Push-and-Pull bei der unterirdischen Verlegung von Versorgungsleitungen

Irgendwann sagt sich jede Generation: „Wir leben in interessanten Zeiten.“ Für viele kommunale und investoreneigene Versorgungsunternehmen ist dies wahrscheinlich eine allgemeine Meinung. Laufende elektrische Modernisierungs- und Erweiterungsprojekte zur Deckung des steigenden Energiebedarfs, gepaart mit der Integration verteilter Energieressourcen, haben das weltweite Energienetz in einen ständigen Zustand von „Work-in-Progress“ versetzt, während es danach strebt, das Netz der Zukunft zu werden.

Vor diesem Hintergrund geraten Versorgungsunternehmen zunehmend unter Druck. Sie verfolgen nicht nur ihre Dekarbonisierungsziele, sondern setzen auch Maßnahmen zur Systemhärtung ein, um widerstandsfähigere und zuverlässigere Netzwerke als Reaktion auf den Klimawandel zu schaffen. Diese Bemühungen zielen darauf ab, ungeplante Ausfälle zu reduzieren, die Rentabilität aufrechtzuerhalten und Kunden zufrieden zu stellen.

Dieser Kontext hat in unserer dynamischen Energieversorgungsbranche viele Gespräche ausgelöst. Eine wachsende Diskussion dreht sich um die Umstellung von der oberirdischen (Luft-) auf die unterirdische Stromverteilung, allgemein als „Untergrundverlegung“ bezeichnet – als Lösung für Gebiete, die anfällig für wetterbedingte oder vegetationsbedingte Ausfälle sind.

Veränderte Wahrnehmungen der unterirdischen Verlegung

Obwohl dies in der Vergangenheit mit hohen Kapitalkosten und einer komplexen Politikgestaltung verbunden war, setzen einige Versorgungsunternehmen heute auf Strategien zur Umstellung auf eine unterirdische Verlegung, um langfristige Vorteile und Gesamtkosteneinsparungen über die Lebensdauer der elektrischen Anlage zu erzielen.

„Wenn man sich die Kosten ansieht, die mit Ereignissen wie Hurrikanen und Waldbränden im Stromnetz verbunden sind, hat die unterirdische Verlegung als Strategie einen echten, nachgewiesenen Wert“, sagt Mike Beehler, ein Veteran mit mehr als 40 Jahren Erfahrung in der Stromübertragungs- und Verteilungsindustrie und nationaler Sprecher von PDI2. Beehler ist nicht nur ein Befürworter der unterirdischen Verlegung, sondern hat mit seinem Paper 50% Underground by 2040 auch öffentlich zu einer Diskussion über dieses Thema aufgerufen. Beehler fügt hinzu: „Es gibt einen intelligenten Weg, an die unterirdische Verlegung heranzugehen. Heute stehen innovative Werkzeuge und Methoden zur Verfügung, die dazu beitragen, die Arbeit so wirtschaftlich und effizient wie möglich zu gestalten.“

Zwar gibt es kein Patentrezept, um die Herausforderung der Umstellung auf eine unterirdischen Verlegung zu lösen, aber von alternativen Planungs- und Bauwerkzeugen bis hin zu einzigartigen Installationsmethoden und -techniken wird von den Planungsingenieuren und Versorgungsunternehmen nach allem gesucht und geprüft.

Innovationen in der Rohr- und Kabelinstallation

Ein Interessengebiet liegt in der Installation neuer unterirdischer Rohre und Kabel in abgelegenem oder unwegsamem Gelände. Die schwierigen Bodenbedingungen in solchen Umgebungen machen herkömmliche Aushub- und Grabenbautechniken häufig unwirksam. Besonders deutlich wird diese Herausforderung bei Kabelinstallationen über lange Strecken für Solar- und Windparkprojekte, die typischerweise in abgelegenen Gebieten liegen, was erhebliche Auswirkungen auf die Projektzeitpläne und -kosten hat. Angesichts der steigenden Investitionen in erneuerbare Energiequellen ist die Bewältigung dieser Herausforderungen für die Verbesserung der Projekteffizienz von entscheidender Bedeutung geworden.

Pflügen von Rohren

Bevor das Kabel installiert wird, wird mithilfe einer speziellen Bautechnik ein durchgehendes HDPE-Rohr eingegraben. Das Rohr wird von einer Trommel zugeführt, während ein einzigartiges Pflugsystem eine Rinne dafür erzeugt und es an Ort und Stelle verlegt. Dadurch wird vermieden, dass für die Installation ein großer Graben oder Kanal entsteht. Die Technik eignet sich gut für neue Straßenbauprojekte, bei denen Rohre unter der Fahrbahn verlegt werden können. Das Pflugsystem kann auch entlang von Eisenbahnstrecken und Straßen eingesetzt werden, ohne dass es zu größeren Störungen kommt, wodurch Transportunterbrechungen minimiert und somit potenzielle Baukosten gesenkt werden. Die Verwendung dieses Installationsansatzes kann sich als wirtschaftlicher erweisen als herkömmliche Verfahren zum Ausheben von Gräben und zum Verlegen von Rohren.

