“Morphologische Stabilitätskarte für die Kabelanbindung von Offshore-Windparks in den Flussmündungsbereichen von Elbe, Weser, Jade

und Ems “

- Endbericht -

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Ecofys

Daniel Hunke

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Marum

Christian Winter (Kapitel 4, 5 und 6)

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26. Oktober 2009

Morphologische Stabilitätskarte für die Kabelanbindung von Offshore-Windparks in den Flussmündungsbereichen von Elbe, Weser, Jade

und Ems - Endbericht -

Diese Studie wurde im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt,

Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) erstellt.

Kennzeichen des Projektträger Jülich (PtJ): 03MAP125

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ................................................................................................. 1

1.1 Hintergrund und Motivation .................................................................... 1

1.2 Methodik und Aufbau der Studie ............................................................. 3

2 Räumliche Ansprüche der Kabelanbindung ............................................... 5

2.1 Zu übertragende Leistung ...................................................................... 5

2.2 Eigenschaften der Übertragungstechnologien ............................................ 8

2.3 Lege- und Trenchingtechnik ................................................................. 19

2.4 Trassenbreite ..................................................................................... 32

2.5 Zwischenfazit ..................................................................................... 33

3 Nutzungskonkurrenzen im Flussmündungsbereich ................................. 35

3.1 Status und Bedeutung der Raumordnung ............................................... 35

3.2 Integriertes Küstenzonenmanagement (IKZM) in Deutschland ................... 39

3.3 Naturschutz ....................................................................................... 40

3.4 Schifffahrt ......................................................................................... 46

3.5 Kabeltrasse, Pipeline ........................................................................... 56

3.6 Küstenschutz und Wasserbau ............................................................... 58

3.7 Seehäfen ........................................................................................... 61

3.8 Rohstoff-Gewinnung ............................................................................ 62

3.9 Fischerei ............................................................................................ 65

3.10 Zwischenfazit ..................................................................................... 69

4 Überblick über numerische Modelle zum Sedimenttransport .................. 71

4.1 Die numerische Modellierung von Sediment- und Morphodynamik .............. 71

4.2 Bewertung ......................................................................................... 74

4.3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen ............................................ 75

5 Bewertung des Datenbestandes zur Morphodynamik ............................. 77

5.1 Datengrundlage .................................................................................. 77

5.2 In dieser Studie verwendete Daten ........................................................ 79

5.3 Bewertung des Datenbestandes hinsichtlich einer möglichen Modellierung ... 81

vi

6 Analyse der morphologischen Stabilität.................................................. 83

6.1 Datengrundlage .................................................................................. 84

6.2 Methodik ........................................................................................... 84

6.3 Ergebnisse Seekarten .......................................................................... 90

6.4 Ergebnisse Peildaten ........................................................................... 98

6.5 Zusammenfassung und Zwischenfazit ................................................... 110

7 Zusammenführende Analyse................................................................. 113

7.1 Bereiche „relativer“ morphologischer Stabilität ....................................... 113

7.2 Bereich geringer Nutzungskonkurrenzen ............................................... 115

7.3 Synthese .......................................................................................... 116

7.4 Exemplarischer Trassenkorridor Jade .................................................... 117

8 Fazit und Ausblick ................................................................................ 121

Referenzen ................................................................................................. 125

Anhang ....................................................................................................... 139

Anhang A Teilnehmer der durchgeführten Workshops ............................ 140

Anhang B Bewertung des Datenbestandes zur Analyse der Morphodynamik

............................................................................................... 143

Anhang C Geodatenquellen ..................................................................... 143

Anhang D Kartographische Abbildungen zu Kapitel 3 ............................. 151

Anhang E Kartographische Abbildungen zu Kapitel 7 ............................. 173

vii

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Überblick methodisches Vorgehen (gelb: Ecofys; blau: MARUM) ........... 4

Abbildung 2 Übersicht über Offshore-Windparks und ihrer Netzanbindung in der

Nordsee ......................................................................................... 6

Abbildung 3 Aufbau dreiphasiger VPE-isolierter Seekabel; ...................................... 9

Abbildung 4 Supraleitende Triax© Kabel entwickelt von NKT Cables ...................... 16

