Kliimamuutustele vastupanuvõimelised elektri ülekande- ja jaotusvõrgud ning -teenused

This page is currently under construction, so it may look a bit different than you're used to. We're in the process of preparing a new layout to improve your experience. A fresh new look for the adaptation options pages is coming soon.

Kliimamuutustele vastupanuvõimelised tehnoloogiad ja tõhususmeetmed võivad vähendada elektriülekande tõrkeid ja tagada usaldusväärse tarne.

Electricity transmission is affected by several extreme weather events that may become more frequent and severe due to climate change. Underground cabling offers a solution by protecting infrastructure from these climate impacts, largely avoiding precipitation and windstorm damage. This reduces the need for frequent maintenance and repairs, leading to a more secure energy supply, fewer weather-related outages, and long-term cost savings.

Beyond storms, high ambient temperatures during heatwaves pose threats. They cause power lines to sag, creating safety hazards and potential contact with trees, leading to electrocution or fires. Regulations typically mandate minimum clearances to prevent such incidents. High temperatures increase accident risks, power cuts, and network failures. To reduce these risks, de-rating measures are implemented, which impact the overall transmission efficiency. This is further compounded by rising electricity demand due to increased air conditioning use.

Adaptation options for high temperatures include installing higher power line towers and poles, using conductors with hotter operating limits or low-sag conductors, and increasing the minimum design temperature for new overhead lines (a cost-effective solution often involving slightly taller poles). Developing software solutions to optimize overhead line ratings is another strategy.

Energy efficiency improvements in buildings and appliances reduce electricity grid stress, while improved design of buildings and urban areas, including green infrastructure, can reduce peak electricity demand. Bringing electricity closer to where it is consumed (e.g. rooftop solar PV) reduces the need to transport power over long lines that are vulnerable to overheating.

Eelised

If supported by Climate Scenarios, solutions allow to understand to what extent traditional overhead cables can continue to be a valid option and when a potentially switch to undergrounding is needed.
Provide more secure energy supply with fewer instances of weather-related power outages.
Saves cost in the long run due to reduced maintenance and repairs.
Underground cabling can alleviate the requirement for further and more frequent investments in transmission infrastructure maintenance and repairs.
The land use and visual impacts generated by underground cables is considerably lower than overhead cables.

Puudused

If not well-managed, also through coordination with other cabling entities and stakeholder engagement, the installation of underground cables can generate nuisance to local communities. underground spatial planning might be an option to mitigate these conflicts.
The capital costs related to building underground lines are much higher than those for overhead cables.
Underground cables require advanced insulation to avoid power losses and risks of electrocution through direct contact with the soil.
Larger or multiple cables may be needed if placed underground, due to the electric resistance generated by insulation. Heat and ventilation systems for cable cooling may be also established.
Underground cables require to reserve some land to secure access to the lines for maintenance purposes.
Restrictions may be established on the planting of trees and hedges over the underground cables or within 3 m of the cable trench to prevent encroachment by vegetation.
Height restrictions may be established for machinery or especially high vehicles, such as agricultural equipment, near overhead lines for safety reasons.
Underground cabling requires availability of correct technology, installation, monitoring, and management expertise.
Other excavation activities may damage underground cables, if their location is not supported by digitalization and GIS tools.

Asjakohased sünergiad leevendusmeetmetega

No relevant synergies with mitigation

Loe kohandamisvõimaluse täisteksti

Kirjeldus

Elektrikaablite kokkuvarisemine põhjustab kasutajatele ajutist elektrikadu ja toob elektritarnijatele kaasa täiendavad remondikulud. Tormid võivad kahjustada elektriliine ning põhjustada seega elektrikatkestusi ja elektrikatkestusi otsese või kaudse mõju kaudu (nt langevad puud). Lisaks võivad tormid suurendada välklampide kiirust, mis on veel üks elektrikatkestuste põhjus elektriliinide kahjustamise tõttu. Puude kukkumine, mida põhjustavad mitmed tegurid, sealhulgas tugevad tuuled, vee kogunemine pinnasesse (mille tulemuseks on lihtsam juurimine), lume kogunemine või valgustus, võib anda sama tulemuse. Siiski sõltub sademete ja tuuletormide poolt puude langemise ulatus puude vanusest ja ümbermõõdust. Lume kogunemine ülekande- ja jaotusliinidele ja sellele järgnev lume kogunemine, eelkõige kõrge õhuniiskuse ja temperatuuri juures umbes 0 °C (nn märg lumi), võib põhjustada elektriliinide purunemist ja kõrgepinge jõuülekandemastide kokkuvarisemist.

