Sähkön siirto- ja jakeluverkkojen ja -infrastruktuurin mukauttamisvaihtoehdot

Ohjelmistojen optimoinnin tapauksessa kaikki tämän luokan vaihtoehdot sisältävät infrastruktuurien asentamisen tai muuttamisen kentällä, kaupunki-, teollisuus-, maaseutu- ja luonnonalueilla. Sidosryhmien vuorovaikutus paikallistasolla (maanomistajien, paikallisviranomaisten ja suuren yleisön kanssa) asennettujen/parannettujen verkkojen reiteillä on näin ollen ratkaisevan tärkeää, jotta voidaan varmistaa sosiaalinen hyväksyttävyys sekä infrastruktuurien oikea-aikainen ja kustannustehokas käyttöönotto. Maanalaisten kaapeleiden osalta koordinointi muiden kaapelointiyksiköiden kanssa voi vähentää taloudellisia kustannuksia ja minimoida paikallisyhteisöille aiheutuvan haitan rajoittamalla kaivutoiminnan keston mahdollisimman lyhyeksi.

Maanalainen kaapelointi riippuu oikean teknologian saatavuudesta sekä asennukseen, valvontaan ja hallintaan liittyvästä osaamisesta. Yhteistyö muiden maanalaisten kaapelointiyksiköiden, kuten teleyritysten, kanssa auttaa minimoimaan väestölle kaivutoiminnasta aiheutuvia häiriöitä, ja kaivutoiminnan kustannusten jakaminen vähentää kullekin yksikölle aiheutuvia kustannuksia. Vaikka maanalainen kaapelointi saattaa altistua uusille ilmastoriskeille, erityisesti tulville ja maanvyörymiin liittyville maaperän liikkeille, nämä riskit ovat toistaiseksi hypoteettisia. Muusta rakentamisesta tai kunnossapidosta johtuva louhinta on keskeinen maakaapeleiden vaurioitumisriski. Tätä riskiä voidaan pienentää soveltamalla digitalisointi- ja paikkatietoteknologiaa maanalaisiin kaapeleihin, jotta kaivinkoneille voidaan tiedottaa maanalaisten kaapeleiden sijainnista.

Suuri ero maanalaisten ja ilmakaapeleiden välillä on tapa, jolla sähköeristys tarjotaan. Ilmakaapelit eristetään niitä ympäröivällä ilmalla, joka on halvin ja yksinkertaisin saatavilla oleva eristysratkaisu. Maanalaiset kaapelit on eristettävä, jotta vältetään sähköhäviöt ja sähköiskun vaara suorassa kosketuksessa maaperään. Eristyksen tuottama sähkövastus tuottaa lämpöä ja siten siirtohäviöitä. Tämä edellyttää suurempia ja/tai useampia kaapeleita häviöiden kompensoimiseksi ja jäähdytysjärjestelmää (pakotettu ilmanvaihto, vesi tai kaasut) lämmön haihduttamiseksi. Maanalaiset kaapelit on haudattava kaivantoihin, suojattava tahattomilta vaurioilta ja niihin on päästävä helposti käsiksi, kun huoltoa tarvitaan. Kaiken kaikkiaan tämä johtaa siihen, että maanalaiset kaapelit käyttävät maata enemmän kuin ilmakaapelit asennuksen aikana, vaikka hautautumisen jälkeen maankäyttö ja sen aiheuttamat visuaaliset vaikutukset ovat huomattavasti pienemmät.

Maanalaisten kaapeleiden huolto on paljon monimutkaisempaa ja kalliimpaa kuin ilmakaapeleiden: ”Jos 400 kV:n maanalaisessa kaapelissa ilmenee vika, se on poissa käytöstä keskimäärin 25 kertaa pidempään kuin 400 kV:n ilmajohdot. Tämä johtuu pääasiassa pitkästä ajasta, joka kuluu teknisesti tarvittavien korjausten paikantamiseen, kaivamiseen ja suorittamiseen. Myös nämä huolto- ja korjaustyöt maksavat huomattavasti enemmän” (NationalGrid, 2015).

Maankäyttöön maanalaisten johtojen läheisyydessä liittyy teknisiä rajoituksia. Sen lisäksi, että on tarpeen varata joitakin maa-alueita, jotta varmistetaan pääsy linjoille kunnossapitoa varten, on myös rajoituksia, jotka koskevat puiden ja pensasaitojen istuttamista kaapeleiden yli tai 3 metrin päähän kaapelikaivosta kasvillisuuden tunkeutumisen estämiseksi. Puun juuret voivat tunkeutua kaapelin täyttöpiiriin, mikä puolestaan voi vaikuttaa kaapelin luokitukseen tai jopa aiheuttaa kaapelin fyysisiä vaurioita. Samoin ilmajohtojen osalta puiden kasvua hillitään ja ohjataan ilmajohtojen johtimien alapuolella tai etäisyyksillä, joilla puut voivat pudota linjoille. Myös koneisiin ja erityisesti korkeisiin ajoneuvoihin, kuten maatalouskoneisiin, sovelletaan turvallisuussyistä korkeusrajoituksia ilmajohtojen läheisyydessä. Kaupunkialueilla maapinta-ala, jota käytetään haudattuihin kaapeleihin, on huomattavasti suurempi kuin vastaavalla mitoituksella varustetun ilmajohdon vaatima pinta-ala. Kaapelit on perinteisesti reititetty teiden alle, jotta maata ei vähennettäisi vaihtoehtoisista käyttötarkoituksista. Liikennehäiriöt vikatutkinnassa ja -korjauksissa voivat kuitenkin olla merkittäviä. Jos kaapelit asennetaan hautaamalla suoraan maaseudulle, syväviljelylaitteiden käyttöä rajoitetaan vahinkoriskin välttämiseksi. Suurjännitekaapeleiden hautaaminen on myös monimutkaisempaa kuin kaasu- ja vesiputkien asentaminen. Lisäksi maanalaiset liitoslaiturit, jotka ovat betonivuorattuja ja juoksuhautoja leveämpiä, on rakennettava 500–1 000 metrin välein.