Abbildung 5 Schlitten für Flachwasser- und Wattbereiche ..................................... 20

Abbildung 6 Vibrationskabelpflug ...................................................................... 21

Abbildung 7 Grabenfräse ................................................................................. 22

Abbildung 8 Unterwasserfräse .......................................................................... 22

Abbildung 9 Spülschlitten mit Spülschwert ......................................................... 23

Abbildung 10 Spülschlitten mit Spülschwert ....................................................... 24

Abbildung 11 ROV mit Spülschwert ................................................................... 24

Abbildung 12 stehendes Spülschwert ................................................................. 25

Abbildung 13 stehendes Spülschwert mit Trench ................................................. 26

Abbildung 14 Landes-Raumordnungsprogramm für das niedersächsische Küstenmeer

(Ausschnitt) (Quelle: ML 2007) ....................................................... 37

Abbildung 15 Netzanbindung von Offshore Windparks in Schleswig Holstein (Quelle: S-

H MI, 2008) ................................................................................. 38

Abbildung 16 Bundeswasserstraßen (Ausschnitt) (Quelle: WSV) ............................ 47

Abbildung 17 Seeschifffahrtsstraßen (Quelle: SeeSchStrO, Anlage III Karte zu § 1 Abs.

5) ............................................................................................... 48

Abbildung 18 Von den Wasser- und Schifffahrtsdirektionen Nord und Nordwest

vereinbarte „kabelfreie Zonen“ im Bereich der Deutschen Bucht (Quelle:

Rischmüller, 2002, S.22) ................................................................ 49

Abbildung 19: Baumkurrenkutter der Fischereiwirtschaft im Küstenmeer (Ecomare,

2009) .......................................................................................... 66

Abbildung 20: Hamenfischrei vor Anker (Elbe) .................................................... 67

Abbildung 21 Morphodynamische Modellklassen. ................................................. 72

Abbildung 22 Definition des neuen und alten Seekartenull (SKN) ........................... 78

Abbildung 23 Verwendete Seekarten der Flussmündungen Ems, Jade, Weser, Elbe. . 80

Abbildung 24 Beispielsdatensatz von BSH Daten für das Jahr 1984 im Bereich der

Jademündung. .............................................................................. 81

Abbildung 25 Beispiel für Überlagerung von Isobathen (hier -16m Linie) verschiedener

Jahrgänge (hier 1984, 1996, 2005) für das Gebiet der Außenjade. ....... 86

Abbildung 26 Beispiel für Differenzen zweier Jahrgänge. Hier 1984 und 1996 für das

Gebiet der Außenjade. ................................................................... 87

Abbildung 27 Darstellung des Parameters „morphodynamischer Raum“ als Bereich

zwischen der Umhüllenden der jeweils größten und kleinsten Werte an

jedem Gitterpunkt für alle verfügbaren Zustände i=1,2,..5 .................. 88

viii

Abbildung 28 Morphodynamischer Raum für das Gesamtgebiet basierend auf

Messdaten der zuständigen Behörden von 1982 bis 2008. Grau unterlegt

sind Flächen ohne, oder mit fehlerhaften Daten. Die Grenzen der

Nationalparks sind in grün eingezeichnet. ......................................... 89

Abbildung 29 Seekarte 90 (Emsmündung) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN Nulllinie

der Seekarte von 1980 (rot). .......................................................... 90

Abbildung 30 Seekarte 90 (Emsmündung) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN 10m der

Seekarte von 1980 (rot). ............................................................... 91

Abbildung 31 Ausschnitt aus Seekarte 90 (Emsmündung): Buhnen am Westkopf der

Insel Borkum, als veränderlich markierte Bereiche, Hafenzufahrt Borkum

.................................................................................................. 92

Abbildung 32 Seekarte 2 (Mündungen der Jade und Weser) Ausgabe 2007 überlagert

mit SKN Nulllinie der Seekarte von 1980 (rot). .................................. 93

Abbildung 33 Seekarte 2 (Mündungen der Jade und Weser) Ausgabe 2007 überlagert

mit SKN 10m Linie der Seekarte von 1980 (blau). ............................. 94

Abbildung 34 Seekarte 07 (Jade Innerer Teil) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN

