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Stromversorgung

Mit der Verwendung des elektrischen Stromes als einen der relevanten Trägers der Energieübertragung in unserer technischen Gesellschaft ist eine gewisse Exposition durch elektrische und magnetische Felder in der Umgebung der Anlagen und Geräten, die elektrische Energie benötigen, physikalisch unvermeidbar.

Elektromagnetische Felder breiten sich immer von einer Quelle ausgehend in den Raum aus. Die Intensität der Strahlung ist an jedem Punkt des Raumes durch eine elektrische Feldstärke (E) in Volt pro Meter [V/m] und eine magnetische Feldstärke (H) in Ampere pro Meter [A/m] oder die magnetische Induktion in Tesla [T] (dabei entspricht 1 T = 1000 mT, 1 mT = 1000 µT und 1 µT = 1000 nT) gegeben. Das elektrische Feld ist ein Quellenfeld, das immer zwischen getrennten Ladungen (z.B. Batterie, Steckdose) auftritt. Das magnetische Feld ist ein Wirbelfeld. Es entsteht immer wenn elektrische Ladungen bewegt werden, also wenn ein Strom fließt. Daraus folgt, dass elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder in der Umgebung von elektrischen Leitern vorhanden sind, wenn elektrischer Strom in irgendeiner Form genutzt wird. Dabei ist das elektrische Feld schon vorhanden, wenn nur eine Spannung am Leiter anliegt, ohne dass ein Strom fließt.

Die Feldstärken nehmen mindestens proportional zum Abstand von der Quelle ab, oft aber mit dem Quadrat des Abstandes oder noch schneller.

Der in Deutschland durch die 26. Verordnung nach dem Bundesimmissions­schutzgesetz festgelegte Grenzwert für die Exposition der Bevölkerung an Orten des nicht nur vorübergehenden Aufenthaltes beträgt für die Stromversorgung (Netz­frequenz 50 Hertz) 100 µT = 100 000 nT.

In Deutschland wird für die Versorgung mit elektrischer Energie ein Dreileiter-Drehstromsystem mit einer Frequenz von 50 Hz eingesetzt. Die drei Phasen des Drehstroms werden mit R, S, T bezeichnet. Um den elektrischen Strom von den Kraftwerken zu den Verbrauchern zu transportieren, ist ein Transport- und Verteilungsnetz für die elektrische Energie notwendig. Damit die Verluste auf dem Transport gering gehalten werden können, wird der Strom in Umspannwerken auf hohe Spannungen transformiert. Das Hochspannungsnetz (Spannungsebenen: 110, 220, 380 kV) werden als Überlandnetz zum Transport großer Leistungen und über große Entfernungen eingesetzt. In der Regel geschieht dies über Hochspannungs­freileitungen (in Ausnahmefällen, z.B. innerhalb von Städten, auch Hochspannungs­erdkabel). In der Nähe der Städte wird der Strom in Umspannwerken auf die Mittel­spannungsebene (6 - 30 kV) herunter transformiert.

Im Niederfrequenzbereich kann es zu einer direkten Einwirkung von Feldern auf den Körper kommen. Dazu gehören Oberflächeneffekte in starken elektrischen Feldern und die Wirkung im Körperinneren, die von elektrischen (kapazitive Einkopplung) und magnetischen (induktive Einkopplung) Feldern verursacht werden. Hierbei ist zu beachten, dass im Niederfrequenz­bereich das elektrische und magnetische Feld getrennt betrachtet werden muss. Erst in der Hochfrequenz wird von einem elektromagnetischen Feld gesprochen, d.h. der elektrische und der magnetische Anteil des Feldes sind miteinander verbunden.

In der Umgebung einer Stromleitung sind beim Betrieb sowohl ein elektrisches wie auch ein magnetisches Feld vorhanden. Der Strom auf einer Leitung ist proportional zum in der Umgebung erzeugten magnetischen Feld, das elektrische Feld ist proportional zur Spannung.

Die jeweiligen Feldstärken hängen von der jeweiligen Leitung (Spannungsebene, Masttyp, etc.) und dem Abstand ab.

