Der Elmar-Stenitzer-Preis 2012 wurde am 17. Dezember 2012 an Herrn Johannes Stegner (Fachgebiet Angewandte Geothermie / TU Darmstadt) verliehen. Die Fachjury, bestehend aus fünf Mitgliedern, aus Forschung, Industrie und Lehre entschied sich für die Projektskizze mit dem Thema:
„Quantifizierung des Einflusses des Wasserhaushalts, der Umwelttemperatur und der geothermischen Kennwerte auf die Wärmeableitung erdverlegter Mittel- und Niederspannungskabel“
Der mit 10.000 € dotierte Wissenschaftspreis wird für Messtechnik auf einem Testfeld zur Untersuchung der teilgesättigten hydraulischen Bodenkennwerte und der thermisch induzierten Wasserbewegungen um Erdkabel verwendet. Besonderer Dank gilt dabei den Studenten Christoph Drefke und Mathias Nehler, welche aktiv an der Ausarbeitung der Projektskizze mitgewirkt haben.
Abstract:
In den kommenden Jahren werden aufgrund der, mit der Nutzung erneuerbarer Energiequellen und Kleinkraftwerken einhergehenden Dezentralisierung der elektrischen Energieproduktion umfangreiche Umbauten in den Verteilnetzen notwendig. Netzpunkte, die bisher Stromabnehmer waren, werden zum Teil zu Einspeisepunkten und momentan herrschende Stromflussrichtungen können sich in Zukunft bis zur Umkehr verändern. Im Boden verlegte Stromkabel emittieren erhebliche Mengen an Wärme. Daher wird die maximale Strombelastung der Kabel durch ihre maximale Leitertemperatur, die für Mittel- und Niederspannungskabel bei 90°C liegt, vorgegeben.
Die Dimensionierung der Kabelabstände zur Vermeidung von gegenseitiger Aufheizung erfolgt bislang ebenso wie die maximale Strombelastung nach normierten Werten. Diese Richtwerte werden konservativ angesetzt, da eine thermische Überlastung die Lebensdauer der Leitungen erheblich verringern kann. Für die Nutzung von Kabeltrassen in denen bereits andere Sparten verlegt sind, sind teilweise noch keine belastbaren Untersuchungen vorhanden und eine Optimierung, also Verringerung der Abstände von Erdkabeln, sowie eine Erhöhung deren Strombelastung ist von enormem wirtschaftlichem Interesse. Zur Optimierung der Abstände müssen die thermophysikalischen, sowie die in üblichen Verlegetiefen von 80 cm zumeist teilgesättigten hydraulischen Eigenschaften des umgebenden Lockergesteins, als auch deren Abhängigkeiten exakt quantifiziert werden. Das Forschungsvorhaben hierzu ist in mehrere Teile gegliedert. Diese sind Laboruntersuchung von Lockergesteinen aus dem Projektgebiet Bayern und Hinterlegung der Daten in einem
Geoinformationssystem (GIS). Zusätzlich werden Felduntersuchung auf einem Erdkabeltestfeld, in dem die Kabel in repräsentative Böden gebettet sind und ein Monitoring von realen Kabelprojekten durchgeführt. Die Ergebnisse aller Untersuchungen werden für Berechnungen des Wärmeflusses mittels FEM Modellierung und analytischer Verfahren verwendet.