Nulllinie (links) und 10m Linie (rechts) der Seekarte von 1980 (rot). .... 94

Abbildung 35 Seekarte 04 (Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN Nulllinie (links)

und 10m Linie (rechts) der Seekarte von 1980 (rot). .......................... 95

Abbildung 36 Seekarte 44 (Mündungen der Elbe und Weser) Ausgabe 2007 überlagert

mit SKN 0m Linie der Seekarte von 1980 (blau). ............................... 96

Abbildung 37 Seekarte 44 (Mündungen der Elbe und Weser) Ausgabe 2007 überlagert

mit SKN 0m Linie der Seekarte von 1980 (blau). ............................... 97

Abbildung 38 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der

Außenems. ................................................................................... 99

Abbildung 39 20 jährige Differenzen der Morphologie (2005-1984). ...................... 100

Abbildung 40 Links: 15-jährige (2005-1990) und rechts: 13-jährige (1995-1982)

Differenzen der Morphologie im Bereich der Außenems ...................... 101

Abbildung 41 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der

Außenjade. ................................................................................. 102

Abbildung 42 12-jährige Differenzen 1984-1996 im Bereich der Außenjade. ........... 103

Abbildung 43 21-jährige morphologische Differenzen der BSH Peilungen 1984 und

2005 im Untersuchungsbereich Jade. .............................................. 104

Abbildung 44 Isolinien der BSH Peilungen 1984 (rot) und 2005 (blau) im

Untersuchungsbereich Jade. .......................................................... 104

Abbildung 45 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der

Außenweser. ............................................................................... 105

Abbildung 46 Morphologische Differenzen der WSA Peilungen 1990 und 2001 im

Untersuchungsbereich Außenweser. ................................................ 106

Abbildung 47 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der

Außenelbe. .................................................................................. 107

Abbildung 48 22 jährige Differenzen (2005-1983) im Untersuchungsbereich

Außenelbe. .................................................................................. 108

Abbildung 49 6m Isolinie der BSH Peilungen 1983 (blau) und 1996 (lila) und 2007

(rot) im Untersuchungsbereich Außenelbe ....................................... 109

ix

Abbildung 1 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des BSH: Überdeckung der

bathymetrischen Daten des BSH für die Jahre 1982 bis 2008 im Gauß-

Krueger Bezugssystem 2 .............................................................. 155

Abbildung 2 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des BSH: Überdeckung der

bathymetrischen Daten des BSH für die Jahre 1982 bis 2008 im Gauß-

Krueger Bezugssystem 3 .............................................................. 156

Abbildung 3 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Emden im Gauß-

Krueger Bezugssystem 2. ............................................................. 156

Abbildung 4 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Cuxhaven im

Gauß-Krueger Bezugssystem 3. .................................................... 157

Abbildung 5 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Bremerhaven im

Gauß-Krueger Bezugssystem 3. .................................................... 157

x

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Trassen für den Netzanschluss von Offshore-Windparks in der AZW der dt.

Nordsee ............................................................................................. 7

Tabelle 2 Übersicht über die Eigenschaften der Übertragungssysteme .................... 17

Tabelle 3 Kostenverhältnisse der Beschaffung und Verlegung von Seekabeln .......... 30

Tabelle 4 Übersicht Verlegetechniken ................................................................ 31

Tabelle 5 Anwendungsbereiche von Prozess-Simulationsmodellen nach Heyer et al.

(2007) und Van Rijn (2004) ................................................................ 74

Tabelle 6 Anteil des morphodynamischen Raumes an der Jadetrasse .................... 119

Tabelle 7 Geodatenquellen .............................................................................. 147

xi

Kartenverzeichnis

Karte D-1 Naturschutz im Emsästuar ............................................................... 151

Karte D-2 Schifffahrt im Emsästuar ................................................................. 152

Karte D-3 Kabeltrassen im Emsästuar ............................................................. 153

Karte D-4 Küstenschutzund Wasserbau im Emsästuar ........................................ 154

Karte D-5 Seehäfen im Emsästuar .................................................................. 155

Karte D-6 Rohstoffgewinnung im Emsästuar ..................................................... 156

Karte D-7 Fischerei im Emsästuar ................................................................... 157