Ilmajohtojen ilmastokestävyyden kannalta on ratkaisevan tärkeää saada yksityiskohtaista tietoa tulevista paikallisista ilmasto-olosuhteista korkealla resoluutiolla, jotta tarvittavat toimet voidaan suunnitella. Selkeä etu siitä, että saadaan mahdollisimman tarkat skenaariot ilmakaapeleille, liittyy sen ymmärtämiseen, missä määrin ne voivat edelleen olla pätevä vaihtoehto. Jos ääri-ilmiöiden ennustetaan vaikuttavan merkittävästi alueisiin, joihin ilmajohtoverkkoja asennetaan tai suunnitellaan asennettavaksi, voidaan harkita maanalaiseen kaapelointiin siirtymistä. Jopa vähemmän äärimmäisissä olosuhteissa sellaisten reittien tunnistaminen, jotka ovat tulevaisuudessa vähiten alttiita edellä mainituille ilmakaapelointiin kohdistuville uhkille, voi auttaa suunnittelemaan verkon tulevaa kehittämistä.

Suorien tulevien ilmastovaikutusten lisäksi sekä maanalaisten että ilmajohtoverkkojen osalta on tärkeää saada käsitys tulevista markkinaolosuhteista, joissa siirtoverkonhaltijat ja jakeluverkonhaltijat toimivat.

Yleisesti ottaen maanalaisten kaapeleiden käyttökustannukset ovat suurin piirtein samat kuin ilmakaapeleiden (National Grid, 2015). Maanalaisten johtojen rakentamiseen liittyvät pääomakustannukset ovat kuitenkin paljon korkeammat kuin ilmakaapeleiden. Alonso ja Greenwell (2013) raportoivat 4–14 kertaa suuremmista maanalaisten kaapeleiden rakennuskustannuksista Wisconsinin julkisen palvelun komission vuonna 2011 tekemän tutkimuksen perusteella. Todelliset kustannukset riippuvat kuitenkin kaapelireitin geologisista ja maantieteellisistä ominaisuuksista, asennustavasta (tunnelin asentaminen maksaa enemmän kuin suora hautaaminen), linjan siirtokapasiteetista sekä maanalaisten kaapeleiden eristämiseen ja jäähdyttämiseen valituista vaihtoehdoista.

Pylvään korkeuden nostaminen on suhteellisen edullista: Yhdistyneessä kuningaskunnassa tehdyn ilmajohtoja koskevan tapaustutkimuksen mukaan 0,5 metriä korkeiden puisten ilmajohtopylväiden hankintakustannukset riippuvat alkuperäisen pylvään korkeudesta, mutta ne voivat olla vain noin 10 puntaa (11 euroa) pylväältä.

Ilmajohtojen osalta pylväiden enimmäiskorkeutta ja vähimmäisetäisyyttä maasta säännellään kunkin EU-maan erityisillä kansallisilla normeilla.

Maanpäällisten tai maanalaisten voimajohtojen rakentamiseen sovelletaan kansallisia lupamääräyksiä, kuten mihin tahansa muuhunkin suureen infrastruktuuriin. Lupamenettelyssä on otettava huomioon useita erityisiä ympäristöhaittoja. Maaseutualueilla on arvioitava kasvistolle ja eläimistölle, maankäytölle ja arkeologisille kohteille aiheutuvia häiriöitä. Tältä osin ilmajohdot ovat yleensä vähemmän häiritseviä kuin maanalaiset kaapelit ja aiheuttavat vähemmän häiriöitä. Tietyissä tapauksissa maanalaisilla kaapeleilla voi kuitenkin olla merkittävä myönteinen vaikutus joihinkin uhanalaisiin lajeihin. ne voivat esimerkiksi vähentää kuolleisuutta, joka johtuu voimajohtojen yhteentörmäyksistä muuttaja- tai asukaslintukannoissa (Bernardino ym., 2018). Sekä kaupunki- että maaseutuympäristössä maahäiriöt ovat suurempia maanalaisia kaapeleita asennettaessa kuin ilmajohtotorneja asennettaessa. Maanalaiseen kaapeliin, johon on asennettu kaksi kaapelia vaihetta kohden, kaivetun maa-aineksen määrä on noin 14 kertaa suurempi kuin vastaavalla ilmajohtoreitillä. Kasvillisuus on raivattava juoksuhautoja pitkin ja niiden sivuille, jotta ajoneuvot voidaan rakentaa ja niihin voidaan päästä käsiksi.

Toteutusaika vaihtelee paikallisten maantieteellisten ja geologisten olosuhteiden sekä käytetyn asennusmenetelmän mukaan. Se on kuitenkin huomattavasti pidempi maanalaisissa kaapeleissa kuin ilmakaapeleissa.

Kaapelit, olivatpa ne maanpäällisiä tai maanalaisia, on yleensä suunniteltu toimimaan 60 vuotta. Yhdistyneessä kuningaskunnassa tehdyn tapaustutkimuksen mukaan ilmajohtoja tukevien puupylväiden odotettu käyttöikä on vertailukelpoinen: 40-60 vuotta.