Maa-alused kaablid võimaldavad kohandada elektri ülekande- ja jaotussüsteeme kliimamuutustega, kuna see kaitseb olulist osa taristust eespool nimetatud kliimamuutuste mõju eest. Maa-aluste kaablite paigaldamine hõlmab kolme peamist tehnikat: kaablite asetamine betooniga tugevdatud süvenditesse, kaablite asetamine maa-alustesse tunnelitesse või kaablite otsene matmine.

Maa-aluste kaablite paigaldamisega on võimalik vältida enamikku ebasoodsatest ilmastikutingimustest, millega traditsioonilised ülekandetaristud maapealselt kokku puutuvad. See viitab suures osas sademetele ja tormidele. Maa-alused kaablid võivad leevendada vajadust täiendavate ja sagedasemate investeeringute järele ülekandetaristu hooldusse ja remonti. Oodatav kasu hõlmab kindlamat energiavarustust ja vähem ilmastikuga seotud elektrikatkestusi, saavutades samal ajal pikemas perspektiivis kulude kokkuhoiu tänu väiksemale hooldusele ja remondile.

Tormid ei ole ainus kliimaga seotud oht, mis elektrivõrke mõjutab. Väga kõrged ümbritseva õhu temperatuurid, näiteks kuumalainete ajal, ohustavad ülekannet ja jaotust, kuna need võivad põhjustada joonte vajumist; nende vähendatud eemaldumine maapinnast võib olla üldsusele ohtlik. Mahajäämus võib põhjustada ka kokkupuudet puude ja muude struktuuridega, mis võib põhjustada elektrilööke või tulekahjusid. Enamikus Euroopa riikides on kehtestatud eeskirjad elektriliinide ja maapinna või rajatiste vahelise minimaalse vahemaa säilitamiseks, et vältida võimalikke elektrilööke või tulekahjusid. Kõrgemad ümbritseva õhu temperatuurid nõuavad, et elektrivoolu, mis läbib õhuliine, tuleb vähendada, et vältida seadmete ülekuumenemist. Soojemad elektriliinid võivad samuti vähendada tõhusust (de-rating). See mõju suurendab õnnetuste, elektrikatkestuste ja kaskaadsete võrgutõrgete ohtu, millel on negatiivne mõju asjaomaste kommunaalteenuste kasumlikkusele ja mõjutatud elanikkonna heaolule. Seda mõju võimendab suurenev elektrinõudlus, mis on tingitud ka kliimaseadmete suuremast kasutamisest. Kohanemisvõimalused nende mõjudega toimetulekuks on järgmised:

Kõrgemate elektriliinide postide paigaldamine,
Soojemate tööpiiridega elektrijuhtide paigaldamine või „madala haarduvusega” elektrijuhtide kasutamine.
Uute õhuliinide minimaalse projekteerimistemperatuuri tõstmine on eriti kulutõhus võimalus, mille saavutamine suurendaks tavaliselt puitpostide projekteerimiskõrgust 0,5 meetri võrra.
Töötada välja tarkvaraline tööriist õhuliini reitingute optimeerimiseks.

Sidusrühmade osalemine

Kui tegemist on tarkvara optimeerimisega, hõlmavad kõik selle klassi võimalused infrastruktuuride paigaldamist või muutmist kohapeal, linna-, tööstus-, maa- ja looduslikes piirkondades. Sidusrühmade suhtlus kohalikul tasandil (maaomanike, kohalike omavalitsuste ja üldsusega) paigaldatud/täiustatud võrkude marsruutidel on seega väga oluline, et tagada taristute sotsiaalne vastuvõetavus ning õigeaegne ja kulutõhus kasutuselevõtt. Maa-aluste kaablite puhul võib koordineerimine teiste kaabeldusüksustega vähendada majanduslikke kulusid ja minimeerida kohalike kogukondade häirimist, piirates kaevetööde kestust miinimumini.

Edu ja piiravad tegurid

Maa-alused kaablid sõltuvad õige tehnoloogia ning paigaldus-, seire- ja juhtimisalase oskusteabe kättesaadavusest. Koostöö teiste maa-aluste kaabliüksustega, näiteks telekommunikatsiooniettevõtetega, aitab minimeerida elanikkonna häirimist kaevetööde kaudu ning kaevetööde kulude jagamine vähendab iga üksuse kulusid. Kuigi maa-alused kaablid võivad kokku puutuda uute kliimaohtudega, eelkõige üleujutuste ja maalihetega seotud pinnase liikumisega, on need riskid seni jäänud hüpoteetiliseks. Muudest ehitus- või hooldustöödest tingitud kaevetööd kujutavad endast peamist paigaldatud maa-aluste kaablite kahjustamise ohtu. Seda riski saab vähendada, rakendades maa-alustele kaablitele digitaliseerimist ja GIS-tehnoloogiat, et teavitada ekskavaatoreid maa-aluste kaablite asukohast.