Karte D-8 Naturschutz im Jade- und Weserästuar ............................................. 158

Karte D-9 Schifffahrt im Jade- und Weserästuar ............................................... 159

Karte D-10 Kabeltrassen im Jade- und Weserästuar .......................................... 160

Karte D-11 Küstenschutz und Wasserbau im Jade- und Weserästuar .................... 161

Karte D-12 Seehäfen im Jade- und Weserästuar ............................................... 162

Karte D-13 Rohstoffgewinnung im Jade- und Weserästuar .................................. 163

Karte D-14 Fischerei und Marikultur im Jade- und Weserästuar ........................... 164

Karte D-15 Naturschutz im Elbästuar .............................................................. 165

Karte D-16 Schifffahrt im Elbästuar ................................................................. 166

Karte D-17 Kabeltrassen im Elbästuar ............................................................. 167

Karte D-18 Küstenschutz im Elbästuar ............................................................. 168

Karte D-19 Seehäfen im Elbästuar .................................................................. 169

Karte D-20 Rohstoffgewinnung im Elbästuar ..................................................... 170

Karte D-21 Fischerei im Elbästuar ................................................................... 171

Karte E-1 Morphodynamischer Raum – Emsästuar............................................. 173

Karte E-2 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0-1 m ..................... 174

Karte E-3 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0 - 2 m ................... 175

Karte E-4 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0 - 3 m ................... 176

Karte E-5 Morphodynamischer Raum – Jade/Wesermündung .............................. 177

Karte E-6 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 1 m ........ 178

Karte E-7 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 2 m ........ 179

Karte E-8 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 3 m ........ 180

Karte E-9 Jadekorridor / Hydrographie ............................................................ 181

Karte E-10 Jadekorridor / Morphodynamischer Rau ........................................... 182

Karte E-11 Morphodynamischer Raum – Elbeästuar ........................................... 183

Karte E-12 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 1 m ................... 184

Karte E-13 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 2 m ................... 185

Karte E-14 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 3 m ................... 186

1

1 Einleitung

1.1 Hintergrund und Motivation

Der Ausbau der Windenergie in Deutschland bildet einen Grundpfeiler für die

Erreichung der ambitionierten deutschen und europäischen Ausbauziele für

erneuerbare Energien im Stromsektor. Die Bundesregierung verfolgt das Ziel, den

Anteil erneuerbarer Energien an der Stromversorgung bis zum Jahr 2020 auf

mindestens 30 Prozent und danach kontinuierlich weiter zu erhöhen (Deutscher

Bundestag, 2008). Gemäß der Strategie der Bundesregierung sollen im Jahr 2030

etwa 15 Prozent des Stromverbrauchs durch die Nutzung der Offshore-Windenergie in

der deutschen Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) gedeckt werden (BMU, 2002).

Dies entspricht langfristig einer erzeugten Strommenge von 85 bis 100 TWh und einer

installierten Leistung von 20.000 – 25.000 Megawatt (MW).

Dabei ist es erklärtes Ziel der Bundesregierung, den Ausbau der Offshore-

Windenergienutzung auch umwelt- und naturverträglich sowie volkswirtschaftlich

sinnvoll zu gestalten. Dies betrifft nicht nur den Bau und den Betrieb der

Windenergieanlagen selbst, sondern auch das Legen und den Betrieb der für den

Stromtransport notwendigen Seekabeltrassen vom Windpark bis zu dem Anschluss an

das landseitige Übertragungsnetz. Diese Netzanbindungen stehen im Fokus der

vorliegenden Studie.

Die natur- und umweltverträgliche Netzanbindung der Offshore-Windenergie in

Deutschland wird dadurch erschwert, dass die Nationalparks Wattenmeer sich als

durchgehendes Band entlang der deutschen Nordseeküste ziehen und ausschließlich

im Bereich der Mündungsbereiche (Ästuare) von Elbe, Weser, Jade und Ems

unterbrochen sind. Die Anbindung der Offshore-Windparks (OWP) ist daher nur über

eine Querung der drei Wattenmeer Nationalparks oder über die Mündungsbereiche von

Elbe, Weser, Jade und Ems möglich.

