Klimarobust eltransmission, distributionsnet og -tjenester

Sammenbrud af elkabler forårsager midlertidigt tab af strøm til brugerne og medfører yderligere reparationsomkostninger for elleverandører. Storme kan beskadige elledninger og dermed forårsage strømafbrydelser og strømafbrydelser gennem direkte påvirkning eller indirekte påvirkning (f.eks. faldende træer). Desuden kan storme øge hastigheden af lynglimt, en yderligere årsag til strømafbrydelser gennem skader på elledninger. Træfald, forårsaget af flere faktorer, herunder stærk vind, vandakkumulering i jorden (hvilket resulterer i lettere oprodning), sneakkumulering eller belysning, kan have det samme resultat. Ikke desto mindre afhænger det omfang, hvori nedbør og vindstorme forårsager træfald, af de pågældende træers alder og omkreds. Akkumulering og efterfølgende tilvækst af sne på transmissions- og distributionsledninger, navnlig ved høj luftfugtighed og temperaturer omkring 0 °C (den såkaldte "våde sne"), kan forårsage brud på elledninger og sammenbrud af højspændingstransmissionstårne.

Underjordiske kabler gør det muligt at tilpasse eltransmissions- og distributionssystemerne til klimaændringerne, da de beskytter en vigtig del af infrastrukturen mod ovennævnte virkninger af klimaændringerne. Installationen af underjordiske kabler indebærer tre fremherskende teknikker: anbringelse af kabler i betonforstærkede trug, anbringelse af kablerne i underjordiske tunneler eller direkte nedgravning af kablerne.

Ved at placere kabler under jorden kan de fleste af de ugunstige vejrforhold, som traditionelle transmissionsinfrastrukturer udsættes for over jorden, undgås. Dette refererer i høj grad til nedbør og storme. Underjordiske kabler kan lette behovet for yderligere og hyppigere investeringer i vedligeholdelse og reparation af transmissionsinfrastruktur. De forventede fordele omfatter en mere sikker energiforsyning med færre tilfælde af vejrrelaterede strømafbrydelser, samtidig med at der opnås omkostningsbesparelser på lang sigt på grund af reduceret vedligeholdelse og reparationer.

Storme er ikke den eneste klimarelaterede fare, der påvirker elnettene. Meget høje omgivelsestemperaturer som dem, der forekommer under hedebølger, truer transmission og distribution, da de kan få linjer til at synke. deres reducerede rydning fra jord kan være farlig for offentligheden. Sagging kan også resultere i kontakt med træer og andre strukturer, hvilket kan resultere i elektrisk aflivning eller brande. De fleste europæiske lande har indført regler for at opretholde en minimumsafstand mellem elledninger og jorden eller konstruktioner for at sikre, at potentielle tilfælde af elektrisk aflivning eller brand undgås. Højere omgivelsestemperaturer kræver, at den elektriske strøm, der passerer gennem luftledninger, skal reduceres for at forhindre overophedning af udstyr. Varmere elledninger kan også resultere i nedsat effektivitet (nedbremsning). Disse virkninger øger risikoen for ulykker, strømafbrydelser og kaskadesvigt i nettet med negative konsekvenser for de involverede forsyningsselskabers rentabilitet og for den berørte befolknings trivsel. Disse virkninger forværres af stigende efterspørgsel efter elektricitet, også på grund af øget brug af klimaanlæg. Tilpasningsmulighederne for at håndtere disse virkninger omfatter:

• Installation af højere elledninger poler,
• Montering af ledere med varmere driftsgrænser eller anvendelse af »lav-sag«-ledere.
• En forøgelse af den minimale konstruktionstemperatur på nye luftledningsruter er en særlig omkostningseffektiv løsning, hvis opnåelse typisk vil øge konstruktionshøjden på træstænger med 0,5 meter.
• Udvikling af et softwareværktøj til optimering af køreledningsvurderinger.

