Hochwasserschutzrahmen für nationale Netze im Vereinigten Königreich
Das Vereinigte Königreich erlebte in der Vergangenheit schwere Überschwemmungsereignisse, einschließlich des Sommers 2007, die zum Verlust wesentlicher Dienstleistungen, einschließlich der Wasser- und Energieversorgung, sowie zur Zerstörung von Infrastrukturen führten, mit geschätzten Kosten von mehr als 3,2 Milliarden Pfund. Etwa eine halbe Million Menschen waren sofort von diesem Ereignis betroffen, was die vorübergehende Abwesenheit von Energieversorgung betrifft. In einem solchen Hochwasserfall, sobald die Energieversorgung betroffen ist, so sind auch andere Dienstleistungen wie Wasserverteilung, Verkehr, Kommunikation und Gesundheitsversorgung.
DerPitt Review: Die Erfahrungen aus den Überschwemmungen2007 wurden im Juni 2008 veröffentlicht. in Erwartung seiner Ergebnisse forderte der britische Energieminister eine umfassende Bewertung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Überschwemmungen von Primär- und Hochspannungsumspannwerken und der Maßnahmen, die ergriffen werden können, um aktuelle und künftige Risiken zu mindern. Die Energy Networks Association (ENA) Substation Resilience to Flooding Task Group wurde gegründet, die an das Exekutivkomitee für Energienotfälle (E3C) berichtet und diese Arbeit leiten sollte. Diese Arbeit umfasste die Vertretung von National Grid Electricity Transmission, die das Hochspannungs-Stromübertragungsnetz in England und Wales besitzt und unterhält, sowie alle britischen Energieübertragungs- und -verteilerunternehmen und führte zur Erstellung und Veröffentlichung des ENA Engineering Technical Report (ETR) 138. Seine erste Version wurde im Oktober 2009 veröffentlicht, und eine zweite Version von ETR 138 wurde im Januar 2016 veröffentlicht. Die 2016 durchgeführte National Flood Resilience Review (NFRR) führte zu einer weiteren Aktualisierung der ETR 138, was anerkennt, dass die Elektrizitätsindustrie als Vorreiter bei einem proaktiven Hochwasserrisikomanagement angesehen wird und das Zielresilienzniveau von 1:1000 Jahren für alle kritischen lokalen Infrastrukturen, die 10.000 Kunden oder mehr beliefern, gilt.
In der Pitt Review wurde ein Ziel von 1:200 Jahren empfohlen. Die ENA-Taskgruppe war jedoch der Ansicht, dass dies nicht weit genug ging, um die Hochwasserrisiken des Energiesektors bis 2050 zu mindern (unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels, die im Rahmen eines Hochemissionsszenarios erwartet werden (UKCP09, entsprechend dem Szenario SRES A1FI des IPCC), was zur Bewertung der Anfälligkeit aller Umspannwerke für ein 1:1000-Jahres-Hochwasserereignis führte. Folglich wurden Hochwassermaßnahmen zum Schutz der am stärksten gefährdeten Umspannwerke ermittelt, darunter: Hochwasserbarrieren; tragbare Hochwasserschutzmaßnahmen; Erdbunde; Hochwassertüren und Tore; Entwässerungssysteme und Pumpstationen; Hochwasserspeicherspeicher; und landwirtschaftsbasierte Maßnahmen. Bis 2021 werden alle anfälligen nationalen Netzumspannwerke mit hohem Risiko vor den gezielten Hochwasserereignissen geschützt, wobei für den nächsten Regulierungszeitraum weiterhin Investitionen in die Hochwasserresilienz für Oberflächenwasserrisiken geplant sind.
Beschreibung der Fallstudien
Herausforderungen
Im Vereinigten Königreich befinden sich eine Reihe von Umspannwerken in Auen. Umspannwerke spielen im Energieversorgungsnetz eine zentrale Rolle. Wenn Überschwemmungen auftreten, können diese ausfallen, was zu kaskadierenden Auswirkungen auf andere Sektoren wie Wasserversorgung, Gesundheitswesen, Transport, Kommunikation und Notfalldienste führt. Starke Winde kommen oft Hand in Hand mit Überschwemmungen und können weitere Auswirkungen auf das Verteilernetz haben, z. B. das Entfernen von Pfosten und Drähten.