In den Mündungsbereichen der Flüsse sowie den angrenzenden Bereichen stehen dem

Bau und sicheren Betrieb von Seekabeln jedoch möglicherweise die Belange der

Schifffahrt sowie eine hohe morphologische Dynamik des Gewässerbodens entgegen.

Letzteres bedeutet, dass Strömungen den Gewässerboden über die Zeit so stark

verändern könnten, dass die gewünschte minimale Legetiefe von Seekabeln nicht

gesichert wäre. Dies würde die technische Umsetzung einer Netzanbindung gefährden,

die Nationalparks umgeht indem Flussmündungen genutzt werden.

Beim Ausbau der Offshore-Windenergie in Deutschland spielen die Netzanbindungen

und die dafür zu planenden Seekabeltrassen also eine besonders kritische Rolle.

Aufgrund der Nutzungskonflikte mit Schutzgebieten im deutschen Nordseeküstenraum

sowie bisher nur unzureichend untersuchten morphodynamischen Stabilität in den

Flussmündungsbereichen stellt die Planung der Netzanbindungen für Offshore-

Windparks in der deutschen AWZ eine besondere Herausforderung dar.

2

Die Querung eines Nationalparks kann nach geltendem Recht nur dann zugelassen

werden, wenn eine Umgehung (z.B. durch Legung in den Flussmündungsbereichen)

nicht sinnvoll möglich ist; in einem solchen Fall ist ein – vermutlich langwieriges –

Verfahren eine Befreiung von den Verboten des Nationalparkgesetzes zu erwirken. Vor

dem Hintergrund der geplanten Dimension und des (aus Sicht des Klimaschutzes

sowie der Versorgungssicherheit notwendigen) ambitionierten Zeitplans des Ausbaus

der Offshore-Windenergienutzung in Deutschland, geht diese Studie daher der Frage

nach, ob es einerseits technisch machbar ist, die Netzanbindungen in den

Flussmündungen der Elbe, Weser, Jade und Ems (im Folgenden:

Untersuchungsgebiet) zu legen und ob dies andererseits mit Blick auf die

verschiedenen Nutzungs- und Schutzinteressen im Untersuchungsgebiet durchsetzbar

erscheint.

Die vorliegende Studie bildet damit den Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung

eines Konzepts, mit dem die Netzanbindung der Offshore-Windenergie in der

deutschen AWZ möglichst natur- und umweltverträglich, kostenoptimal und sicher

realisiert werden kann.

Die tagespolitische Bedeutung der Fragestellung der vorliegenden Studie wird u. a. vor

dem Hintergrund des durch das Niedersächsische Ministerium für Ernährung,

Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Landesentwicklung eingeleitete Verfahren zu

einer Fortschreibung des Landes-Raumordnungsprogramms deutlich: eines der

wesentlichen Themen dieses Verfahrens bildet die Netzanbindung der Offshore-

Windenergie. Bereits 2008 wurde festgelegt, dass der bis 2015 zu erwartende

Offshore-Windstrom aus der AWZ, neben der sog. Norderney-Trasse, nur über eine

zusätzliche Trasse vorrangig außerhalb des Nationalparks „Niedersächsisches

Wattenmeer“ transportiert werden soll (ML, 2008 a). Explizit heißt es dazu im Landes-

Raumordnungsprogramm (ML, 2008 a, Ziffer 08 Satz 1-4):

„1 Der bis 2015 zu erwartende Transport der in der ausschließlichen

Wirtschaftszone vor der niedersächsischen Küste durch Anlagen zur

Windenergienutzung auf See erzeugten Energie hat nach Ausschöpfung der

Kapazitäten der unter Ziffer 05 Satz 12 festgelegten Trasse über nur eine

weitere Trasse durch die 12-Seemeilen-Zone zu erfolgen.

2 Diese ist vorrangig außerhalb des Nationalparks „Niedersächsisches

Wattenmeer“ zu führen.

3 Von Satz 2 kann abgewichen werden, wenn eine Verlegung im oder am

Rande des Emsfahrwassers nicht möglich ist.

