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Einleitung

Die forcierte Nutzung erneuerbarer Energie als Folge der Energiewende in Deutschland und die damit verbundenen langen Entfernungen zwischen Erzeugungs- und Verbrauchsstätten elektrischer Energie machen den Ausbau neuer Langstrecken-Energieübertragungsleitungen erforderlich. Dafür sollen auch Hochspannungs-Gleichstromübertragungs-Leitungen ¹ (HGÜ-Leitungen) zum Einsatz kommen.

Die Strahlenschutzkommission (SSK) wurde vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) beauftragt, in Ergänzung ihrer Stellungnahme zu Wechselspannungs-Energieversorgungssystemen (SSK 2008) auch die HGÜ-Leitungen, insbesondere deren elektrische und magnetische Gleichfelder, aus der Sicht des Strahlenschutzes in Bezug auf den Menschen zu beurteilen. Sie hat daher die vorliegende Empfehlung erarbeitet; eine Grenzwert-Regelung ist nicht Gegenstand dieser Empfehlung.

Empfehlungen

Angesichts der zu erwartenden Immissionen durch elektrische und magnetische Felder von HGÜ-Leitungen und bestehender Regelungslücken spricht die SSK folgende Empfehlungen aus:

• Die SSK empfiehlt, die elektrischen Gleichfelder von HGÜ-Leitungen mit dem Ziel der Vermeidung gesundheitlicher Beeinträchtigungen oder erheblicher Belästigungen zu begrenzen und bei multipler Exposition durch elektrische Gleich- und Wechselfelder eine gewichtete Summation der Einzelbeiträge vorzunehmen.
• Die Angabe von belastbaren Schwellenwerten für Wahrnehmungs-, Belästigungs-, Schmerz- und Gefährdungseffekte ist im Hinblick auf die begrenzte Datenlage, insbesondere hinsichtlich der Anzahl der untersuchten Personen und der Einflüsse von Kofaktoren wie z.B. Ionendichte, derzeit nicht möglich. Die SSK empfiehlt daher die Durchführung weiterer Forschungsprojekte zur Wahrnehmung vor allem in Form von Humanstudien unter gut kontrollierten Bedingungen.
• Die SSK empfiehlt, die Netzbetreiber darauf hinzuweisen, mögliche Sekundäreffekte (z.B. Elektroschocks durch Entladung zu oder von leitfähigen Strukturen) durch geeignete, primär konstruktive Abhilfemaßnahmen zu unterbinden.
• Die SSK weist auf die Notwendigkeit des Schutzes von Personen mit magnetisch aktivierbaren Implantaten hin. Um z.B. eine Störbeeinflussung von Herzschrittmachern sicher auszuschließen, wird eine Begrenzung der magnetischen Flussdichte auf 500 μT empfohlen.

Wissenschaftliche Begründung

1 Grundlagen

1.1 Physikalische Grundlagen

Die HGÜ-Technik ist eine effiziente Möglichkeit zur Übertragung elektrischer Energie über längere Distanzen. Isolierte HGÜ-Kabel werden auf Seegrund oder im Erdreich derzeit über Distanzen von 50 km bis 150 km eingesetzt und bei Übertragungsspannungen bis ca. ± 350 kV betrieben. HGÜ-Leitungen sind dagegen schon mit Spannungen bis ± 800 kV (mit einer verketteten Spannung bis 1.600 kV) und Übertragungsdistanzen über 1.000 km in Betrieb. In Zukunft ist bei Neuinstallationen von noch höheren Spannungen auszugehen.

HGÜ-Leitungen unterscheiden sich in wesentlichen Punkten von Hochspannungs-Wechselstromübertragung (HWÜ), wie z.B. Bahnstromversorgung bzw. Hochspannungs-Drehstromübertragungsleitungen (HDÜ-Leitungen). Bei HDÜ-Leitungen wird die elektrische Energie durch ein oder mehrere Leitungssysteme mit jeweils drei Phasenleitern übertragen, wobei die zugeordneten elektrischen und magnetischen Feldvektoren eines Systems gegeneinander so versetzt sind, dass sich gegenüber einem Einzelleiter eine gegenseitige Teil-Kompensationswirkung der Felder einstellen kann. Dies geschieht umso wirkungsvoller, je geringer die Entfernungen der einzelnen Teilleiter voneinander sind. Darüber hinaus nimmt die Feldstärke mit zunehmender Entfernung zu ihnen stark ab.

1.1.1 HGÜ-Freileitungen

Bei HGÜ-Freileitungen treten die relativ höchsten Feldwerte für die Allgemeinbevölkerung an der Stelle des größten Durchhanges in Spannfeldmitte unter den Leiterseilen auf. Da die Entfernungsunterschiede mit zunehmendem Abstand zu den Leiterseilen umso unbedeutender werden und daher die Kompensationswirkung immer besser wird, je größer der Abstand zu den Leiterseilen ist, nehmen sowohl elektrische als auch magnetische Felder außerhalb der Leitungstrasse etwa mit dem Quadrat der Entfernung ab, und der Einfluss unterschiedlicher Bodenabstände der Leiter wird vernachlässigbar. (Auf die Feldverhältnisse bei HGÜ-Leitungen wird im Kapitel 2.1.1 eingegangen.)

An den Leiterseilen der HGÜ kommt es wegen der dort herrschenden hohen elektrischen Feldstärke, wie auch bei HWÜ-Leitungen, zu Mikroentladungen (Koronaentladungen) und zur Ionisation der Luft. Dies erfolgt jedoch ständig, weil die hohe elektrische Spannung nicht, wie bei der HWÜ, periodisch gegen Null geht. Bei HWÜ-Leitungen wechselt zusätzlich die Polarität der Einzelleiter und damit die Polarität der Entladungen ständig, sodass sich die erzeugten Ladungen immer wieder ausgleichen können. Bei HGÜ-Leitungen ändert sich die Polarität am Leiterseil hingegen nicht. Daher kann sich um die Leiter eine größere Raumladungswolke geladener Teilchen ausbilden. Dies hat mehrere Konsequenzen, nämlich

• dass im Vergleich zu HWÜ-Leitungen höhere elektrische Bodenfeldstärken auftreten und
• dass sich die elektrischen Felder durch Windverfrachtungen der Ladungswolke über größere Bereiche erstrecken können.

Die Raumladungswolke enthält auch durch Koronaentladung entstandene chemische Verbindungen wie Ozon und Stickoxide.

1.1.2 HGÜ-Erdkabel