Anpassningsalternativ för nät och infrastruktur för överföring och distribution av el

Förutom optimering av programvara innebär alla alternativ i denna klass installation eller modifiering av infrastrukturer på marken, i stads-, industri-, landsbygds- och naturområden. Samverkan mellan berörda parter på lokal nivå (med markägare, lokala myndigheter och allmänheten) längs de installerade/uppgraderade nätens rutter är därför avgörande för att säkerställa social acceptans och en snabb och kostnadseffektiv utbyggnad av infrastrukturen. För underjordiska kablar kan samordning med andra kabelenheter minska de ekonomiska kostnaderna och minimera olägenheterna för lokalsamhällen genom att begränsa grävaktiviteternas varaktighet till ett minimum.

Underjordisk kabeldragning är beroende av tillgången till rätt teknik och know-how när det gäller installation, övervakning och hantering. Samarbete med andra underjordiska kabelenheter, såsom telekommunikationsföretag, bidrar till att minimera störningar för befolkningen genom grävaktiviteter, och kostnadsdelning av grävoperationen minskar kostnaderna för varje enhet. Även om kablar under jord kan utsättas för nya klimatrisker, särskilt från översvämningar och markrörelser i samband med jordskred, är dessa risker hittills hypotetiska. Brytning på grund av annan bygg- eller underhållsverksamhet utgör en viktig risk för skador på installerade underjordiska kablar. Denna risk kan minskas genom att tillämpa digitalisering och GIS-teknik på underjordiska kablar, för att informera grävmaskiner om placeringen av underjordiska kablar.

En stor skillnad mellan underjordiska och överliggande kablar är hur elektrisk isolering tillhandahålls. Luftkablar isoleras av luften som omger dem, den billigaste och enklaste isoleringslösningen som finns tillgänglig. Underjordiska kablar måste isoleras för att undvika strömförluster och risker för elstötar genom direkt kontakt med marken. Det elektriska motståndet som genereras av isolering genererar värme och därmed överföringsförluster. Detta kräver större och / eller flera kablar för att kompensera för förlusterna och ett kylsystem (forcerad ventilation, vatten eller gaser) för att avleda värme. Underjordiska kablar måste grävas ner i diken, skyddas mot oavsiktliga skador och vara lättåtkomliga när underhåll behövs. Sammantaget resulterar detta i en större användning av mark av underjordiska kablar jämfört med luftkablar under installationen, men när de väl är begravda är markanvändningen och de visuella effekterna de genererar betydligt lägre.

Underhåll av underjordiska kablar är mycket mer komplext och kostsamt än för luftkablar: ”Om ett fel uppstår på en 400 kV underjordisk kabel är den i genomsnitt ur drift under en period som är 25 gånger längre än 400 kV luftledningar. Detta beror främst på den långa tid det tar att lokalisera, gräva och utföra tekniskt involverade reparationer. Dessa underhåll och reparationer kostar också betydligt mer” (National Grid, 2015).

Slutligen finns det tekniska begränsningar för markanvändningen i närheten av kablar som är specifika för underjordiska ledningar. Förutom behovet av att reservera viss mark för att säkra tillgången till linjerna för underhållsändamål finns det också begränsningar för plantering av träd och häckar över kablarna eller inom 3 m från kabelgraven för att förhindra intrång av vegetation. Trädrötter kan tränga igenom kabelns återfyllningsomgivning, vilket i sin tur kan påverka kabelns betyg eller till och med resultera i fysisk skada på kabeln. På samma sätt för luftledningar avskräcks trädtillväxt och kontrolleras under luftledningens ledare eller inom avstånd där träd kan falla på linjerna. Det kommer också att finnas höjdbegränsningar för maskiner eller särskilt höga fordon, såsom jordbruksutrustning, nära luftledningar av säkerhetsskäl. I tätorter är den markyta som används för nedgrävda kablar vida större än den markyta som krävs för en luftledning med motsvarande klassificering. Kablar har historiskt sett dragits under vägar för att undvika att mark dras av från alternativa användningsområden. Trafikstörningar under felutredningar och reparationer kan dock vara betydande. Om kablar installeras genom direkt nedgrävning på landsbygden finns det begränsningar för användningen av djupodlingsutrustning för att undvika risken för skador. Begravning av högspänningskablar är också mer komplicerat än läggning av gas- och vattenledningar. Dessutom måste underjordiska fogvikar, som är betongfodrade och bredare än själva skyttegravarna, byggas var 500–1 000:e meter.