4 Ist eine Verlegung im oder am Rande des Emsfahrwassers nicht möglich, so

kommt vorrangig eine Führung durch Seegatts in Betracht.“

Die vorliegende Studie soll daher auch einen Beitrag dazu leisten, geeignete

alternative Trassen außerhalb des Nationalparks „Niedersächsisches Wattenmeer“ zu

bewerten.

3

1.2 Methodik und Aufbau der Studie

Die vorliegende Studie ist von Ecofys (Kapitel 2, 3 und 7) in Kooperation mit dem

MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen MARUM

(Kapitel 4, 5, 6) erstellt worden. Die Untersuchungen unterteilen sich in drei

thematische Einheiten (siehe Abbildung 1). Die Studie ist wie folgt aufgebaut:

In Kapitel 2 werden zunächst die voraussichtlichen räumlichen Ansprüche der

Kabeltrassenkorridore für die vollständige Netzanbindung der zukünftigen Offshore-

Windenergie in der deutschen Nordsee ermittelt. Hierzu werden auf Basis

einschlägiger Ausbauszenarien und –strategien Annahmen zur anzubindenden

Leistung getroffen, Übertragungstechnologien und ihre Ansprüche an den Raum

beschrieben sowie bewertet und die Lege- und Reparaturtechniken sowie ihre

Implikationen für die Trassenbreite berücksichtigt.

In Kapitel 3 werden die verschiedenen konkurrierenden Raumnutzungen im

Untersuchungsgebiet, gegliedert nach räumlichem Anspruch, Status in der

Raumplanung bzw. gesetzlichem Rahmen, möglichen Nutzungskonflikten mit Kabeln

und geeigneten Verminderungsmaßnahmen beschrieben. Diese Beschreibung dient der

Beschreibung und Bewertung des Konfliktpotenzials der jeweiligen konkurrierenden

Nutzung mit Seekabeln.

Die Kapitel 4 bis 6 widmen sich der morphologischen Stabilität der

Flussmündungsbereiche im Untersuchungsgebiet. Kapitel 4 gibt dazu zunächst einen

Überblick über numerische Modelle zum Sedimenttransport und Kapitel 5 bewertet den

verfügbaren Datenbestand. Aufbauend davon wird in Kapitel 6 ein geeigneter

Analyseansatz gewählt, mittels dessen die Morphodynamik im Untersuchungsgebiet

analysiert wird. Im Ergebnis wird flächendeckend dargestellt in welcher Grabentiefe

relative morphologische Stabilität vorherrscht.

Die Ergebnisse aus den Untersuchungen der drei thematischen Einheiten (1) räumliche

Ansprüche, (2) Nutzungskonkurrenzen und (3) morphologische Stabilität werden in

Kapitel 7 zusammengeführt und integrativ analysiert. Im Ergebnis werden zum einen

diejenigen Bereiche identifiziert, die aus morphodynamischer Sicht eine relativ sichere

Lage für Trassenkorridore zur Netzanbindung der in der deutschen AWZ geplanten

Offshore-Windparks bilden können und zum anderen werden die zu erwartenden und

mit diesen Trassenkorridoren verbundenen Konfliktpotenziale auf Basis der

katalogisierten und verorteten Nutzungskonkurrenzen beschrieben.

Abschließend wird, ebenfalls in Kapitel 7, ein exemplarischer Trassenkorridor erstellt

für den die Untersuchungen zur morphologischen Stabilität und zu den

Nutzungskonkurrenzen vergleichsweise günstige Bedingungen aufzeigen. Ohne den in

jedem Fall zusätzlich notwendigen detaillierteren Untersuchungen vorwegzugreifen,

können an diesem konkreten Fallbeispiel die wesentlichen Ergebnisse der vorliegenden

Studie diskutiert werden.

4

Zwei besondere Herausforderungen bestanden bei der Erstellung der vorliegenden

Studie darin, dass einerseits die Erfahrungen mit der Verlegung von stromführenden

Seekabeln in Gebieten, deren Gewässerböden ähnliche Eigenschaften wie die Böden

im Untersuchungsgebiet dieser Studie aufweisen, begrenzt und häufig nur

unzureichend dokumentiert sind. Und dass andererseits die Ableitung von Aussagen

zur morphodynamischen Stabilität sowie die Verallgemeinerung dieser Aussagen für

das Untersuchungsgebiet auch unter Fachleuten heftig umstritten bleiben.