Der Ausfall der Stromversorgung kann weitreichende Auswirkungen auf das Leben der Menschen haben und weitreichendere wirtschaftliche Auswirkungen haben, was die indirekten Auswirkungen von Überschwemmungen weitgehend erhöht. Das Hochwasser im Sommer 2007 führte zu einer halben Million Menschen ohne Zugang zur Energieversorgung. Die Gesamtkosten dieser Veranstaltung wurden auf mehr als 3,2 Milliarden Pfund geschätzt. Eine Schätzung der wirtschaftlichen Kosten der Winterfluten (2015 bis 2016) für den Energiesektor (hauptsächlich Verteilung) beträgt 83 Millionen Pfund (niedrige 75 Millionen Pfund – hohe 91 Millionen Pfund zu Preisen von 2015).
Es wird erwartet, dass der Klimawandel das Hochwasserrisiko verschlimmert und die Intensität und Häufigkeit von Hochwasserereignissen erhöht.
Ziele
Das National Grid Substation Flood Defence Framework ist ein bundesweites Programm zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Stromübertragungsnetzes gegen alle Arten von Überschwemmungen (Fluss-, Gezeiten-, Pluvial- und Grundwasserüberflutungen sowie mögliche Überschwemmungen aus Kanalisationen und Abflüssen sowie Überschwemmungen aus Reservoirausfällen). Das spezifische Ziel der im Rahmen dieses Programms durchgeführten Anpassungsmaßnahmen ist der Schutz der Umspannwerke des National Grid vor Überschwemmungen, indem verhindert wird, dass Wasser in diese Infrastrukturen gelangt, wodurch das Risiko für die Versorgungssicherheit verringert und sichergestellt wird, dass das Übertragungsnetz die Stromversorgung aufrechterhält.
Es wurden Maßnahmen ermittelt und entwickelt, um den Schutz vor einem Hochwasserereignis von 1:1000 Jahren zu gewährleisten, wobei die Auswirkungen des Klimawandels in einem Szenario mit hohen Emissionen (UKCP09, entsprechend dem SRES A1FI-Szenario des IPCC) bis 2080 zu erwarten sind. In Fällen, in denen dieses Ziel nicht erreichbar ist, wird National Grid diesen Schutz reduzieren, um für ein Hochwasserereignis von 1:200 Jahren zu schützen, während gleichzeitig die Auswirkungen des Klimawandels bis 2050 je ein Szenario mit hohen Emissionen oder ein Hochwasser von 1:1000 auf dem heutigen Niveau berücksichtigt werden.
In diesem Fall umgesetzte Anpassungsoptionen
Lösungen
Der Ansatz zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Netzumspannwerke gegen Hochwasser bestand aus zwei Schritten. Der erste Schritt konzentrierte sich auf die Bewertung der Anfälligkeit und des Hochwasserrisikos. Unter Berücksichtigung der erwarteten Auswirkungen des Klimawandels gemäß dem hohen UKCP09-Emissionsszenario wurden Umspannwerke, die von einem 1:100-Jahres-, 1:200-Jahres-, 1:1000-Jahres- und 1:1000-Jahres-Hochwasserereignisse betroffen waren, identifiziert. Im zweiten Schritt geht es um die Identifizierung, Konzeption und Umsetzung von Hochwasserschutzlösungen für jede der kritischen Umspannwerke. Dieser Schritt wurde in zwei Phasen umgesetzt. In der ersten Phase wurden 11 Umspannwerke mit hohem Risiko identifiziert und geschützt; dies sind Umspannwerke, die Auswirkungen während eines Hochwasserereignisses von 1:100 erleben könnten. Die zweite Stufe konzentriert sich auf den Schutz weiterer 38 Umspannwerke mit mittlerem Risiko; dies sind Umspannwerke, die im Falle eines Hochwasserereignisses von 1:200 Jahren oder 1:1000 Jahren Auswirkungen haben könnten. Das Programm begann 2008 und bis 2021 werden alle 49 kritischen (hohen und mittleren) Umspannwerke von National Grid hochwassergeschützt sein. Weitere 100 schätzungsweise 100 Oberflächenwasser-Risikogebiete werden bis 2026 geschützt.
Angewandte Hochwasserresilienzlösungen bestehen aus Kombinationen folgender Praktiken: Hochwasserbarrieren; tragbare Hochwasserschutzmaßnahmen; Erdbunde; Hochwassertüren und Tore; Entwässerungssysteme und Pumpstationen; Hochwasserspeicherspeicher; Maßnahmen auf der Grundlage der Bodenbewirtschaftung; und koordinierte lokale Lösungen mit der Umweltagentur.