Bar tilfælde af optimering af software, alle muligheder i denne klasse indebærer installation eller ændring af infrastrukturer på jorden, i byområder, industrielle, landdistrikter og naturområder. Interessenternes interaktion på lokalt plan (med jordejere, lokale myndigheder og den brede offentlighed) langs de installerede/opgraderede nets ruter er derfor afgørende for at sikre social accept og rettidig og omkostningseffektiv etablering af infrastrukturerne. For underjordiske kabler kan koordinering med andre kabelenheder reducere de økonomiske omkostninger og minimere gener for lokalsamfundene ved at begrænse varigheden af graveaktiviteter til et absolut minimum.

Underjordiske kabler er afhængige af tilgængeligheden af den korrekte teknologi og knowhow med hensyn til installation, overvågning og styring. Samarbejde med andre underjordiske kabelføringsenheder, f.eks. telekommunikationsvirksomheder, bidrager til at minimere forstyrrelser af befolkningen gennem graveaktiviteter, og omkostningsdeling i forbindelse med graveoperationer reducerer de omkostninger, der afholdes af hver enkelt enhed. Selv om underjordiske kabler kan blive udsat for nye klimarisici, navnlig som følge af oversvømmelser og jordbevægelser i forbindelse med jordskred, er disse risici indtil videre hypotetiske. Udgravning som følge af anden konstruktions- eller vedligeholdelsesaktivitet udgør en væsentlig risiko for beskadigelse af installerede underjordiske kabler. Denne risiko kan reduceres ved at anvende digitalisering og GIS-teknologi på underjordiske kabler for at informere gravemaskiner om placeringen af underjordiske kabler.

En væsentlig forskel mellem underjordiske og luftledninger er den måde, hvorpå elektrisk isolering leveres. Kabler er isoleret af den luft, der omgiver dem, den billigste og enkleste isoleringsløsning til rådighed. Underjordiske kabler skal isoleres for at undgå strømtab og risiko for elektrisk aflivning gennem direkte kontakt med jorden. Den elektriske modstand, der genereres af isolering, genererer varme og dermed transmissionstab. Dette kræver større og/eller flere kabler for at kompensere for tabet og et kølesystem (tvungen ventilation, vand eller gasser) for at sprede varme. Underjordiske kabler skal begraves i skyttegrave, beskyttes mod utilsigtede skader og være let tilgængelige, når der er behov for vedligeholdelse. Samlet set resulterer dette i en større anvendelse af jord ved hjælp af underjordiske kabler sammenlignet med luftledninger under installationen, selv om arealanvendelsen og de visuelle virkninger, de genererer, er betydeligt lavere, når de først er begravet.

Vedligeholdelse af underjordiske kabler er langt mere kompleks og bekostelig end vedligeholdelse af luftledninger: "Hvis der opstår en fejl på et 400 kV underjordisk kabel, er det i gennemsnit ude af drift i en periode, der er 25 gange længere end 400 kV luftledninger. Dette skyldes hovedsagelig den lange tid, det tager at lokalisere, udgrave og foretage teknisk involverede reparationer. Disse vedligeholdelses- og reparationsarbejder koster også betydeligt mere" (National Grid, 2015).

Endelig er der tekniske begrænsninger for arealanvendelse i nærheden af kabler, der er specifikke for underjordiske linjer. Ud over behovet for at reservere nogle arealer for at sikre adgang til linjerne til vedligeholdelsesformål er der også begrænsninger på plantning af træer og hække over kablerne eller inden for 3 m fra kabelgraven for at forhindre indtrængen af vegetation. Trærødder kan trænge ind i kablets backfill surround, hvilket igen kan påvirke kablets rating eller endda resultere i fysisk skade på kablet. På samme måde for luftledninger, er træ vækst frarådes og styres under luftledningen ledere eller inden for afstande, hvor træer kunne falde på linjerne. Der vil også være højdebegrænsninger for maskiner eller særligt høje køretøjer, f.eks. landbrugsudstyr, i nærheden af luftledninger af sikkerhedsmæssige årsager. I byområder overstiger den jordoverflade, der anvendes til nedgravede kabler, langt den, der kræves for en tilsvarende normeret luftledning. Kabler er historisk set blevet ført under veje for at undgå at trække jord fra alternative anvendelser. men trafikforstyrrelser i forbindelse med fejlundersøgelser og reparationer kan være betydelige. Hvis kabler installeres ved direkte nedgravning i landdistrikter, er der restriktioner for anvendelsen af dybgående landbrugsudstyr for at undgå risikoen for skader. Begravelse af højspændingskabler er også mere kompliceret end udlægning af gas- og vandrør. Desuden skal der for hver 500-1.000 m bygges underjordiske fællesfag, som er betonforede og bredere end selve skyttegravene.

