Mogućnosti prilagodbe mreža i infrastrukture za prijenos i distribuciju električne energije

Osim optimizacije softvera, sve opcije u ovom razredu uključuju instaliranje ili izmjenu infrastrukture na tlu, u urbanim, industrijskim, ruralnim i prirodnim područjima. Interakcija dionika na lokalnoj razini (s vlasnicima zemljišta, lokalnim tijelima i širom javnosti) duž trasa instaliranih/nadograđenih mreža stoga je ključna kako bi se osigurala društvena prihvatljivost te pravodobno i troškovno učinkovito uvođenje infrastrukture. Kad je riječ o podzemnim kabelima, koordinacijom s drugim subjektima za kabliranje mogu se smanjiti gospodarski troškovi i smanjiti smetnje za lokalne zajednice ograničavanjem trajanja aktivnosti kopanja na najmanju moguću mjeru.

Podzemno kabliranje ovisi o dostupnosti ispravne tehnologije i znanja o instalaciji, praćenju i upravljanju. Suradnja s drugim subjektima za podzemno kabliranje, kao što su telekomunikacijske tvrtke, pomaže minimizirati smetnje stanovništvu zbog aktivnosti kopanja, a dijeljenje troškova operacija kopanja smanjuje troškove koje snosi svaki subjekt. Iako bi podzemni kabeli mogli biti izloženi novim klimatskim opasnostima, posebno poplavama i kretanjima tla povezanima s odronima tla, zasad su ti rizici i dalje hipotetski. Iskop zbog drugih građevinskih aktivnosti ili aktivnosti održavanja predstavlja ključni rizik od oštećenja ugrađenih podzemnih kabela. Taj se rizik može smanjiti primjenom digitalizacije i GIS tehnologije na podzemne kabele, kako bi se bageri informirali o lokaciji podzemnih kabela.

Glavna razlika između podzemnih i nadzemnih kabela je način na koji je osigurana električna izolacija. Nadzemni kabeli izolirani su zrakom koji ih okružuje, najjeftinijim i najjednostavnijim dostupnim izolacijskim rješenjem. Podzemni kabeli moraju biti izolirani kako bi se izbjegli gubici energije i rizici od strujnog udara izravnim kontaktom s tlom. Električni otpor koji stvara izolacija stvara gubitke topline, a time i prijenosa. To zahtijeva veće i/ili višestruke kabele kako bi se nadoknadili gubici i sustav hlađenja (prisilna ventilacija, voda ili plinovi) za odvođenje topline. Podzemni kabeli moraju biti zakopani u rovovima, zaštićeni od slučajnih oštećenja i lako dostupni kada je potrebno održavanje. Sveukupno, to rezultira većim korištenjem zemljišta podzemnim kabelima u usporedbi s nadzemnim kabelima tijekom instalacije, iako je jednom zakopano, korištenje zemljišta i vizualni utjecaji koje stvaraju znatno manji.

Održavanje podzemnih kabela mnogo je složenije i skuplje od održavanja nadzemnih kabela: „ako dođe do kvara na podzemnom kabelu od 400 kV, on je u prosjeku izvan pogona u razdoblju 25 puta duljem od nadzemnih vodova od 400 kV. To je uglavnom zbog dugogodišnjeg vremena potrebnog za lociranje, iskapanje i izvođenje tehnički uključenih popravaka. To održavanje i popravci također koštaju znatno više” (Nacionalnamreža, 2015.).

Naposljetku, postoje tehnička ograničenja uporabe zemljišta u blizini kabela specifičnih za podzemne vodove. Osim što je potrebno rezervirati zemljište kako bi se osigurao pristup vodovima radi održavanja, postoje i ograničenja sadnje stabala i živica preko kabela ili unutar 3 m od kabelskog rova kako bi se spriječilo zadiranje vegetacije. Korijeni drveća mogu prodrijeti u okružje kabela, što zauzvrat može utjecati na kabliranje ili čak dovesti do fizičkog oštećenja kabela. Slično kao i kod nadzemnih vodova, rast stabala obeshrabruje se i kontrolira ispod nadzemnih vodiča ili na udaljenostima na kojima bi stabla mogla pasti na vodove. Uvest će se i ograničenja visine za strojeve ili posebno visoka vozila, kao što je poljoprivredna oprema, u blizini nadzemnih vodova iz sigurnosnih razloga. U urbanim područjima površina zemljišta koja se koristi za ukopane kabele daleko premašuje površinu potrebnu za ekvivalentno ocijenjenu nadzemnu mrežu. Kabeli su se u prošlosti usmjeravali ispod cesta kako bi se izbjeglo oduzimanje zemljišta od alternativnih uporaba; međutim, poremećaji u prometu tijekom istraživanja i popravaka kvarova mogu biti znatni. Ako se kabeli ugrađuju izravnim ukopom u ruralnim područjima, postoje ograničenja upotrebe poljoprivredne opreme za duboki uzgoj kako bi se izbjegao rizik od štete. Zakopavanje visokonaponskih kabela također je složenije od polaganja plinskih i vodovodnih cijevi. Osim toga, na svakih 500–1 000 m potrebno je izgraditi podzemne zajedničke uvale, koje su betonirane i šire od samih rovova.

