ALEGrO – Überwachung von Bodentemperatur und Bodenfeuchte

Im Rahmen eines mehrjährigen Überwachungsprogramms entlang der rund 90 km langen Trasse des 320-kV-ALEGrO-HVDC-Erdkabels wurde untersucht, wie sich betriebsbedingte Wärmeabgaben auf die umliegenden Böden auswirken können, insbesondere in der Verlegetiefe im Untergrund. In diesem Zusammenhang, TABERG Ingenieure GmbH  innerhalb der SIERA Das Netzwerk liefert eine strukturierte Auswertung der Langzeitbeobachtungen zur Bodentemperatur und Bodenfeuchte unter Betriebsbedingungen.

Das Thema ist im weiteren Kontext der Umweltüberwachung und des Infrastruktur-Ingenieurwesens von Bedeutung. Unterirdisch verlegte Höchstspannungskabel können die Bodenverhältnisse beeinflussen, weshalb kontinuierliche und vergleichende Messungen wichtig sind, um mögliche betriebliche Auswirkungen auf Böden und die damit verbundenen biologischen Parameter besser zu verstehen. Mit solchen Perspektiven, TABERG Ingenieure GmbH zusammen mit SIERA hilft dabei, technisch fundierte Projektinhalte klar zu vermitteln.

Hintergrund des Projekts

Die rund 90 km lange 320-kV-HVDC-Erdkabeltrasse ALEGrO wurde von der Amprion GmbH geplant und zwischen 2018 und 2020 zwischen Oberzier in Nordrhein-Westfalen und Lixhe in Belgien verlegt. Die beiden Erdkabel sind in einer Tiefe von 1,8 m – gemessen bis zur Oberkante des Schutzrohrs – verlegt und als Bettungsmaterial in einem vorübergehend fließfähigen, selbstverdichtenden Verfüllmaterial eingebettet.

Der Betrieb von unterirdisch verlegten Höchstspannungskabeln führt zu einer Erwärmung des umgebenden Bodens, insbesondere des Untergrunds in Verlegetiefe. Den Projektinformationen zufolge wird diese betriebsbedingte Bodenerwärmung von mehreren Faktoren beeinflusst.

Dazu gehören:

• das verwendete Einstreumaterial
• Kabelauslastung
• die Anzahl der Kabel
• Kabeldicke und Abschirmung
• der Abstand zwischen den Kabeln
• die Bodeneigenschaften, die den Wärmehaushalt bestimmen

Zu den Bodeneigenschaften, die den Wärmehaushalt beeinflussen, gehören zum Beispiel:

• Bodentyp
• Schüttdichte
• organische Bodensubstanz

Themen wie dieses unterstreichen die Bedeutung einer technisch detaillierten Überwachung und Infrastrukturkommunikation, wie auch von TABERG Ingenieure GmbH  im Rahmen der SIERA Netzwerk.

Ziele der Überwachung

Die Überwachung verfolgt mehrere Ziele. Ein Hauptziel besteht darin, die betroffenen Gruppen über mögliche betriebliche Auswirkungen von unterirdisch verlegten Höchstspannungskabeln zu informieren.

Zu den ausdrücklich angesprochenen Gruppen gehören unter anderem:

• Grundbesitzer
• Landwirte
• Umweltverbände

Mögliche betriebliche Auswirkungen von Erdkabeln können sich auf Folgendes auswirken:

• natürlich vorkommende Böden
• Anbaupflanzen und Vegetation
• Stoffumwandlungen wie die Stickstoffmineralisierung
• Bodenflora
• Bodenfauna

Außerdem sollte die Überwachung dazu beitragen, dass:

• die Kommunikation erleichtern
• die Akzeptanz von Erdkabelprojekten steigern
• vor allem die Akzeptanz bei den Landwirten steigern

Diese Ziele zeigen, dass die Überwachung nicht nur aus technischer Sicht relevant ist, sondern auch in Bezug auf Kommunikation, Verständnis und Transparenz.

Konzeption der Überwachung

Um die Auswirkungen der betrieblichen Wärmeabgabe entlang der ALEGrO-Kabeltrasse auf die Bodentemperatur und den Bodenwasserhaushalt zu untersuchen, wurden vier ausgewählte Untersuchungsstandorte entlang der Trasse im Raum Aachen festgelegt.

An jedem Untersuchungsstandort wurden nach einer vorherigen standortspezifischen und bodenkundlichen Untersuchung zwei Überwachungsflächen eingerichtet:

1. ein Überwachungsfeld direkt über dem ALEGrO-Erdkabel
2. ein Beobachtungsgebiet in unmittelbarer Nähe als Kontrollgebiet ohne Kabelbetrieb

Dieses Konzept ermöglichte einen Vergleich zwischen einem Gebiet, das direkt vom Kabelbetrieb beeinflusst wurde, und einem benachbarten Referenzgebiet.

