Schallschutz in Zeiten der Energiewende

(WK-intern) – Umspannwerke werden größer und leistungsfähiger, dürfen aber trotzdem nicht lauter werden. Nun sind Innovative Ummantelungen für Transformatoren gefragt.

Die Herausforderungen durch die Energiewende und den Ausbau regenerativer Energiequellen sind nicht nur für Stromerzeuger, -lieferanten und Netzbetreiber enorm.

Auch der Schallschutz muss innovative Lösungen entwickeln.

Ein Grund: Transformatoranlagen werden immer öfter in der Nähe von Wohngebieten errichtet, dort gelten jedoch besonders strenge Lärmschutzvorschriften. Die Schallschutzexperten der zur G+H Group gehörenden G+H Noise Control haben deshalb besonders kompakte Transformatoren-Einhausungen entwickelt – das System SONEX-T. Diese Ummantelungen schützen die Umgebung von Umspannwerken vor den typischen tieffrequenten Immissionen. Außerdem lassen sich die so schallisolierten Trafos einfacher transportieren, de- und remontieren.

Deutschland befindet sich mitten in der Energiewende– und auch die EU fordert den Ausbau regenerativer Energiequellen für die Stromerzeugung. Erst kürzlich haben sich die Europäische Kommission, das Europäische Parlament und der Europäische Rat nach zwei Jahren Verhandlung auf eine umfassende Neugestaltung der EU-Erneuerbaren-Richtlinie geeinigt. Das europäische Ziel für erneuerbare Energien wird auf 45% in 2030 angehoben. Für verschiedene Sektoren gibt es verbindliche Regeln. Die Struktur der Energieversorgung verändert sich: Bisher wurden Kohle-, Gas- oder Kernkraftwerke inklusive der Umspannwerke vorwiegend in der Nähe der großen Verbrauchszentren errichtet. Windkraft- oder Photovoltaikanlagen jedoch werden dort gebaut, wo sie die meiste Energie erzeugen können. Die daraus entstehende Dezentralisierung der Stromerzeugung erfordert eine neue „Netzarchitektur“.

Tausende Kilometer neue Trassen

Um Europa zuverlässig mit Strom aus Windenergie beziehungsweise Sonnenenergie versorgen zu können, müssen Tausende Kilometer neuer Höchstspannungsleitungen gebaut und bestehende Trassen verstärkt oder ersetzt werden. Dazu ist es notwendig, die erzeugte Energie für den Transport in die Verbrauchszentren auf ein höheres Spannungsniveau zu transformieren. Um das zu ermöglichen, entstehen neue Umspannwerke beziehungsweise werden bestehende Anlagen mit leistungsfähigeren Transformatoren ausgerüstet.

Größte Belastung durch tieffrequenten Schall

Der Schallschutz steht dabei vor besonderen Herausforderungen: Die Lärmimmissionen sowohl der neuen als auch der „aufgerüsteten“ Umspannwerke dürfen die Werte der bisherigen Anlagen nicht überschreiten, obwohl sie größer und leistungsfähiger sind. Die strengsten Werte gelten in der Nähe von Wohngebieten – besonders nachts (siehe Grafik „Immissionsrichtwerte“). Das typische tonale Brummen oder Rauschen eines Umspannwerks hat seinen Ursprung im Transformator, hauptsächlich in dessen Kern. Dabei ist der tieffrequente Schall schwieriger zu dämmen als höhere Frequenzen anderer Quellen. Das Tonalrauschen ist selbst bei lauten Hintergrundgeräuschen deutlich wahrnehmbar und wäre bei unzureichender Dämpfung ein großes Problem für die Umgebung von Transformatoren. Zwar tragen die Belastungsgeräusche durch Vibrationen in den Tankwänden ebenso wie die der Lüfter und Pumpen zur Gesamtlärmimmission der Trafos bei, die tiefen Frequenzen sind jedoch die größten Lärmbelastungen für die Umwelt.

SONEX-T mindert Schwingungs- und Körperschall

Mit SONEX-T hat G+H Noise Control ein System entwickelt, durch das die Geräuschimmissionen der Transformatoren (< 60 Hz) entsprechend den Richtwerten nach § 48 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes eingehalten werden. Maßgeblichen Anteil daran haben die G+H-Dämmsysteme Vibrafoam, Vibradyn und MAFUND (weitere Produkt-Infos unter www.guh-group.com). Beide Produkte sind besonders witterungsbeständig und mindern die Schwingungs- und Körperschallübertragungen. Sie erreichen Einfügungs-Dämmwerte (De) zwischen 3 und 14 dB.