Deshalb wurden die Vorgehensweise und die Zwischenergebnisse der einzelnen

Untersuchungen dieser Studie im Laufe deren Erstellung im Rahmen von zwei

Workshops den einschlägigen Expertinnen und Experten vorgestellt und ausgehend

hiervon in weiteren individuellen Gesprächen mit den Expertinnen und Experten

diskutiert. Nähere Angaben zu den Workshops und den Teilnehmerinnen und

Teilnehmern können Anhang A entnommen werden. Die in diesen Workshops und

Gesprächen gesammelten Hinweise sind in den folgenden Darstellungen der

Untersuchungen und Ergebnisse der vorliegenden Studie eingeflossen. Damit stellt

diese Studie auch den aktuellen Diskussionsstand unter Fachleuten um die Chancen

und Risiken der Verlegung der Netzanbindungen der in der deutschen AWZ geplanten

Offshore-Windparks innerhalb der Mündungsbereiche Elbe, Weser, Jade und Ems

zusammen.

Abbildung 1: Überblick methodisches Vorgehen (gelb: Ecofys; blau: MARUM)

5

2 Räumliche Ansprüche der Kabelanbindung

Dieses Kapitel stellt die räumlichen Ansprüche der Kabelanbindung dar. Hierfür wird

zunächst die einzuspeisende Strommenge bzw. die benötigte Übertragungsleistung zur

Netzanbindung der in der deutschen AWZ der Nordsee geplanten Offshore-

Windenergie ermittelt. Im zweiten Schritt werden die in Frage kommenden

Übertragungstechnologien beschrieben und in ihrer grundsätzlichen Eignung für die

Netzanbindung der OWP beurteilt. Anschließend werden verschiedene

Kabellegetechniken und ihr Anwendungsbereich vorgestellt; dabei sind die zum Teil

unzureichend dokumentierten Erfahrungen mit der Legung von stromführenden

Seekabeln in Gebieten, deren Gewässerböden ähnliche Eigenschaften wie die Böden

im Untersuchungsgebiet dieser Studie aufweisen, durch Hinweise und Einschätzung

einschlägiger Expertinnen und Experten angereichert worden. In einem vierten Schritt

wird beschrieben, welche Abstände zwischen den Kabeln mehrerer System eingehalten

werden müssen und welche Trassenbreite(n) sich hieraus ergeben. Am Ende dieses

Kapitels werden die Schlussfolgerungen aus den räumlichen Ansprüchen für die

weiteren Untersuchungen zusammengefasst und der Raumbedarf einer

exemplarischen Beispieltrasse bestimmt.

Die raumbedeutsame Frage der Anschlusspunkte an das Verbundnetz wird im Rahmen

dieser Studie nicht behandelt. Hierzu wird auf die im Jahr 2005 abgeschlossene

dena I-Studie sowie die laufende dena II-Studie verwiesen.

2.1 Zu übertragende Leistung

Der Zeithorizont der vorliegenden Studie erstreckt sich bis zum Jahr 2030. Den

aktuellen Stand der Genehmigung von Offshore-Windparks und ihrer Netzanbindungen

in der Nordsee stellt Abbildung 2 dar. Um geeignete Annahmen für die zu

übertragende Leistung der Kabelanbindung von Offshore-Windparks in der deutschen

Nordsee – und damit für die Anzahl der benötigten Kabelverbindungen – zu treffen,

wird der erwartete zukünftige Ausbau der Offshore-Windenergie untersucht.

Die tatsächliche Entwicklung der Offshore-Windenergie in der Ausschließlichen

Wirtschaftszone der Nordsee wird durch zahlreiche Faktoren, wie z. B. Verfügbarkeit

von zuverlässigen Offshore-Windenergieanlagen und Installationsressourcen,

Rohstoffpreisen und dem Fortschritt des Netzausbaus auf Land und auf See

beeinflusst. Eine Auswahl der verschiedenen Ausbauszenarien für die deutsche

Offshore-Windenergie in Nord- und Ostsee wird in den folgenden Absätzen dargestellt.

