Aanpassingsopties voor elektriciteitstransmissie- en -distributienetwerken en -infrastructuur

Afgezien van het optimaliseren van software, omvatten alle opties in deze klasse het installeren of wijzigen van infrastructuren op de grond, in stedelijke, industriële, landelijke en natuurlijke gebieden. De interactie tussen belanghebbenden op lokaal niveau (met grondeigenaren, lokale overheden en het grote publiek) langs de routes van de geïnstalleerde/aangepaste netten is dus van cruciaal belang om de maatschappelijke aanvaardbaarheid en de tijdige en kosteneffectieve uitrol van de infrastructuur te waarborgen. Voor ondergrondse kabels kan coördinatie met andere bekabelingsentiteiten de economische kosten verlagen en de overlast voor lokale gemeenschappen minimaliseren door de duur van graafactiviteiten tot het absolute minimum te beperken.

Ondergrondse bekabeling is afhankelijk van de beschikbaarheid van de juiste technologie en knowhow op het gebied van installatie, monitoring en beheer. Samenwerking met andere ondergrondse bekabelingsentiteiten, zoals telecommunicatiebedrijven, helpt de verstoring van de bevolking door graafactiviteiten tot een minimum te beperken, en het delen van de kosten van graafwerkzaamheden vermindert de kosten die door elke entiteit worden gedragen. Hoewel ondergrondse bekabeling kan worden blootgesteld aan nieuwe klimaatgevaren, met name door overstromingen en bodembewegingen in verband met aardverschuivingen, blijven deze risico’s tot dusver hypothetisch. Graafwerkzaamheden als gevolg van andere bouw- of onderhoudswerkzaamheden vormen een belangrijk risico op schade aan geïnstalleerde ondergrondse kabels. Dit risico kan worden verminderd door digitalisering en GIS-technologie toe te passen op ondergrondse kabels, om graafmachines te informeren over de locatie van ondergrondse kabels.

Een belangrijk verschil tussen ondergrondse en bovengrondse kabels is de manier waarop elektrische isolatie wordt verstrekt. Overheadkabels worden geïsoleerd door de lucht die ze omringt, de goedkoopste en eenvoudigste isolatieoplossing die beschikbaar is. Ondergrondse kabels moeten worden geïsoleerd om stroomverlies en risico's van elektrocutie door direct contact met de bodem te voorkomen. De elektrische weerstand die door isolatie wordt gegenereerd, genereert warmte en dus transmissieverliezen. Dit vraagt om grotere en/of meerdere kabels om de verliezen te compenseren en een koelsysteem (gedwongen ventilatie, water of gassen) om warmte af te voeren. Ondergrondse kabels moeten in loopgraven worden begraven, worden beschermd tegen onopzettelijke schade en gemakkelijk toegankelijk zijn wanneer onderhoud nodig is. Over het algemeen resulteert dit in een groter gebruik van grond door ondergrondse kabels in vergelijking met bovengrondse kabels tijdens de installatie, hoewel het landgebruik en de visuele effecten die ze genereren aanzienlijk lager zijn als ze eenmaal zijn begraven.

Het onderhoud van ondergrondse kabels is veel complexer en duurder dan dat van bovengrondse kabels: “Indien zich een storing voordoet op een ondergrondse kabel van 400 kV, is deze gemiddeld 25 keer langer buiten gebruik dan bovengrondse leidingen van 400 kV. Dit is voornamelijk te wijten aan de lange tijd die nodig is om technisch betrokken reparaties te lokaliseren, uit te graven en uit te voeren. Deze onderhouds- en reparatiewerkzaamheden kosten ook aanzienlijk meer” (NationalGrid, 2015).

Ten slotte zijn er technische beperkingen voor landgebruik in de nabijheid van kabels die specifiek zijn voor ondergrondse lijnen. Naast de noodzaak om wat land te reserveren om de toegang tot de lijnen veilig te stellen voor onderhoudsdoeleinden, zijn er ook beperkingen op het planten van bomen en hagen boven de kabels of binnen 3 m van de kabelsleuf om aantasting door vegetatie te voorkomen. Boomwortels kunnen de opvulrand van de kabel doordringen, wat op zijn beurt de kabelclassificatie kan beïnvloeden of zelfs kan leiden tot fysieke schade aan de kabel. Evenzo voor bovengrondse lijnen wordt boomgroei ontmoedigd en gecontroleerd onder de bovengrondse lijngeleiders of binnen afstanden waar bomen op de lijnen kunnen vallen. Er zullen ook hoogtebeperkingen zijn voor machines of bijzonder hoge voertuigen, zoals landbouwmachines, in de buurt van bovenleidingen om veiligheidsredenen. In stedelijke gebieden is het landoppervlak dat wordt gebruikt voor begraven kabels veel groter dan nodig is voor een gelijkwaardige bovenleiding. Kabels zijn van oudsher onder wegen gerouteerd om te voorkomen dat land wordt afgetrokken van alternatief gebruik; Verkeersverstoring tijdens storingsonderzoek en reparaties kan echter aanzienlijk zijn. Wanneer kabels worden geïnstalleerd door directe begraving in landelijke gebieden, zijn er beperkingen op het gebruik van diep cultiveren landbouwmachines om het risico van schade te voorkomen. Het begraven van hoogspanningskabels is ook ingewikkelder dan het leggen van gas- en waterleidingen. Daarnaast moeten er om de 500-1 000 m ondergrondse verbindingsbaaien worden gebouwd, die met beton zijn bekleed en breder zijn dan de loopgraven zelf.