Bei einem Wechselspannungserdkabel ist das elektrische Feld durch das Kabel selber abgeschirmt. Oberhalb eines 380-kV-Kabels kann je nach Verlegeart ein magnetische Feld bis zur Größenordnung des Grenzwertes der 26.BImSchV auftreten. Die Intensität dieses Feldes fällt aber schneller mit dem Abstand als das einer entsprechenden Freileitung.

Der Vergleich der magnetischen und elektrischen Felder bei Haushaltsgeräten und Frei­leitungen zeigt: Haushaltsgeräte können in ihrer unmittelbaren Umgebung erheblich höhere magnetische Feldstärken erzeugen, als Freileitungen. Die jeweilige Feldstärke nimmt aber bei den Haushaltsgeräten sehr stark mit dem Abstand ab, z. B. beträgt das magnetische Feld in 3 cm Abstand zu einem Gerät 10 µT. Im Abstand von 1 m weist das magnetische Feld nur noch 0,001 µT auf. Da Geräte im Haushalt in der Regel mit 220 V bzw. 380 V betrieben werden, ist das elektrische Feld bei Haushaltsgeräten meist deutlich kleiner als bei einer Höchstspannungsfreileitung (bis zu 6000 V/m). Werte für Haushaltsgeräte sind z. B. für einen Toaster gemessen in 30 cm Abstand 50 V/m in der elektrischen Feldstärke und für die magnetische Feldstärke 0,7 µT. Ein Handmixer liefert eine elektrische Feldstärke von 100 V/m und eine magnetische Feldstärke von 2 µT in 30 cm Abstand.

In der Nähe von Hochspannungsleitungen (einige 10 Meter) bzw. Erdkabeln (einige Meter) kann das magnetischen Feld Werte von mehr als 5 µT überschreiten und liegt dann in dem Feld­stärke­bereich, der in Haushalten nur in der unmittelbaren Nähe von einigen Elektrogeräten gemessen werden kann.

Auch wenn es in der Forschung immer wieder Hinweise auf mögliche biologische Wirkungen unterhalb der gesetzlichen Grenzwerte gibt, sind sich alle staatlichen Gutachtergremien (wie in Deutschland die Strahlenschutzkommission (SSK)) einig, dass nach dem heutigen gesicherten Stand der Wissenschaft die bestehenden Grenzwerte als sicher anzusehen sind.

Elektrische und magnetische Felder können ab einer gewissen Feldstärke auch aktive Implantate wie Herzschrittmacher stören. Der NLWKN führt in diesem Bereich Messungen, Berechnungen für die niedersächsischen Aufsichtsbehörden durch.

Link: Bundesamt für Strahlenschutz

Link: Netzausbau in Niedersachsen


Neubau von Trassen

Durch die absehbaren Änderungen in der deutschen Stromversorgung ergibt sich ein gesetzlich festgestellter hoher Bedarf zum Ausbau des Höchstspannungsnetzes. Im Rahmen des Planungsrechtes (Raumordnung und Planfeststellung) muss die Öffentlichkeit angehört werden. Dabei sind, auch wenn die gesetzlichen Grenzwerte eingehalten werden, die von den Leitungen ausgehenden elektrischen und magnetischen Felder immer wieder für die Kommunen und die Bürger ein relevantes Thema. Im Planungsrecht werden für den Neubau von 380kV- Hochspannungs­freileitungen Abstände von 200 - 400 Meter zur Wohnbebauung vorgegeben, in diesem Abstand ist das verbleibende Feld in der Größenordnung des zivilisatorischen Hintergrundes. Diese Fragen der Bevölkerung müssen ernst genommen werden, um eine möglichst hohe Akzeptanz für diese Bauvorhaben zu erreichen. Der NLWKN begleitet diese Verfahren durch Messungen, Rechnungen, Vorträge und Stellungnahmen.

Link: Netzausbau in Niedersachsen


Umspannanlage

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Artikel-Informationen

Ansprechpartner/in:
Dr. Hauke Brüggemeyer

Nds. Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz
Betriebsstelle Hannover- Hildesheim
An der Scharlake 39
D-31135 Hildesheim
Tel: +49 (0)5121 / 509-311

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