Za pripremu nadzemnih kabela na klimatske promjene ključno je detaljno poznavanje budućih lokalnih klimatskih uvjeta u visokoj rezoluciji kako bi se planirale potrebne intervencije. Jasna prednost dobivanja najtočnijih scenarija za nadzemne kabele povezana je s razumijevanjem u kojoj mjeri oni mogu i dalje biti valjana opcija. Ako se predviđa da će ekstremni događaji znatno utjecati na područja u kojima se postavljaju ili planiraju nadzemne kabelske mreže, u konačnici se može uzeti u obzir prelazak na podzemne kabele. Čak i u manje ekstremnim okolnostima, utvrđivanje ruta koje će u budućnosti biti najmanje izložene navedenim prijetnjama nadzemnim kablovima može pomoći u planiranju budućeg razvoja mreže.

Osim izravnih budućih klimatskih utjecaja, za podzemne i nadzemne mreže važno je dobiti uvid u buduće tržišne uvjete u kojima će operatori prijenosnih sustava (OPS) i operatori distribucijskih sustava (ODS) poslovati.

Općenito, troškovi rada podzemnih kabela približno su jednaki troškovima rada nadzemnih kabela (National Grid, 2015.). Međutim, kapitalni troškovi povezani s izgradnjom podzemnih vodova znatno su veći od troškova za nadzemne kabele. Alonso i Greenwell (2013.) izvješćuju o 4 do 14 puta višim troškovima izgradnje podzemnih kabela na temelju studije Komisije za javne usluge u Wisconsinu iz 2011. Međutim, stvarni troškovi ovise o geološkim i zemljopisnim značajkama trase kabela, metodi ugradnje (troškovi ugradnje tunela veći su od izravnog ukopa), prijenosnom kapacitetu pruge i odabranim opcijama za izolaciju i hlađenje podzemnih kabela.

Podizanje visine polova relativno je jeftino: studija slučaja o nadzemnim vodovima u Ujedinjenoj Kraljevini navodi da troškovi nabave drvenih nadzemnih stupova viših od 0,5 metara ovise o visini izvornog stupa, ali mogu iznositi samo oko 10 GBP (11 EUR) po stupu.

Kad je riječ o nadzemnim kabelima, posebnim nacionalnim normama u svakoj državi članici EU-a reguliraju se najveća visina stupova i najmanja udaljenost od tla.

Građevinski nadzemni ili podzemni električni vodovi podređeni su nacionalnim propisima o izdavanju dozvola, kao i svaka druga velika infrastruktura. U postupku izdavanja dozvola treba uzeti u obzir niz posebnih nedostataka u području okoliša. U ruralnim područjima mora se procijeniti narušavanje flore i faune, korištenja zemljišta i arheoloških nalazišta. U tom su pogledu nadzemni vodovi obično manje ometajući od podzemnih kabela i uzrokuju manje smetnji. Međutim, u posebnim slučajevima podzemni kabeli mogu imati znatan pozitivan učinak na neke ugrožene vrste; na primjer, mogu smanjiti smrtnost zbog sudara električnih vodova u populacijama ptica migranata ili rezidenata (Bernardino i dr., 2018.). U urbanim i ruralnim sredinama poremećaj zemljišta veći je pri polaganju podzemnih kabela nego pri postavljanju nadzemnih tornjeva. Obujam tla iskopanog za podzemni kabel, u kojem su ugrađena dva kabela po fazi, oko je 14 puta veći nego za ekvivalentnu trasu nadzemnih vodova. Vegetacija se mora očistiti duž i sa strane rovova kako bi se omogućila izgradnja i povezani pristup za vozila.

Vrijeme provedbe razlikuje se ovisno o lokalnim zemljopisnim i geološkim uvjetima i korištenoj metodi ugradnje. Međutim, znatno je duži za podzemne kabele u usporedbi s nadzemnim kabelima.

Kabeli, bilo nadzemni ili podzemni, obično su dizajnirani da budu u pogonu 60 godina. U studiji slučaja iz Ujedinjene Kraljevine navodi se da je očekivani životni vijek drvenih stupova koji podržavaju nadzemne vodove usporediv: 40-60 godina.