İklime dayanıklı elektrik iletimi, dağıtım şebekeleri ve hizmetleri

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.

İklime dayanıklı teknolojiler ve verimlilik önlemleri, elektrik iletimindeki arızaları azaltabilir ve güvenilir bir tedarik sağlayabilir.

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.

Avantajlar

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.

Dezavantajlar

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.

Risk azaltma ile ilgili sinerjiler

No relevant synergies with mitigation

Uyarlama seçeneğinin tam metnini okuyun.

Tanım

Çöken güç kabloları, kullanıcılara geçici olarak güç kaybına neden olur ve güç sağlayıcıları için ek onarım maliyetleri getirir. Fırtınalar elektrik hatlarına zarar verebilir ve bu nedenle doğrudan darbe veya dolaylı darbe (örneğin düşen ağaçlar) yoluyla elektrik kesintilerine ve elektrik kesintilerine neden olabilir. Ayrıca, fırtınalar yıldırım yanıp sönme hızını artırabilir, bu da elektrik hatlarına zarar vererek elektrik kesintilerinin bir başka nedenidir. Güçlü rüzgarlar, toprakta su birikimi (bu da daha kolay sökülme ile sonuçlanır), kar birikimi veya aydınlatma gibi çeşitli faktörlerin neden olduğu ağaç düşüşü aynı sonuca sahip olabilir. Bununla birlikte, yağış ve rüzgar fırtınalarının ağaçların düşmesine neden olma derecesi, söz konusu ağaçların yaşına ve çevresine bağlıdır. * İletim ve dağıtım hatlarında, özellikle 0°C civarında yüksek nem ve sıcaklık varlığında (“wet snow” olarak adlandırılır) kar birikmesi ve daha sonra birikmesi, güç hatlarının kırılmasına ve yüksek voltajlı güç iletim kulelerinin çökmesine neden olabilir.

Yeraltı kablolaması, altyapının önemli bir bölümünü yukarıda belirtilen iklim değişikliği etkilerinden koruduğu için elektrik iletim ve dağıtım sistemlerinin iklim değişikliğine uyarlanmasını sağlar. Yeraltı kablolamasının kurulumu üç baskın teknik içerir: kabloları beton takviyeli oluklara yerleştirmek, kabloları yeraltı tünellerine yerleştirmek veya doğrudan kabloları gömmek.

Kabloları yeraltına yerleştirerek, geleneksel iletim altyapılarının yer üstü maruz kaldığı olumsuz hava koşullarının çoğundan kaçınılabilir. Bu, büyük ölçüde yağış ve rüzgar fırtınalarını ifade eder. Yeraltı kablolaması, iletim altyapısı bakım ve onarımlarına daha fazla ve daha sık yatırım yapılması gereksinimini hafifletebilir. Beklenen faydalar arasında, hava koşullarına bağlı daha az elektrik kesintisi örneği ile daha güvenli bir enerji kaynağı bulunurken, aynı zamanda azaltılmış bakım ve onarımlar nedeniyle uzun vadede maliyet tasarrufu elde edilmesi de yer alıyor.

Fırtınalar, elektrik şebekelerini etkileyen iklimle ilgili tek tehlike değildir. Isı dalgaları sırasında meydana gelenler gibi çok yüksek ortam sıcaklıkları, hatların sarkmasına neden olabileceğinden iletim ve dağıtımı tehdit eder; Araziden azalmış izinleri genel halk için tehlikeli olabilir. Sarkma ayrıca ağaçlarla ve diğer yapılarla temasa neden olabilir ve bu da elektrik çarpmasına veya yangınlara neden olabilir. Çoğu Avrupa ülkesi, potansiyel elektrik çarpması veya yangın örneklerinden kaçınılmasını sağlamak için elektrik hatları ile zemin veya yapılar arasında minimum mesafeyi korumak için düzenlemelere sahiptir. Daha yüksek ortam sıcaklıkları, ekipmanın aşırı ısınmasını önlemek için havai güç hatlarından geçen elektrik akımının azaltılmasını gerektirir. Daha sıcak güç hatları da verimliliğin azalmasına (de-rating) neden olabilir. Bu etkiler, kazalar, elektrik kesintileri ve basamaklı ağ arızaları risklerini artırır ve ilgili kamu hizmetlerinin karlılığı ve etkilenen nüfusun refahı için olumsuz sonuçlar doğurur. Bu etkiler, artan klima kullanımı nedeniyle artan elektrik talebi ile daha da artmaktadır. Bu etkilerle başa çıkmak için uyarlama seçenekleri şunları içerir:

Daha yüksek güç hatları direklerinin takılması,
* Daha sıcak çalışma limitlerine sahip iletkenlerin takılması veya ‘low-sag’ iletkenlerinin kullanılması.
Yeni havai hat rotalarının minimum tasarım sıcaklığının arttırılması, özellikle ahşap direklerin tasarım yüksekliğini 0,5 metre artıracak uygun maliyetli bir seçenektir.
Genel hat derecelendirmelerini optimize etmek için bir yazılım aracı geliştirmek.

Paydaş katılımı

Yazılım optimizasyonu durumunda, bu sınıftaki tüm seçenekler, kentsel, endüstriyel, kırsal ve doğal alanlarda altyapıların kurulmasını veya değiştirilmesini içerir. Bu nedenle, kurulu/yükseltilmiş şebekelerin güzergahları boyunca yerel düzeyde (arazi sahipleri, yerel makamlar ve genel halk ile) paydaş etkileşimi, sosyal kabul edilebilirliği ve altyapıların zamanında ve uygun maliyetli dağıtımını sağlamak için çok önemlidir. Yeraltı kabloları için, diğer kablolama kuruluşlarıyla koordinasyon, kazma faaliyetlerinin süresini en aza indirerek ekonomik maliyetleri azaltabilir ve yerel topluluklar için sıkıntıyı en aza indirebilir.

Başarı ve sınırlayıcı faktörler

Yeraltı kablolaması, kurulum, izleme ve yönetim konusunda doğru teknolojinin ve bilgi birikiminin mevcudiyetine bağlıdır. Telekomünikasyon şirketleri gibi diğer yeraltı kablolama kuruluşlarıyla işbirliği, kazma faaliyetleri yoluyla nüfustaki rahatsızlığı en aza indirmeye yardımcı olur ve kazma işleminin maliyet paylaşımı, her bir kuruluşun karşıladığı maliyetleri azaltır. Yeraltı kablolaması, özellikle heyelanlarla ilgili sel ve toprak hareketlerinden kaynaklanan yeni iklim tehlikelerine maruz kalabilse de, şimdiye kadar bu riskler varsayımsal kalmaktadır. Diğer inşaat veya bakım faaliyetlerinden kaynaklanan kazılar, kurulu yeraltı kablolarında önemli bir hasar riskini temsil eder. Bu risk, ekskavatörleri yeraltı kablolarının yeri hakkında bilgilendirmek için yeraltı kablolarına dijitalizasyon ve CBS teknolojisi uygulanarak azaltılabilir.

Yeraltı ve havai kablolar arasındaki önemli bir fark, elektrik yalıtımının sağlanma şeklidir. Havai kablolar, onları çevreleyen hava ile yalıtılır, mevcut en ucuz ve en basit yalıtım çözümüdür. Toprakla doğrudan temas yoluyla güç kayıplarını ve elektrik çarpması risklerini önlemek için yeraltı kablolarının yalıtılması gerekir. İzolasyon tarafından üretilen elektrik direnci ısı ve dolayısıyla iletim kayıpları üretir. Bu, kayıpları telafi etmek için daha büyük ve / veya birden fazla kablo gerektirir ve ısıyı dağıtmak için bir soğutma sistemi (zorla havalandırma, su veya gazlar) gerektirir. Yeraltı kablolarının siperlere gömülmesi, kazara oluşabilecek hasarlardan korunması ve bakım gerektiğinde kolaylıkla erişilebilmesi gerekmektedir. Genel olarak, bu, kurulum sırasında havai kablolara kıyasla yeraltı kabloları tarafından daha büyük bir arazi kullanımı ile sonuçlanır, ancak bir kez gömüldükten sonra, ürettikleri arazi kullanımı ve görsel etkiler önemli ölçüde daha düşüktür.