Bei größeren Standorten mit mehreren Risikopunkten ist der gesamte Standortschutz, der die oben genannten Maßnahmen kombiniert, häufig der bevorzugte und effiziente Ansatz, um sicherzustellen, dass das gesamte Betriebsgebiet vor Überschwemmungsgefahren geschützt bleibt. Dies beinhaltet in der Regel den Bau einer harten Flutwand um den Umfang des Standorts. Dies wurde zum Beispiel in Walham Umspannwerk angewendet, etwas außerhalb von Gloucester im Südwesten Englands, wo Stahlpfähle um den 1 km Umkreis des Standorts in den Boden versteckt wurden, um eine Basis für die Verteidigungsmauer zu bilden. Als nächstes wurde eine Gussbetonflutmauer zwischen 1,6 und 1,9 m hoch gebaut, um das Gelände vor einem 1:1000-jährigen Überschwemmungsereignis zu schützen. Fünf Pumpstationen wurden ebenfalls installiert, um mögliche Versickerung oder Resteindringung von Hochwasser zu bewältigen. Ein weiteres Beispiel ist das Umspannwerk Stella South, das sich in der Nähe des Flusses Tyne in Newburn befindet und mit einem Betrieb von 132 kV. Dieses Umspannwerk wurde durch eine harte Überschwemmungsbarriere und einen weichen Schutzerdbund mit lokalen Materialien geschützt, um die ökologischen Auswirkungen des Baus zu reduzieren. Aberthaw Umspannwerk westlich von Cardiff in Südwales ist ein drittes Beispiel; dieses 132 kV Umspannwerk ist nun durch eine 2,4 m hohe Hochwasserwand aus Beton geschützt.
Der gesamte Standortschutz ist jedoch nicht immer der beste Ansatz, da er die Auenfläche für die Wasserspeicherung verringern und Überschwemmungsgewässer auf Grundstücke benachbarter Häuser umleiten kann. Unter der Voraussetzung, dass kritische Ausrüstungen von Überschwemmungen unberührt bleiben, kann das Gelände auch dann in Betrieb bleiben, wenn der Teil des Geländes überschwemmt wird.
In der Erkenntnis, dass Überschwemmungsrisiken nicht sofort gemindert werden würden, kaufte National Grid ein anfängliches 1,7 km demontierbares Barrieresystem und erweiterte dieses auf 2,3 km nach den Überschwemmungen im Zeitraum 2014 bis 2015. Diese 2,3 km lange mobile Verteidigungsausrüstung bietet die Fähigkeit, mehrere Standorte gleichzeitig zu schützen: eine sehr große Website; oder zwei große Standorte; oder drei normal große Seiten. Derzeit gibt es sieben Anhänger, die in drei Paaren angeordnet sind (mit dem siebten Anhänger, der zusätzliche Ecken und Ausrüstungen trägt), die unabhängig mit einem eigenen Gabelstapler und einer Dieselversorgung für Pumpen betrieben werden können. Die Barriere ist auch für Gasstandorte verfügbar und kann, angesichts ausreichender Mobilisierungs- und Installationszeit, an jedem Standort verwendet werden. 12 x 3.000 Liter Pumpen, die 3 Tonnen pro Minute pumpen können, sind Teil der Barriereausrüstung und werden durch weitere 10 kleinere Pumpen für den Einsatz in kleineren Bereichen wie Gebäuden usw. ergänzt. Barriereübungen werden regelmäßig durchgeführt.
National Grid überwacht witterungsbedingte Risiken rund um die Uhr über seinen Kontrollraum. Die Standorte sind beim Hochwasserwarnsystem der Umweltagentur registriert und erhalten die täglichen Warnungen des Hochwasserprognosezentrums und der Naturgefahrenpartnerschaft. National Grid ist ein teilnehmendes Mitglied des Hochwasserprognosezentrums und der Arbeitsgruppen der Natural Hazards Partnership, und Daten des MET-Büros und anderer Wettervorhersagen werden auf potenzielle Risiken überwacht.
Relevanz
Fallbeispiel als Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt und umgesetzt.
Zusätzliche Details
Stakeholderbeteiligung
Das National Grid Flood Defence Framework wird nur auf die Stromübertragung angewendet und zur Umsetzung der ETR 138 entwickelt. Die Risikobewertungen wurden von einer Reihe von professionellen Beratungsstellen durchgeführt. Während der Phasen der Schwachstellenbewertung und des Entwurfs von Hochwassermaßnahmen arbeitete National Grid eng mit der britischen Umweltagentur, Natural Resources of Wales, lokalen Behörden, Internal Drainage Boards und seinen Energiepartnern im Rahmen des ETR 138 zusammen. Darüber hinaus hat National Grid bei der Entwicklung des auf ETR 138 basierenden Rahmens die Genehmigung der Verteidigungspläne vom Department for Business, Energy and Industrial Strategy (BEIS) und unserer Aufsichtsbehörde, Office of Gas and Electricity Markets (Ofgem), eingeholt.