Voor het klimaatbestendig maken van bovengrondse kabels is een gedetailleerde kennis van toekomstige lokale klimaatomstandigheden met hoge resolutie van cruciaal belang om de nodige interventies te plannen. Een duidelijk voordeel van het verkrijgen van de meest nauwkeurige scenario's voor bovengrondse kabels is gerelateerd aan het begrijpen in hoeverre ze een geldige optie kunnen blijven. Als extreme gebeurtenissen naar verwachting aanzienlijke gevolgen zullen hebben voor de gebieden waar bovengrondse kabelnetwerken worden geïnstalleerd of gepland, kan uiteindelijk een overstap naar ondergrondse bekabeling in overweging worden genomen. Zelfs in minder extreme omstandigheden kan het identificeren van de routes die in de toekomst het minst zullen worden blootgesteld aan de bovengenoemde bedreigingen voor overheadbekabeling helpen bij het plannen van toekomstige netwerkontwikkeling.

Naast directe toekomstige klimaateffecten, voor zowel ondergrondse als bovengrondse netwerken, is het belangrijk om inzicht te krijgen in de toekomstige marktomstandigheden waarin transmissiesysteembeheerders (TSB's) en distributiesysteembeheerders (DSB's) zullen opereren.

In het algemeen kost de exploitatie van ondergrondse kabels ongeveer hetzelfde als die van bovengrondse kabels (National Grid, 2015). De kapitaalkosten in verband met de aanleg van ondergrondse lijnen zijn echter veel hoger dan die voor bovengrondse kabels. Alonso en Greenwell (2013) rapporteren 4 tot 14 keer hogere bouwkosten voor ondergrondse kabels op basis van een studie uit 2011 van de Public Service Commission of Wisconsin. De werkelijke kosten hangen echter af van de geologische en geografische kenmerken van de kabelroute, de installatiemethode (tunnelinstallatie kost meer dan directe begraving), de transmissiecapaciteit van de lijn en de gekozen opties voor het isoleren en koelen van ondergrondse kabels.

Het verhogen van de paalhoogte is relatief goedkoop: een casestudy over bovengrondse lijnen in het VK meldt dat de kosten voor de aanschaf van houten bovengrondse palen die 0,5 meter hoger zijn, afhankelijk zijn van de hoogte van de oorspronkelijke paal, maar dat deze slechts ongeveer £ 10 (€ 11) per paal kunnen bedragen.

Voor bovengrondse kabels regelen specifieke nationale normen in elk EU-land de maximale hoogte van de palen en de minimale ruimte vanaf de grond.

De aanleg van bovengrondse of ondergrondse elektriciteitsleidingen is, net als elke andere belangrijke infrastructuur, onderworpen aan nationale vergunningsvoorschriften. Bij de vergunningsprocedure moet rekening worden gehouden met een aantal specifieke milieunadelen. In plattelandsgebieden moeten verstoringen van flora en fauna, landgebruik en archeologische vindplaatsen worden beoordeeld. In dit opzicht zijn bovengrondse leidingen doorgaans minder storend dan ondergrondse kabels en veroorzaken ze minder storingen. In specifieke gevallen kunnen ondergrondse kabels echter een aanzienlijk positief effect hebben op sommige bedreigde soorten; ze kunnen bijvoorbeeld de sterfte als gevolg van botsingen met elektriciteitslijnen bij trekvogels of inwonende vogels verminderen (Bernardino et al., 2018). In zowel stedelijke als landelijke omgevingen is landverstoring groter bij het leggen van ondergrondse kabels dan bij het bouwen van bovenleidingtorens. Het volume grond dat wordt uitgegraven voor een ondergrondse kabel, waarbij twee kabels per fase worden geïnstalleerd, is ongeveer 14 keer groter dan voor een gelijkwaardige bovenleiding. Vegetatie moet langs en aan de zijkant van loopgraven worden ontruimd om de bouw en bijbehorende toegang voor voertuigen mogelijk te maken.

De implementatietijd varieert afhankelijk van de lokale geografische en geologische omstandigheden en de gebruikte installatiemethode. Het is echter aanzienlijk langer voor ondergrondse kabels in vergelijking met bovengrondse kabels.

Kabels, bovengronds of ondergronds, zijn meestal ontworpen om 60 jaar in gebruik te zijn. Een Britse casestudy meldt dat de verwachte levensduur van houten palen die bovengrondse lijnen ondersteunen vergelijkbaar is: 40-60 jaar.