Peamine erinevus maa- ja õhuliinide kaablite vahel on see, kuidas elektriisolatsiooni pakutakse. Õhuliini kaablid on isoleeritud neid ümbritseva õhuga, mis on odavaim ja lihtsaim saadaval olev isolatsioonilahendus. Maa-alused kaablid tuleb isoleerida, et vältida elektrikadu ja elektrilöögi ohtu otsese kokkupuute tõttu pinnasega. Isolatsiooni tekitatud elektritakistus tekitab soojust ja seega ülekandekadu. Selleks on vaja suuremaid ja/või mitut kaablit, et kompenseerida kadusid, ning jahutussüsteemi (sunnitud ventilatsioon, vesi või gaasid), et soojust hajutada. Maa-alused kaablid tuleb matta kraavidesse, neid tuleb kaitsta juhuslike kahjustuste eest ja neile peab olema lihtne juurde pääseda, kui hooldus on vajalik. Üldiselt tähendab see, et maa-aluseid kaableid kasutatakse paigaldamise ajal rohkem kui õhuliine, kuigi kui need on maha maetud, on nende tekitatav maakasutus ja visuaalne mõju oluliselt väiksem.

Maa-aluste kaablite hooldamine on palju keerulisem ja kulukam kui õhuliinide hooldamine: „Kui 400 kV maakaablil tekib rike, on see keskmiselt kasutusest väljas 25 korda kauem kui 400 kV õhuliinid. See on peamiselt tingitud pikast ajast, mis kulus asukoha leidmiseks, kaevamiseks ja tehniliselt vajalike remonditööde tegemiseks. Need hooldus- ja remonditööd maksavad samuti oluliselt rohkem“ (National Grid, 2015).

Lisaks on maa-alustele liinidele eriomaste kaablite läheduses tehnilised piirangud maakasutusele. Lisaks vajadusele reserveerida osa maast, et tagada juurdepääs liinidele hoolduse eesmärgil, on kehtestatud ka piirangud puude ja hekkide istutamisele kaablite kohale või kaabli kraavist kuni 3 m kaugusele, et vältida taimestiku sissetungi. Puu juured võivad tungida kaabli tagasitäite ruumi, mis omakorda võib mõjutada kaabli reitingut või isegi põhjustada kaabli füüsilist kahjustust. Sarnaselt õhuliinidega takistatakse ja kontrollitakse puude kasvu õhuliinide juhtmete all või vahemaadel, kus puud võivad liinide peale kukkuda. Ohutusega seotud põhjustel kehtestatakse kõrgusepiirangud ka masinatele või eriti kõrgetele sõidukitele, näiteks põllumajandusseadmetele, õhuliinide lähedal. Linnapiirkondades ületab maetud kaablite jaoks kasutatav maapind oluliselt samaväärselt hinnatud õhuliini jaoks nõutavat. Kaableid on ajalooliselt marsruutitud teede alla, et vältida maa lahutamist alternatiivsetest kasutusviisidest; kuid liiklushäired rikete uurimisel ja parandamisel võivad olla märkimisväärsed. Kui kaablid paigaldatakse otsese matmise teel maapiirkondadesse, on kahju tekkimise ohu vältimiseks kehtestatud piirangud sügaval haritavate põllumajandusseadmete kasutamisele. Kõrgepingekaablite matmine on samuti keerulisem kui gaasi- ja veetorude paigaldamine. Lisaks tuleb iga 500–1000 m järel ehitada betoonist vooderdatud ja kaevikutest laiemad maa-alused liigendlahtrid.

Õhuliinide kliimakindluse tagamiseks on vajalike sekkumiste kavandamisel väga oluline üksikasjalik teave tulevaste kõrge resolutsiooniga kohalike kliimatingimuste kohta. Õhuliinide kõige täpsemate stsenaariumide saamise selge eelis on seotud mõistmisega, mil määral need võivad jätkuvalt olla kehtiv valik. Kui prognoositakse, et äärmuslikud sündmused mõjutavad märkimisväärselt piirkondi, kuhu õhuliini kaablivõrgud on paigaldatud või kuhu neid kavandatakse, võib lõpuks kaaluda üleminekut maa-alustele kaablitele. Isegi vähem äärmuslikes olukordades võib selliste marsruutide väljaselgitamine, mida eespool nimetatud ohud õhuliinidele tulevikus kõige vähem mõjutavad, aidata kavandada tulevast võrguarendust.

