Hochwasserschutzrahmen für nationale Umspannwerke im Vereinigten Königreich

Im Vereinigten Königreich befinden sich mehrere Umspannwerke in Überschwemmungsgebieten. 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 gehen oft mit Überschwemmungen einher und können das Verteilnetz weiter beeinträchtigen, z.B. das Entfernen von Masten und Drähten.

Ein Ausfall der Stromversorgung kann weitreichende Auswirkungen auf das Leben der Menschen sowie umfassendere wirtschaftliche Auswirkungen haben, die die indirekten Auswirkungen von Überschwemmungen weitgehend verstärken. Das vorübergehende Hochwasser im Sommer 2007 führte dazu, dass etwa eine halbe Million Menschen keinen Zugang zur Energieversorgung hatten. Die Gesamtkosten dieser Veranstaltung wurden auf mehr als 3,2 Milliarden Pfund geschätzt. Eine Schätzung der wirtschaftlichen Kosten von Winterhochwasser (2015 bis 2016) im Energiesektor (hauptsächlich Verteilung) beträgt 83 Mio. £ (niedrige 75 Mio. £ - hoch 91 Mio. £ zu Preisen von 2015).

Es wird erwartet, dass der Klimawandel das Hochwasserrisiko verschlimmert und die Intensität und Häufigkeit von Hochwasserereignissen erhöht.

Das National Grid Substation Flood Defence Framework ist ein landesweites Programm zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des Stromübertragungsnetzes gegenüber allen Arten von Überschwemmungen (Fluss-, Gezeiten-, pluvial- und Grundwasserüberschwemmungen sowie potenzielle Überschwemmungen aus Kanalisationen und Abflüssen und Überschwemmungen durch Reservoirversagen). Das spezifische Ziel der im Rahmen dieses Programms durchgeführten Anpassungsmaßnahmen besteht darin, die Umspannwerke des nationalen Netzes vor Überschwemmungen zu schützen, indem verhindert wird, dass Wasser in diese Infrastrukturen eindringt, wodurch das Risiko für die Versorgungssicherheit verringert und sichergestellt wird, dass das Übertragungsnetz die Stromversorgung aufrechterhält.

Unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels, die bei einem Szenario mit hohen Emissionen (UKCP09, das dem SRES-A1FI-Szenario des IPCC entspricht) bis 2080 zu erwarten sind, wurden Maßnahmen ermittelt und konzipiert, um den Schutz vor einem Hochwasserereignis von 1:1000 Jahren zu gewährleisten. In Fällen, in denen dieses Ziel nicht erreichbar ist, wird National Grid diesen Schutz verringern, um ein Hochwasserereignis von 1:200 Jahren zu schützen, wobei die Auswirkungen des Klimawandels bis 2050 bei einem Szenario mit hohen Emissionen oder einem Hochwasserereignis von 1:1000 auf dem heutigen Niveau berücksichtigt werden.

Der Ansatz zur Verbesserung der Hochwasserresilienz der Umspannwerke bestand aus zwei Schritten. Der erste Schritt konzentrierte sich auf die Bewertung der Vulnerabilität und des Hochwasserrisikos. Umspannwerke, die von einem 1:100-Jahr, 1:200-Jahr, 1:1000-Jahr und 1:1000-Jahr+-Hochwasserereignis des Klimawandels betroffen sind, wurden unter Berücksichtigung der erwarteten Auswirkungen des Klimawandels gemäß dem Szenario mit hohen UKCP09-Emissionen identifiziert. Der zweite Schritt befasst sich mit der Identifizierung, Konzeption und Implementierung von Hochwasserschutzlösungen für jedes der kritischen Umspannwerke. Dieser Schritt wurde in zwei Schritten umgesetzt. In der ersten Phase wurden 11 Hochrisiko-Umspannwerke identifiziert und geschützt; Dies sind Umspannwerke, die während eines Hochwasserereignisses von 1:100 Jahren Auswirkungen haben könnten. Die zweite Stufe konzentriert sich auf den Schutz weiterer 38 Umspannwerke mit mittlerem Risiko. Dabei handelt es sich um Umspannwerke, die im Falle eines Hochwasserereignisses von 1:200 Jahren oder 1:1000 Jahren Auswirkungen haben könnten. Das Programm wurde 2008 gestartet, und bis 2021 werden alle 49 kritischen (mit hohem und mittlerem Risiko) Umspannwerke von National Grid überflutungssicher sein. Bis 2026 werden weitere geschätzte 100 Gebiete mit Oberflächenwasserrisiko geschützt sein.