Die Push-and-Pull-Methode

Ein alternativer Ansatz zur unterirdischen Kabel-in-Rohr-Installation ist die Push-and-Pull-Methode. Sobald die Rohrführung angebracht ist, kann das Kabel mithilfe der Push-and-Pull-Methode installiert werden. Die Technik funktioniert genau so, wie ihr Name schon sagt. An einem Ende wird das Kabel mithilfe einer speziellen Ausrüstung durch das Rohr geführt oder geschoben, während das Kabel am anderen Ende mit einer entsprechend ausgerüsteten und angetriebenen Kabelspillwinde gezogen wird. Es gibt mehrere Vorteile, die dies zu einer attraktiven Option machen. Erstens verringert diese Methode die Kabelspannung, da sie die auf das Kabel einwirkenden Kräfte ausgleicht. Zweitens ermöglicht sie längere Kabelinstallationslängen bei einer Geschwindigkeit, die dem Standard-Kabeleinzug gleichkommt (zwischen 16 und 20 Metern pro Minute). Aufgrund der längeren Kabelführung kann die Anzahl der Verteilerkästen oder Versorgungsschächte in einem Systemdesign reduziert werden, um die Projektkosten zu minimieren. Schließlich ist die Ausrüstung klein und leicht, um den Betrieb und die Manövrierfähigkeit in abgelegenen oder eingeschränkten Bereichen zu erleichtern.

Vorbereitung der Rohre

Vor der Kabelinstallation sind einige Vorbereitungsarbeiten erforderlich. Aufgrund der Beschaffenheit der Bauumgebung müssen die Rohre zunächst von Schmutz und Ablagerungen gereinigt und mit einem Kalibrierdorn geprüft werden. Dies minimiert mögliche Schäden am Kabel während der Installation. Anschließend wird eine Vorschmierphase mittels einer mit Sonar-Tracking ausgestatteten Schmierkugel durchgeführt. Dieser Vorgang bereitet das Rohr für eine reibungslose Installation des Kabels vor und ermöglicht es Installateuren, mithilfe des Sonar-Trackers potenzielle Schäden oder Verengungen des Rohres zu erkennen.

Kabelschmierung und ihre Vorteile

Nach der Vorbereitung des Rohres ist das Kabel bereit für die Installation. Beim Eintritt in das Rohr wird ein hochleistungsfähiges Kabelschmiermittel auf das Kabel aufgetragen. Die Schmierung ist eine Schlüsselkomponente zur Reduzierung der Reibungskräfte zwischen Kabel und Rohr, die zur Zugspannung und zum Seitenwanddruck beitragen. Die Reduzierung der Reibungskräfte gewährleistet nicht nur eine sichere Handhabung des Kabels während der Installation, sondern minimiert auch den für die Kabelinstallation erforderlichen Kraftaufwand und die Kräfte, die auf die Ausrüstung wirken und deren Verschleiß erhöhen.
Es gibt viele Faktoren, die einen Einfluss auf die Auswahl des richtigen Schmiermittels für ein Kabelinstallationsprojekt haben. Hier sind einige Überlegungen.

Verwirklichung der Ziele von Untergrundverlegungs-Projekten

Versorgungsunternehmen meistern in den aktuellen „interessanten Zeiten“ komplexe Herausforderungen, während sie daran arbeiten, die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit des Energienetzes zu verbessern. Die unterirdische Verlegung, unterstützt durch innovative Installationsmethoden wie die Push-and-Pull-Technik, erweist sich als vielversprechende Lösung zur Bewältigung dieser Herausforderungen.

„Versorgungsunternehmen, die eine unterirdische Verlegung in Betracht ziehen, sollten sich die wichtigsten Gebiete (in den USA) ansehen, die bereits Strategien zur Umstellung auf die Untergrundverlegung umgesetzt haben und deren Vorteile kennen“, sagt Beehler. „Die Daten sind sehr günstig.“

Gebiete in den USA wie Anaheim, Kalifornien, und Fort Collins, Colorado, haben schon vor Jahrzehnten mit Programmen zur unterirdischen Verlegung begonnen und werden heute größtenteils unterirdisch versorgt. Aufgrund der unterirdischen Verlegung konnte in beiden Städten die Zahl der Stromausfälle deutlich reduziert, die Zuverlässigkeit verbessert und die Kundenzufriedenheit gesteigert werden*.

Diese Erfolgsgeschichten, gestützt durch überzeugende Daten und innovative Installationsmethoden, untermauern bei einigen Versorgungsunternehmen die Argumente für die unterirdische Verlegung. Andere, beispielsweise mehrere große, im Besitz von Investoren befindliche Versorgungsunternehmen, sind bereits auf dem Weg, ihre Strategien zur Untergrundverlegung umzusetzen. Für beide Gruppen liegt der Schlüssel in der Umsetzung von Taktiken zur unterirdischen Verlegung, die effizienter, zuverlässiger und wirtschaftlicher sind als bisherige Praktiken. Durch kontinuierliche Investitionen in solche Installationstechnologien und -methoden können Unternehmen ihre Ziele für Untergrundverlegungsprojekte einhalten und eine widerstandsfähige, nachhaltige Energiezukunft aufbauen.

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* 50% Underground by 2040, Michael E. Beehler, MBA, LLC, 2022