagen.
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Die Bundesrepublik Deutschland weist zwischenzeitlich ein engmaschiges Netz von > 12.000 km Bundesautobahnen und > 20.000 km Bundesstraßen auf, die sich – gegenüber dem wesentlich kürzeren Bundesbahn-Netz von 7800 km – weitaus besser für eine überregionale Nutzung zur Ver- und Entsorgung einer Volkswirtschaft kostenminimierend nutzen Jassen. Dazu werden folgende praktische Beispiele aufgezeigt:
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Bau von Strom-Trassen im Hoch- und Höchstspannungsbereich durch technisch einfache Erdkabelverlegungen im Mittelstreifen oder/und neben den Banketten der Fernstraßen.
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Nach den letzten „Richtlinien für die Anlage von Autobahnen” (RAA, Ausgabe 2008) der Arbeitsgruppe „Straßenentwurf” der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) weisen normale 4-spurige Autobahnen einen Regelquerschnitt zwischen 25 m (RQ 25) und 31 m (RQ 31) auf, die 6- und 8-spurigen Autobahnen dagegen 36 m bzw. 43,5 m. Dabei beträgt die Breite des Mittelstreifens der alten und neuen Autobahnen zwischen 2,50 m (RQ 25) und 4,00 m (RQ 31), auch in Tunneln und auf Brücken. Da der Untergrund der Autobahnen aus einem > 1 m mächtigen künstlichen Kies-Schotter-Bett besteht, lassen sich sowohl der Mittelstreifen als auch die beiden Bankette der Autobahn-Seitenstreifen für eine schnelle und kostenminimierende Erdkabelverlegung nutzen. Dabei weisen HGÜ(Gleichstrom)-Erdkabel aufgrund der großen Distanzen (>> 100 km) erhebliche Vorteile gegenüber Drehstrom-Freilandleitungen auf (D. RAVEMARK & B. NORMARK „Unsichtbar und umweltschonend Unterirdische Energieübertragung mit HVDC Light", ABB Technik 4/2005, S. 25–29) und sind zwischenzeitlich kostengünstiger als Freilandleitungen zu erstellen, abgesehen von folgenden großen Vorteilen:
- 1. der erheblichen Umweltschonung [u. a. kein Elektrosmog, keine Geräuschentwicklung durch Stromentladungen bei Freilandleitungen, erhebliche Verbesserung des Landschaftsbildes und des Vogelschutzes, Erhöhung der Netzsicherheit, erheblich geringerer Rohstoffverbrauch pro Trassenmeterlänge (1/50tel), höhere Sicherheit bei Schadstoffausträgen]
- 2. der größeren Bevölkerungsakzeptanz (bei Raumordnungs- und Planfeststellungsverfahren)
- 3. der Minimierung von Übertragungsverlusten
- 4. der Steigerung der Stromübertragungen
- 5. kein Flächenverbrauch wegen Nutzung bereits vorhandener Trassen (Fernstraßen-Netz des Bundes)
- 6. der Schnelligkeit bei Planung und Bau (u. a. Erdkabelverleger)
- 7. dem erheblichen Aufkommen an Nutzungsgebühren für den Finanzhaushalt des Bundes und der Länder
- 8. dem teilweisen oder totalen Entfall von winterlichen Taumitteleinsätzen (Wärmeabgabe der Stromkabel mit entsprechenden Temperatur-Anomalien) und trockeneren Fahrbahnen mit geringerer Nebelentwicklung (verbessertes Mikroklima und Verminderung von Unfällen)
- 9. erheblicher Flächengewinn durch Rückbau von Freileitungstrassen
- 10. Kosteneinsparungen bei Pachten und Ausgleichszahlungen für Freilandleitungen
- 11. geringere Wartungskosten.
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Bau von Ver- und Entsorgungskanälen im Bereich der Fernstraßen zur kostenminimierenden multifunktionalen Nutzung („Fernstraßen-Chorda”).
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Durch den Bau von Kanälen (O > 1 m, insbesondere 1–2 m) im Mittelstreifen und/oder Banketten der Fernstraßen lassen sich zahlreiche wichtige Ver- und Entsorgungssysteme unterbringen, wie dies bereits in Stadt-, Tunnel- und Brücken-Bereichen – aus Platz- und Kostengründen – verwirklicht ist. In dieser Fernstraßen-Chorda lassen sich viele Übertragungsleitungen schnell und kostenminimierend unterbringen z. B.
- 1. Stromleitungen im Hoch- und Höchstspannungsnetz mit nachhaltiger Aufheizung des Straßenuntergrundes und der Fahrbahnen zur Minimierung von winterlichen Streusalzaufträgen, wobei das Erdkabel möglichst nah an den Fahrbahnen verlegt wird.
- 2. Abwasser- und Regenwasserleitungen. Eine Abwasserleitung kann auch in verschiedenen Regionen zum Abtransport von hochkonzentrierten Salz-Solen in Richtung Nordsee, z. B. aus den Kali-/Salz-Gebieten in Nord-Hessen und Niedersachsen und zur (zeitweiligen) Aussohlung von Hohlräumen in den Salinaren (= Salzstöcke und -mauern) Norddeutschlands für die Speicherung von überschüssigen Strommengen durch die Anlage von Druckluftspeichern dienen. Gerade die geplante Küstenautobahn A 20 wäre für solche Vorhaben bestens geeignet. Dabei können diese hochkonzentrierten Salzsolen auch für (ausgedehntere und bereits erprobte) Taumittelsprühanlagen bei winterlichen Extremlagen entlang der Fernstraßen kostenminimierend eingesetzt werden, so dass mindestens fünf Partner (Stromerzeuger, Netzbetreiber, Verkehr, Salzindustrie und Arbeitsmarkt) als Nutznießer infrage kommen (Win-Win-Situation). Dadurch würden sich die Baukosten bei entsprechenden Kooperationen erheblich relativieren. Gleichzeitig konnten die versalzten Regenabwässer der Fernstraßen zur örtlichen Entlastung – nach entsprechender Vorbehandlung – ins Meer und/oder deren Ästuare abgeleitet werden
- 3. Deutliche ökologische Entlastungen (u. a. heutige Salzwassereinleitungen) von Vorflutern (u. a. Werra-Weser und Elbe)
- 4. Auch die Fernstraßen-Chordas weisen als multifunktionale Kanalvariante alle o. g. elf nachhaltigen und kostenminimierenden Vorteile auf
- 5. Mögliche Optionen für zukünftige Nutzungen der Fernstraßen-Chordas z. B. zukünftige Stromübertragungen mit Hochtemperatur-Supraleitungen ohne Energieverluste.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- 17/2011, 5.15 „Atomausstieg – Hilfe von der Bahn” [0004]
- RAA, Ausgabe 2008 [0012]
- D. RAVEMARK & B. NORMARK „Unsichtbar und umweltschonend Unterirdische Energieübertragung mit HVDC Light”, ABB Technik 4/2005, S. 25–29 [0012]