For klimasikring af luftledninger er et detaljeret kendskab til fremtidige lokale klimaforhold i høj opløsning afgørende for at kunne planlægge de nødvendige indgreb. En klar fordel ved at opnå de mest nøjagtige scenarier for luftledninger er relateret til forståelsen af, i hvilket omfang de fortsat kan være en gyldig mulighed. Hvis ekstreme hændelser forventes i væsentlig grad at påvirke de områder, hvor der installeres eller planlægges luftledningsnet, kan det i sidste ende overvejes at skifte til underjordiske kabler. Selv under mindre ekstreme omstændigheder kan identifikation af de ruter, der vil være mindst udsat i fremtiden for ovennævnte trusler mod overheadkabler, hjælpe med at planlægge fremtidig netudvikling.

Ud over direkte fremtidige klimapåvirkninger for både underjordiske net og luftledningsnet er det vigtigt at få indsigt i de fremtidige markedsvilkår, som transmissionssystemoperatører (TSO'er) og distributionssystemoperatører (DSO'er) vil operere under.

Generelt koster driften af underjordiske kabler stort set det samme som driften af luftledninger (National Grid, 2015). Kapitalomkostningerne i forbindelse med bygning af underjordiske linjer er imidlertid meget højere end for luftledninger. Alonso og Greenwell (2013) rapporterer 4-14 gange højere byggeomkostninger for underjordiske kabler baseret på en undersøgelse fra 2011 fra Public Service Commission of Wisconsin. De faktiske omkostninger afhænger imidlertid af kablernes geologiske og geografiske karakteristika, installationsmetoden (tunnelinstallationsomkostninger mere end direkte nedgravning), linjens transmissionskapacitet og de valgte muligheder for isolering og køling af underjordiske kabler.

At hæve polhøjden er relativt billigt: et casestudie om luftledninger i Det Forenede Kongerige rapporterer, at omkostningerne ved indkøb af luftledninger af træ 0,5 meter højere afhænger af højden af den oprindelige stang, men de kan være så lidt som omkring £ 10 (€ 11) pr. stang.

For luftledninger regulerer specifikke nationale normer i hvert EU-land polernes maksimale højde og minimumsafstanden fra jorden.

Anlæg af luftledninger eller underjordiske elledninger er som enhver anden større infrastruktur underlagt nationale tilladelsesbestemmelser. Der er en række specifikke miljømæssige ulemper, der skal tages hensyn til i godkendelsesprocessen. I landdistrikterne skal forstyrrelser af flora og fauna, arealanvendelse og arkæologiske udgravninger vurderes. I denne henseende er luftledninger normalt mindre forstyrrende end underjordiske kabler og forårsager færre forstyrrelser. I særlige tilfælde kan underjordiske kabler imidlertid have en betydelig positiv indvirkning på visse truede arter. De kan f.eks. reducere dødeligheden som følge af kollisioner med elledninger i bestande af vandrende eller hjemmehørende fugle (Bernardino et al., 2018). I både by- og landmiljøer er jordafbrydelsen større, når der lægges underjordiske kabler, end når der opføres luftledningstårne. Mængden af jord, der udgraves til et underjordisk kabel, hvor der installeres to kabler pr. fase, er ca. 14 gange større end for en tilsvarende luftledningsrute. Vegetation skal ryddes langs og til siden af skyttegrave for at give mulighed for konstruktion og tilhørende adgang for køretøjer.

Gennemførelsestiden varierer alt efter de lokale geografiske og geologiske forhold og den anvendte installationsmetode. Det er dog betydeligt længere for underjordiske kabler i forhold til luftledninger.

Kabler, uanset om de er overhead eller under jorden, er normalt designet til at være i drift i 60 år. Et britisk casestudie viser, at den forventede levetid for træpæle, der understøtter luftledninger, er sammenlignelig: 40-60 år.