För klimatsäkring av luftkablar är en detaljerad kunskap om framtida lokala klimatförhållanden vid hög upplösning avgörande för att planera nödvändiga insatser. En klar fördel med att få de mest exakta scenarierna för luftkablar är relaterad till att förstå i vilken utsträckning de kan fortsätta att vara ett giltigt alternativ. Om extrema händelser förväntas ha en betydande inverkan på de områden där luftledningsnät installeras eller planeras, kan en övergång till underjordisk kabeldragning så småningom övervägas. Även under mindre extrema omständigheter kan identifiering av de rutter som kommer att vara minst utsatta i framtiden för de ovannämnda hoten mot överliggande kablar hjälpa till att planera framtida nätverksutveckling.

Förutom direkta framtida klimateffekter, för både underjordiska nät och luftburna nät, är det viktigt att få insikter om de framtida marknadsförhållanden under vilka systemansvariga för överföringssystem (TSO) och systemansvariga för distributionssystem (DSO) kommer att verka.

Driften av underjordiska kablar kostar i allmänhet ungefär lika mycket som luftledningar (NationalGrid, 2015). Kapitalkostnaderna för att bygga underjordiska ledningar är dock mycket högre än för luftledningar. Alonso och Greenwell (2013) rapporterar 4 till 14 gånger högre byggkostnader för underjordiska kablar baserat på en studie från 2011 av Public Service Commission of Wisconsin. De faktiska kostnaderna beror dock på kablarnas geologiska och geografiska egenskaper, installationsmetoden (tunnelinstallation kostar mer än direkt nedgrävning), ledningens överföringskapacitet och de alternativ som valts för isolering och kylning av underjordiska kablar.

Att höja stolphöjden är relativt billigt: En fallstudie om luftledningar i Storbritannien rapporterar att kostnaderna för att anskaffa trästolpar 0,5 meter högre beror på höjden på den ursprungliga stolpen, men de kan vara så lite som cirka 10 pund (11 euro) per stolpe.

För luftkablar reglerar särskilda nationella normer i varje EU-land stolparnas maximala höjd och minsta avstånd från marken.

Byggandet av luft- eller underjordiska kraftledningar är underordnat nationella tillståndsbestämmelser, precis som all annan större infrastruktur. Det finns ett antal specifika miljörelaterade nackdelar som måste beaktas i tillståndsprocessen. På landsbygden måste störningar av flora och fauna, markanvändning och arkeologiska platser bedömas. I detta avseende är luftledningar normalt mindre störande än underjordiska kablar och orsakar färre störningar. I särskilda fall kan dock underjordiska kablar ha en betydande positiv inverkan på vissa utrotningshotade arter. De kan till exempel minska dödligheten på grund av kraftledningskollisioner i populationer av flyttfåglar eller bofasta fåglar (Bernardino m.fl., 2018). I både stads- och landsbygdsmiljöer är markstörningarna större vid läggning av underjordiska kablar än vid uppförande av luftledningstorn. Den utgrävda jordvolymen för en underjordisk kabel, där två kablar per fas installeras, är cirka 14 gånger större än för en motsvarande luftledningsväg. Vegetation måste rensas längs och till sidan av diken för att möjliggöra konstruktion och tillhörande åtkomst för fordon.

Genomförandetiden varierar beroende på lokala geografiska och geologiska förhållanden och den installationsmetod som används. Det är dock betydligt längre för underjordiska kablar jämfört med överliggande kablar.

Kablar, oavsett om de är över eller under jord, är vanligtvis konstruerade för att vara i drift i 60 år. En brittisk fallstudie rapporterar att den förväntade livslängden för trästolpar som stöder luftledningar är jämförbar: 40-60 år.