Praktische Vorteile

Neue Systeme wie SONEX-T machen es möglich, dass die gesamte Anlage sehr kompakt wird: Während der übliche Abstand zwischen einem Trafo und seiner Hülle bisher bis zu drei Meter betrug, verringert SONEX-T ihn auf circa 50 Zentimeter. Das spart Material und Kosten. Außerdem hat G+H Noise Control kürzere Schalldämpfer für Trafobelüftungen entwickelt: Statt bisher drei Meter sind sie lediglich 1,50 Meter lang. Die Schaltschränke sind nicht mehr inner-, sondern außerhalb der Ummantelung angebracht und somit einfacher zugänglich als bisher. Die Einhausungen sind mit Revisionsöffnungen für Wartungen oder Reparaturen versehen. Das Dach der Ummantelung ist komplett begehbar – das erleichtert sicheres Arbeiten.

Montage bereits im Werk

Die kompakte Bauweise erleichtert außerdem die Transporte: Die Trafos werden inklusive der Ummantelung auf einem Eisenbahnwaggon oder Tieflader zum Bestimmungsort befördert. Zudem können Messungen, ob eine Einhausung die geforderten Schallschutzwerte einhält, bereits im Werk am vollständig vormontierten Trafo durchgeführt stattfinden und nicht erst nach dem kompletten Aufbau einer Trafoanlage im Umspannwerk.

Aluminium statt Stahlblech

Trafo-Ummantelungen aus Aluminium statt aus verzinktem Blech gleichen die „Lebensdauer“ der Ummantelung der des Trafos an. Bisher mussten die Ummantelungen nach circa 20 Jahren ersetzt werden, denn verzinktes Blech ist korrosionsanfälliger. Nun hält die Ummantelung 30 bis 50 Jahre. Aluminium ist außerdem seewasserbeständig – ein großer Vorteil, denn es ist erforderlich, viele neue Umspannwerke in Küstennähe zu errichten. Auch weil Trafos hin und wieder getauscht werden, etwa wegen Reparaturen, werden auch die im Landesinneren mit Aluminium ummantelt. Somit können sie gegebenenfalls problemlos an einen Standort mit anderen Bedingungen wechseln. Beispielsweise entstehen in Mecklenburg-Vorpommern an zwei Standorten derzeit neue Umspannwerke für fast ein Gigawatt Photovoltaik- und Windkraftleistung.

Auch Schallhäuser und Abschirmwände künftig geschützt

Ein als Baukastensystem entwickeltes Schallschutzsystem eignet sich nicht nur für den direkten Anbau der Elemente an Trafos, sondern ebenso für Schallhäuser und Abschirmwände. Für Wände und Dächer von Schallhäusern werden beispielsweise die SONEX-T-Elemente in ein Rahmengerüst aus Doppel-T-Trägern und Rohren eingebaut (siehe Abb. SONEX-T_03). Eventuelle Trafowechsel sind durch das Entfernen einer Wand des Schallhauses schnell durchzuführen. Die Monteuer:innen ziehen den zu tauschenden Trafo einfach heraus, schieben einen neuen hinein und schließen die Wand wieder. Auch für Abschirmwände ist ein stabiles Rahmengerüst erforderlich, das die Schallschutz-Elemente aufnimmt. So besteht die Möglichkeit, nicht nur Transformatoren, sondern ganze Umspannwerke abzuschirmen (siehe Abb. SONEX-T_04). Auch hierbei erleichtern die einfachen De- und Remontagemöglichkeiten der Elemente eventuelle Trafowechsel.

Infokästen

Infokasten 1: Tieffrequenter Schall und Infraschall Als tieffrequenter Schall werden Luftschallwellen unterhalb von 100 Hz bezeichnet. Infraschall liegt unterhalb des menschlichen Hörbereichs: zwischen 0,1 und 20 Hz.

Infokasten 2: Gesetzliche Bestimmungen zu tieffrequentem Schall Bestimmte Anlagen unterliegen dem immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren nach Paragraf 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG). Die Anlagen sind so zu errichten und zu betreiben, dass keine schädlichen Umwelteinwirkungen und sonstige Gefahren, erhebliche Nachteile und erhebliche Belästigungen für die Allgemeinheit und die Nachbarschaft hervorgerufen werden können. Diese gesetzlichen Anforderungen werden mit der „Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm)“ konkretisiert. Die besondere Charakteristik tieffrequenter Geräuschimmissionen wird innerhalb des Beurteilungsverfahrens der TA Lärm (Nummer 7.3) durch einen Verweis auf DIN 45680 berücksichtigt. Trotz einer Einhaltung der Anforderungen dieser Norm kann es im Umfeld von gewerblichen Anlagen mit tieffrequenten Immissionsanteilen zu Beschwerden von Anwohnerinnen und Anwohnern kommen, die sich von derartigen Anlagen belästigt und in ihrer Gesundheit beeinträchtigt fühlen. (Quelle: Umweltbundesamt)

Infokasten 3:

Immissionsrichtwerte

PM / Autor: Kai Brochhagen / Divisionsleiter G+H Noise Control

PB: Immissionsrichtwerte