Die Überwachung umfasste die kontinuierliche Aufzeichnung von:

• Bodentemperatur
• Bodenfeuchtigkeit

Die Sensoren wurden in verschiedenen Bodentiefen installiert, darunter:

• Oberboden
• Haupt-Root-Zone
• Untergrund

Die Anordnung erfolgte orthogonal zur Kabelverlegung im Kabelgraben und wurde im angrenzenden Kontrollbereich gespiegelt.

Beobachtungszeitraum

Der Beobachtungszeitraum erstreckte sich von Mai 2022 bis April 2026 und umfasste fast vier Jahre. Während dieser Zeit wurden sowohl im Kabelgraben als auch im Kontrollgebiet kontinuierlich die Bodentemperatur und die Bodenfeuchte gemessen.

Diese langfristige Struktur ist von Bedeutung, da sie Beobachtungen über einen langen Zeitraum ermöglicht und den Vergleich zwischen dem Streckenabschnitt mit Seilbahnbetrieb und dem Kontrollgebiet ohne Seilbahnbetrieb erleichtert.

Weitere Untersuchungen

Neben den sensorbasierten Messungen umfasste die Überwachung während des gesamten Zeitraums auch bodenbiologische Untersuchungen.

Dazu gehörten:

• mikrobielle Biomasse
• mikrobielle Aktivität
• Enzymaktivität
• Nmin-Gehalt
• Untersuchungen an Regenwürmern
• Grundlegende Untersuchungen
• Untersuchungen zum Graswachstum

Dieser breiter angelegte Ansatz ermöglicht ein umfassenderes Verständnis dafür, wie sich unter Betriebsbedingungen verlegte Kabelinfrastruktur auf das Temperaturgleichgewicht, den Feuchtigkeitshaushalt und die biologischen Parameter des Bodens auswirken kann.

Projektübersicht

Dokumentation und wissenschaftliche Veröffentlichungen

Die Ergebnisse wurden in Quartals- und Jahresberichten anhand statistischer Analysen und Visualisierungen beschrieben und erläutert. Zudem wurde ein Teil der Ergebnisse in Zusammenarbeit mit der Universität Trier, Fachbereich Bodenkunde, in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Diese Kombination aus langfristiger Dokumentation und wissenschaftlicher Veröffentlichung steigert den Wert der Überwachung, da sie sowohl die fachliche Auswertung als auch eine breitere Bekanntheit fördert.

Bedeutung der Überwachung

Die ALEGrO-Überwachung trägt zu einem besseren Verständnis verschiedener relevanter Aspekte bei.

Dazu gehören:

• Auswirkungen der betrieblichen Wärmeabgabe von unterirdisch verlegten Höchstspannungskabeln
• Bodentemperaturbilanz
• Bodenwasserhaushalt
• mögliche Auswirkungen auf biologische Bodenparameter
• Informations- und Kommunikationsbedarf bei Grundbesitzern, Landwirten und Umweltverbänden

Die Überwachung trägt zudem zu einem fundierteren Austausch über Erdkabelprojekte bei, indem sie Langzeitbeobachtungen und Vergleichsdaten aus dem Kabeltrassenbereich und den Kontrollgebieten liefert.

Fazit

Langzeitbeobachtungen entlang der Trasse des ALEGrO-Erdkabels zeigen, wie eine strukturierte Überwachung dazu beitragen kann, das Verständnis für bodenspezifische Gegebenheiten im Zusammenhang mit unterirdischen Höchstspannungskabelnetzen zu verbessern. Aus dieser Perspektive, TABERG Ingenieure GmbH in Zusammenarbeit mit SIERA unterstreicht den Wert von kontinuierlichen Messungen, einem vergleichenden Feldversuch und ergänzenden bodenbiologischen Untersuchungen.

An vier ausgewählten Untersuchungsstandorten in der Region Aachen schufen Messungen direkt über dem Kabel und auf angrenzenden Kontrollflächen über einen Zeitraum von fast vier Jahren eine breite Grundlage für die Beobachtung der Bodentemperatur und der Bodenfeuchte. Zusammen mit Untersuchungen zur mikrobiellen Biomasse, zur mikrobiellen Aktivität, zur Enzymaktivität, zum Nmin-Gehalt, zu Regenwürmern, Wurzeln und zum Graswachstum liefert die Überwachung ein differenziertes Bild der Bodenbedingungen unter dem betrieblichen Einfluss vergrabener Kabel.

Langzeitbeobachtungen wie diese verdeutlichen den Wert strukturierter Überwachungskonzepte für die Beurteilung bodenspezifischer Bedingungen bei Erdkabelprojekten. Weitere technische Aspekte spiegeln sich in den Themen wider, die in TABERG Ingenieure GmbH innerhalb der SIERA Netzwerk.