Yeraltı kablolarının bakımı, havai kablolardan çok daha karmaşık ve maliyetlidir: * “, 400 kV'luk bir yeraltı kablosunda bir arıza meydana gelirse, 400 kV'luk havai hatlardan 25 kat daha uzun bir süre boyunca ortalama olarak hizmet dışı kalır. Bu, esas olarak, teknik olarak ilgili onarımları bulmak, kazmak ve üstlenmek için geçen uzun zamandan kaynaklanmaktadır. * Bu bakım ve onarımlar da önemli ölçüde daha pahalıdır” (National Grid, 2015).

Son olarak, yeraltı hatlarına özgü kabloların yakınında arazi kullanımı için teknik sınırlamalar vardır. Bakım amacıyla hatlara erişimi güvence altına almak için bir miktar arazi ayırma ihtiyacının yanı sıra, bitkilerin girmesini önlemek için kabloların üzerine veya kablo hendeğinin 3 m içinde ağaçların ve çitlerin dikilmesi konusunda da kısıtlamalar vardır. Ağaç kökleri, kablo dolgusu çevresine nüfuz edebilir ve bu da kablo derecesini etkileyebilir veya hatta kabloya fiziksel hasar verebilir. Benzer şekilde, havai hatlar için, ağaç büyümesi önerilmez ve havai hat iletkenlerinin altında veya ağaçların hatlara düşebileceği mesafelerde kontrol edilir. Makineler veya özellikle tarım ekipmanları gibi yüksek araçlar için güvenlik nedeniyle havai hatların yakınında yükseklik kısıtlamaları da olacaktır. Kentsel alanlarda, gömülü kablolar için kullanılan arazi yüzeyi, eşdeğer dereceli bir havai hat için gerekli olandan çok daha fazladır. Kablolar, arazinin alternatif kullanımlardan çıkarılmasını önlemek için tarihsel olarak yolların altına yönlendirilmiştir; Bununla birlikte, arıza araştırması ve onarımları sırasında trafik kesintisi önemli olabilir. Kabloların kırsal alanlarda doğrudan gömülerek kurulduğu yerlerde, hasar riskini önlemek için derin tarım ekipmanlarının kullanımında kısıtlamalar vardır. Yüksek gerilim kablolarının gömülmesi de gaz ve su borularının döşenmesinden daha karmaşıktır. * Ayrıca beton kaplı ve siperlerin kendisinden daha geniş olan yeraltı derzleri her 500–1,000m'de inşa edilmelidir.

Havai kabloların iklim geçirmezliği için, gerekli müdahaleleri planlamak için gelecekteki yerel iklim koşullarının yüksek çözünürlükte ayrıntılı bir bilgisi çok önemlidir. Havai kablolar için en doğru senaryoları kazanmanın açık bir avantajı, geçerli bir seçenek olmaya ne ölçüde devam edebileceklerini anlamakla ilgilidir. Aşırı olayların, havai kablo ağlarının kurulduğu veya planlandığı alanları önemli ölçüde etkileyeceği öngörülüyorsa, sonunda yeraltı kablolamasına geçiş göz önünde bulundurulabilir. Daha az ekstrem koşullarda bile, gelecekte havai kablolamaya yönelik yukarıda belirtilen tehditlere en az maruz kalacak rotaları belirlemek, gelecekteki ağ gelişiminin planlanmasına yardımcı olabilir.