Angewandte Hochwasserresilienzlösungen bestehen aus Kombinationen folgender Praktiken: Hochwasserhindernisse; tragbare Hochwasserschutzmaßnahmen; Erdkessel; Hochwassertüren und -tore; Entwässerungssysteme und Pumpstationen; Hochwasserspeicher; Maßnahmen auf der Grundlage der Bodenbewirtschaftung; und koordinierte lokale Lösungen mit der Umweltagentur.

Bei größeren Standorten mit mehreren Risikopunkten ist der Schutz des gesamten Standorts, bei dem die oben genannten Maßnahmen kombiniert werden, 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 Geländes. Dies wurde zum Beispiel am Umspannwerk Walham angewendet, das sich etwas außerhalb von Gloucester im Südwesten Englands befindet, wo Stahlpfähle um den 1 km langen Umfang des Geländes herum in den Boden gesteckt wurden, um eine Basis für die Verteidigungsmauer zu bilden. Als nächstes wurde eine Gussbetonflutmauer zwischen 1,6 und 1,9 m Höhe errichtet, um das Gelände vor einem 1:1000-jährigen Hochwasserereignis zu schützen. Fünf Pumpstationen wurden auch installiert, um mögliche Versickerungen oder Resteintritte von Hochwasser zu bewältigen. Ein weiteres Beispiel ist das Umspannwerk Stella South in der Nähe des Flusses Tyne in Newburn mit einem Betrieb von 132 kV. Dieses Umspannwerk wurde durch eine harte Hochwassersperre und einen weichen Verteidigungserdebund geschützt, der mit lokalen Materialien gebaut wurde, um die ökologischen Auswirkungen des Baus zu reduzieren. Das Umspannwerk Aberthaw westlich von Cardiff in Südwales stellt ein drittes Beispiel dar. Dieses 132 kV-Umspannwerk ist jetzt durch eine 2,4 m hohe Pfahlbetonflutmauer geschützt.

Der Schutz des gesamten Gebiets ist jedoch nicht immer der beste Ansatz, da dadurch die Überschwemmungsfläche für die Wasserspeicherung verringert und Hochwasser auf das Gelände benachbarter Häuser umgeleitet werden kann. Sofern kritische Anlagen von Hochwasser nicht betroffen sind, kann der Standort auch dann betriebsbereit bleiben, wenn der Teil des Standorts überschwemmt wird.

In der Erkenntnis, dass Hochwasserrisiken nicht sofort gemindert würden, kaufte National Grid ein anfängliches 1,7 km langes abbaubares Barrierensystem und erweiterte es nach den Überschwemmungsereignissen in den Jahren 2014 bis 2015 auf 2,3 km. Diese 2,3 km lange mobile Verteidigungsausrüstung bietet die Möglichkeit, mehrere Standorte gleichzeitig zu schützen: ein sehr großer Standort; oder zwei große Standorte; oder drei Standorte normaler Größe. Derzeit gibt es sieben Anhänger, die als drei Paare angeordnet sind (wobei der siebte Anhänger zusätzliche Ecken und Ausrüstung trägt), die unabhängig mit einem eigenen Gabelstapler und einer Dieselversorgung für Pumpen arbeiten können. Die Barriere ist auch für Gasstandorte verfügbar und kann bei ausreichender Mobilisierungs- und Installationszeit an jedem Standort genutzt 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 wetterbedingte Risiken rund um die Uhr über seinen Kontrollraum. Ihre Standorte sind beim Hochwasserwarnsystem der Umweltagentur registriert und erhalten täglich die Warnmeldungen des Hochwasservorhersagezentrums und der Partnerschaft für Naturgefahren. National Grid ist ein teilnehmendes Mitglied des Flood Forecasting Centre und der Arbeitsgruppen der Natural Hazards Partnership, und Daten des MET-Büros und andere Wettervorhersagen werden auf potenzielle Risiken überwacht.

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 professioneller Beratungsunternehmen durchgeführt. Während der Phasen der Vulnerabilitätsbewertung und der Konzeption von Hochwassermaßnahmen arbeitete National Grid im Rahmen der ETR 138 eng mit der Umweltbehörde des Vereinigten Königreichs, Natural Resources of Wales, lokalen Behörden, internen Entwässerungsgremien und ihren Energiepartnern zusammen. Darüber hinaus hat National Grid bei der Entwicklung des Rahmens auf der Grundlage der ETR 138 die Genehmigung der Verteidigungspläne durch das Ministerium für Wirtschaft, Energie und Industriestrategie (BEIS) und unsere Regulierungsbehörde, Office of Gas and Electricity Markets (Ofgem), eingeholt.