Erfolgsfaktoren und Hemmnisse
Zu den Erfolgsfaktoren für die Umsetzung der Anpassungsmaßnahmen im Rahmen des National Grid Substation Flood Defence Framework gehören eine klare Vision, eine klare Zielresilienz, eine starke Führung sowie eine gute Zusammenarbeit und Partnerschaft mit lokalen und nationalen Behörden. Da BEIS und Ofgem Unterzeichner sind und an der Herstellung und Aktualisierung der ETR 138 beteiligt sind, hat dies den Finanzierungsprozess und die Rechtfertigung der Investitionen in die Hochwasserresilienz gestrafft.
Lokal relevante Begrenzungsfaktoren können auch andere Sektoren umfassen, die nicht auf ein hohes Resilienzniveau hinarbeiten. Da Hochwasserdaten, Modellierung und Erfahrung aus tatsächlichen Hochwasserereignissen ständig reifen und verfeinert werden, schafft dies eine schwierige Situation, um ein Ziel von 1:1000 Widerstandsfähigkeit zu erhalten. Es gibt mehrere Beispielstandorte, an denen der Hochwasserstand entweder gestiegen oder gesunken ist, was dann die Lösung der Hochwasserresilienz beeinflusst hat.
Kosten und Nutzen
Die Gesamtkosten für die Umsetzung der ersten Phase des National Grid Substation Flood Defence Framework belaufen sich auf rund 117 Millionen Pfund, wobei zusätzliche 59 Millionen Pfund für weitere Investitionen in die Resilienz in Bezug auf Oberflächenwasserrisiken erwartet werden. Die Ausgaben für demontierbare Verteidigungen werden auf 2,5 bis 3 Millionen Pfund geschätzt und beinhalten den Einsatz sowohl für Übungen als auch für reale Ereignisse.
Zu erwarten sind der Schutz vor Überschwemmungen von nationalen Netzumspannwerken und die Aufrechterhaltung der Energieversorgung, wodurch kaskadenbedingte Auswirkungen auf andere Sektoren und Dienstleistungen verhindert werden.
Rechtliche Aspekte
Die wichtigsten rechtlichen Triebkräfte für die Anpassungsmaßnahmen im Rahmen des Nationalen Rahmens für die Hochwasserabwehr sind die Hochwasserrisikoverordnung (2009), die Teil des Umsetzungsprozesses der EU-Hochwasserrichtlinie ist, und des UK Climate Change Act (2008), einschließlich der periodischen Berichtspflichten nach Sektoren.
Die Hochwasserrisikoverordnung 2009 schreibt vor, dass Lead Local Flood Authorities (LLFAs), die Umweltagentur und Natural Resources Wales, die Erstellung und Veröffentlichung von Hochwasserrisikomanagementplänen (Flut Risk Management Plans, FRMPs) in einem sechsjährigen Zyklus durchführen und veröffentlichen. Das UK Climate Change Act fordert, dass National Grid regelmäßig über Maßnahmen zur Reaktion auf Anpassungen berichtet. Diese Bewertung und Berichterstattung haben auch National Grid ermutigt, mit Hochwasserschutzmaßnahmen fortzufahren.
Umsetzungszeitraum
Das National Grid Substation Flood Defence Framework wurde 2008 ins Leben gerufen. Die Umsetzung des Hochwasserschutzes vor Gezeiten- und Flussrisiken wird voraussichtlich bis 2021 abgeschlossen sein. Wenn jedoch Effizienzgewinne bei der Koordinierung der Arbeiten mit großen Plänen für Standortentwicklung und Umweltagenturen festgestellt wurden, wird eine kleine Anzahl von Standorten über diesen Zeitpunkt hinaus gehen. Weitere Investitionen in Oberflächenwasserrisiken werden im Berichtszeitraum 2021 bis 2026 getätigt.
Lebensdauer
Das National Grid Substation Flood Defence Framework umfasst eine Vielzahl von spezifischen Maßnahmen, von denen jede eine bestimmte Lebensdauer hat. Im Allgemeinen liegt die Lebensdauer zwischen 30 und 80 Jahren. Das nationale Netz betrachtet Überschwemmungsrisiken als langfristiges Anpassungsproblem und erfordert häufige Überprüfung und Wachsamkeit.
Referenzinformationen
Kontakt
Douglas Dodds
Environmental Engineer
National Grid Electricity Transmission
E-mail: douglas.dodds@nationalgrid.com
Tel.: +44 (0)7825 385425
Webseiten
Referenz
Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Apr 18 2024
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