Gelecekteki doğrudan iklim etkilerinin yanı sıra, hem yeraltı hem de havai ağlar için, iletim sistemi operatörlerinin (TSO'lar) ve dağıtım sistemi operatörlerinin (DSO'lar) çalışacağı gelecekteki piyasa koşulları hakkında bilgi edinmek önemlidir.

Maliyetler ve faydalar

Genel olarak, yeraltı kablosunun çalışması kabaca havai kablolarınkiyle aynıdır (National Grid, 2015). Bununla birlikte, yeraltı hatlarının inşasıyla ilgili sermaye maliyetleri, havai kablolara göre çok daha yüksektir. Alonso ve Greenwell (2013), Wisconsin Kamu Hizmeti Komisyonu'nun 2011 tarihli bir çalışmasına dayanarak yeraltı kabloları için 4 ila 14 kat daha yüksek bina maliyetleri bildirmektedir. * Gerçek maliyetler, kabloların jeolojik ve coğrafi özelliklerine bağlıdır.’ rotası, kurulum yöntemi (tünel kurulumu doğrudan gömülmeden daha pahalıdır), hattın iletim kapasitesi ve yeraltı kablolarının yalıtımı ve soğutulması için seçilen seçenekler.

Direk yüksekliğinin yükseltilmesi nispeten ucuzdur: İngiltere'deki havai hatlar üzerine yapılan bir vaka çalışması, 0,5 metre daha uzun ahşap havai direklerin tedarik maliyetlerinin orijinal direğin yüksekliğine bağlı olduğunu, ancak kutup başına yaklaşık 10 £ (11 €) kadar az olabileceğini bildirmektedir.

Yasal yönler

Havai kablolar için, her AB ülkesindeki belirli ulusal normlar, kutupların maksimum yüksekliğini ve yerden minimum boşluğu düzenler.

Bina havai veya yeraltı elektrik hatları, diğer büyük altyapılar gibi ulusal izin düzenlemelerine tabidir. İzin verme sürecinde dikkate alınması gereken bir dizi özel çevresel dezavantaj vardır. Kırsal alanlarda, flora ve faunaya, arazi kullanımına ve arkeolojik alanlara yönelik rahatsızlıklar değerlendirilmelidir. Bu açıdan, havai hatlar normalde yeraltı kablolarından daha az yıkıcıdır ve daha az rahatsızlığa neden olur. Bununla birlikte, belirli durumlarda yeraltı kabloları, nesli tükenmekte olan bazı türler için önemli bir olumlu etkiye sahip olabilir; * Göçmen veya yerleşik kuşlar ’ popülasyonlarında elektrik hattı çarpışmaları nedeniyle ölüm oranını azaltabilirler (Bernardino ve ark., 2018). Hem kentsel hem de kırsal ortamlarda, yeraltı kabloları döşenirken arazi bozulması, havai hat kuleleri dikerken olduğundan daha fazladır. Faz başına iki kablonun monte edildiği bir yeraltı kablosu için kazılan toprak hacmi, eşdeğer bir havai hat rotasından yaklaşık 14 kat daha fazladır. İnşaat ve araçlar için ilgili erişime izin vermek için bitki örtüsü boyunca ve siperlerin yanında temizlenmelidir.

Uygulama zamanı

Uygulama süresi, yerel coğrafi ve jeolojik koşullara ve kullanılan kurulum yöntemine göre değişir. Bununla birlikte, yeraltı kabloları için havai kablolara kıyasla önemli ölçüde daha uzundur.

Ömür boyu

Kablolar, ister havai ister yeraltı olsun, genellikle 60 yıl boyunca çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bir İngiltere vaka çalışması, havai hatları destekleyen ahşap direklerin beklenen ömrünün karşılaştırılabilir olduğunu bildirmektedir: 40-60 yıl.

Referanslar

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.