Erfolgsfaktoren für die Umsetzung der Anpassungsmaßnahmen, die Teil des nationalen Hochwasserschutzrahmens für Umspannwerke sind, sind eine klare Vision, klare Zielwerte für die Resilienz, eine starke Führungsrolle und eine gute Zusammenarbeit und Partnerschaft mit lokalen und nationalen Behörden. Da BEIS und Ofgem Unterzeichner sind und an der Erstellung und Aktualisierung der ETR 138 beteiligt sind, hat dies den Finanzierungsprozess gestrafft und die Investitionen in die Hochwasserresilienz gerechtfertigt.

Lokal relevante einschränkende Faktoren können andere Sektoren einschließen, die nicht auf ein so hohes Resilienzniveau hinarbeiten. Da Hochwasserdaten, Modellierung und Erfahrungen aus tatsächlichen Hochwasserereignissen ständig reifen und verfeinert werden, entsteht eine herausfordernde Situation, um ein Ziel von 1: 1.000 Widerstandsfähigkeit aufrechtzuerhalten. Es gibt mehrere Beispielstandorte, an denen das Hochwasserniveau entweder gestiegen oder gesunken ist, was sich dann auf die Hochwasserresilienzlösung ausgewirkt hat.

Die Gesamtkosten für die Umsetzung der ersten Phase des National Grid Substation Flood Defence Framework belaufen sich auf rund 117 Mio. GBP, wobei weitere 59 Mio. GBP für weitere Investitionen in die Widerstandsfähigkeit bei Oberflächenwasserrisiken erwartet werden. Die Ausgaben für demontierbare Verteidigungsanlagen werden auf 2,5 bis 3 Mio. GBP geschätzt und umfassen den Einsatz sowohl für Übungen als auch für reale Ereignisse.

Erwartete Vorteile sind der Schutz der nationalen Umspannwerke vor Überschwemmungen und die Aufrechterhaltung der Energieversorgung, wodurch Kaskadeneffekte auf andere Sektoren und Dienstleistungen verhindert werden.

Die wichtigsten rechtlichen Treiber für die Anpassungsmaßnahmen, die Teil des nationalen Hochwasserschutzrahmens für Umspannwerke sind, sind die Hochwasserrisikoverordnung (2009), die Teil des Umsetzungsprozesses der EU-Hochwasserrichtlinie ist, und das britische Klimaschutzgesetz (2008), einschließlich der regelmäßigen Berichtspflichten nach Sektoren.

Die Hochwasserrisikoverordnung von 2009 schreibt vor, dass führende lokale Hochwasserbehörden (LLFAs), die Umweltagentur und Natural Resources Wales Hochwasserrisikomanagementpläne (FRMPs) in einem Sechsjahreszyklus erstellen und veröffentlichen müssen. Das UK Climate Change Act fordert, dass National Grid regelmäßig über Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel berichtet. Diese Bewertung und Berichterstattung haben National Grid auch dazu ermutigt, mit Hochwasserschutzmaßnahmen fortzufahren.

Das National Grid Substation Flood Defence Framework wurde 2008 ins Leben gerufen. Die Umsetzung des Hochwasserschutzes gegen Gezeiten- und Flussrisiken wird voraussichtlich bis 2021 abgeschlossen sein. Wurden jedoch Effizienzgewinne bei der Koordinierung der Arbeiten mit den Programmen der großen Standortentwicklungs- und Umweltagenturen festgestellt, wird eine kleine Anzahl von Standorten über dieses Datum hinausgehen. Weitere Investitionen in Oberflächenwasserrisiken werden im regulatorischen Berichtszeitraum 2021 bis 2026 getätigt.

Das National Grid Substation Flood Defence Framework umfasst eine Vielzahl spezifischer Maßnahmen, von denen jede eine bestimmte Lebensdauer hat. Im Allgemeinen liegt die Lebensdauer zwischen 30 und 80 Jahren. National Grid betrachtet Hochwasserrisiken als langfristiges Anpassungsproblem und wird eine häufige Überprüfung und Wachsamkeit erfordern.

Douglas Dodds
Environmental Engineer
National Grid Electricity Transmission
E-mail: douglas.dodds@nationalgrid.com 
Tel.: +44 (0)7825 385425