Lisaks otsesele tulevasele kliimamõjule on nii maa- kui ka õhuliinide puhul oluline saada ülevaade tulevastest turutingimustest, milles põhivõrguettevõtjad ja jaotusvõrguettevõtjad tegutsevad.

Kulud ja tulud

Üldiselt maksab maa-aluste kaablite käitamine ligikaudu sama palju kui õhuliinide käitamine (National Grid, 2015). Maa-aluste liinide ehitamisega seotud kapitalikulud on aga palju suuremad kui õhuliinide puhul. Alonso ja Greenwell (2013) teatasid Wisconsini avaliku teenistuse komisjoni 2011. aasta uuringu põhjal maa-aluste kaablite 4–14 korda suurematest ehituskuludest. Tegelikud kulud sõltuvad siiski kaablite marsruudi geoloogilistest ja geograafilistest omadustest, paigaldusmeetodist (tunnelite paigaldamine maksab rohkem kui otsene matmine), liini ülekandevõimsusest ning maa-aluste kaablite isoleerimiseks ja jahutamiseks valitud võimalustest.

Masti kõrguse tõstmine on suhteliselt odav: Ühendkuningriigi õhuliinide juhtumiuuring näitab, et 0,5 meetri pikkuste puidust õhuliinipostide hankimise kulud sõltuvad algse posti kõrgusest, kuid need võivad olla nii vähe kui umbes 10 naela (11 eurot) posti kohta.

Õiguslikud aspektid

Õhuliini kaablite puhul reguleerivad iga ELi liikmesriigi konkreetsed riiklikud normid postide maksimaalset kõrgust ja minimaalset kaugust maapinnast.

Õhu- või maa-aluste elektriliinide ehitamine on allutatud riiklikele loaeeskirjadele, nagu mis tahes muu oluline taristu. Loamenetluses tuleb arvesse võtta mitmeid konkreetseid keskkonnaalaseid puudusi. Maapiirkondades tuleb hinnata taimestiku ja loomastiku, maakasutuse ja arheoloogiliste paikade häirimist. Sellega seoses on õhuliinid tavaliselt vähem häirivad kui maa-alused kaablid ja põhjustavad vähem häireid. Teatavatel juhtudel võivad maa-alused kaablid siiski avaldada märkimisväärset positiivset mõju mõnedele ohustatud liikidele; näiteks võivad need vähendada elektriliinide kokkupõrgetest tingitud suremust sisserännanud või seal elavate lindude populatsioonides (Bernardino et al., 2018). Nii linna- kui ka maakeskkonnas on maa-aluste kaablite paigaldamisel maa häirimine suurem kui õhuliini tornide ehitamisel. Maa-aluse kaabli jaoks, kuhu paigaldatakse kaks kaablit faasi kohta, kaevandatud pinnase maht on umbes 14 korda suurem kui samaväärse õhuliini marsruudi puhul. Taimestik tuleb puhastada kaevikute ääres ja küljel, et võimaldada sõidukite ehitamist ja sellega seotud juurdepääsu.

Rakendamise aeg

Rakendamise aeg sõltub kohalikest geograafilistest ja geoloogilistest tingimustest ning kasutatud paigaldusmeetodist. Maa-aluste kaablite puhul on see siiski tunduvalt pikem kui õhuliinide puhul.

Eluaeg

Maapealsed või maa-alused kaablid on tavaliselt projekteeritud töötama 60 aastat. Ühendkuningriigi juhtumiuuringu kohaselt on õhuliine toetavate puitpostide eeldatav kasutusiga võrreldav: 40-60 aastat.

Viited

Bernardino, Joana & Bevanger, Kjetil & Barrientos, Rafael & Dwyer, James & Marques, Ana & Martins, Ricardo & Shaw, Jessica & Silva, João & Moreira, Francisco. (2018). Bird collisions with power lines: State of the art and priority areas for research. Biological Conservation. 222. 10.1016/j.biocon.2018.02.029.

EEA, (2019). Adaptation challenges and opportunities for the European energy system. EEA Report 1/2019.

National Grid, (2015) Undergrounding high voltage electricity transmission lines - The technical issues. Warwick, UK.