Die Bundesregierung stellte im Jahr 2002 eine Strategie zur Windenergienutzung auf

See vor. Darin wurde das langfristige Potenzial (bis zum Jahr 2030) für Nord- und

Ostsee, auf 20 000 bis 25 000 Megawatt installierter Leistung (BMU, 2002) geschätzt.

Die dena-Netzstudie Teil II arbeitet in Anlehnung an die Strategie der

Bundesregierung mit Szenarien von 20.000 MW aus Offshore-Windparks, die bis zum

Jahr 2020/25 ins deutsche Stromnetz eingespeist werden.

6

Abbildung 2 Übersicht über Offshore-Windparks und ihrer Netzanbindung in der Nordsee

(Quelle: BSH, 2009)

Der im Juni 2008 vom BSH veröffentlichte Entwurf des Raumordnungsplans für die

AWZ weist der Offshore-Windenergienutzung dagegen Flächen zu (Vorranggebiete für

Windenergie und bereits genehmigte OWP), die nur für ca. 10.000 MW (bei

Verwendung von 5 MW-Turbinen) Platz bieten. Die an die raumordnerischen

Vorranggebiete geknüpfte Ausschlusswirkung ist allerdings sehr umstritten und wird

sehr wahrscheinlich in der endgültigen Fassung des Raumordnungsplans nur noch für

Natura2000-Gebiete gelten (ROV-AWZ, 2008).

In einer im Auftrag der E.ON Netz GmbH vom Bremer Energie Institut und der DEWI

GmbH im Jahr 2007 angefertigten Studie (DEWI, 2007) wurde unter Berücksichtigung

der zu erwartenden Engpässe in der Herstellung von Offshore-Turbinen, der

Installationsressourcen (Spezialschiffe, Hubplattformen) und Seekabeln mit dem

Baubeginn von 10 OWP bis Ende 2011 (660 WEA, 3.100 MW Installation) gerechnet.

Die Studie kommt nach der Recherche von 30 OWP Planungen allerdings auch zu dem

Schluss, dass aufgrund der Unsicherheiten bei den Bauplanungen und der

Konkurrenzsituation der verschiedenen OWP keine Aussagen über die räumliche

Verteilung der Projekte gegeben werden können. Ein differenzierteres Szenario wurde

im Rahmen der TradeWind-Studie veröffentlicht (G van der Toorn, 2007). Dieses stellt

für eine Abfolge von Jahren bis zum Horizont 2030 jeweils niedrige, mittlere und hohe

Installationszahlen zusammen.

 

 

 

 

 

             

               

                           

                         

               

             

             

                     

       

                     

               

                 

                       

   

                            

               

                   

                 

                   

                       

                   

                       

             

               

                     

                   

 

                         

   

       

 

   

 

 

 

 

 

 

        

   

     

         

     

 

 

   

  

                              

       

In einer vom Bundesumweltministerium herausgegebenen „Leitstudie  2008“ (BMU,

2008) wird für die  Entwicklung der Offshore­Windenergie in Deutschland

angenommen, dass bis Ende 2010 rund 450 MW (1 TWh/a), bis 2020 etwa 10.000 MW

(34 TWh/a) und bis 2030 etwa 25.000 MW (84 TWh/a) erreicht werden können.

Im Rahmen des EU­Projektes „Netzanbindung von Offshore­Windparks mit

Gasisolierten Leitungen (GIL)“ wird von ForWind eine detailliertere Analyse geplanter

Offshore­Windparks und des Windpotenzials durchgeführt, deren Ergebnisse  im

September 2009 – und damit erst nach Veröffentlichung der vorliegenden Studie  –

erwartet werden (ForWind, 2008).

Die Auswertung der hier vorgestellten Ausbauszenarien führt zu dem Schluss, dass in

der vorliegenden Studie die Ausbauzahlen der BMU­Leitstudie 2008 verwendet werden

sollten. Da aber keine der oben genannten Studien Schlüsse auf die genaue Aufteilung

der installierten Leistung auf die Nord­ und Ostsee zulassen, wird im Folgenden die 

folgende grundlegende Annahme getroffen:

Es sind maximal 20.000 MW Offshore­Windstrom aus der AWZ der deutschen Nordsee über Trassenkorridore ans Verbundnetz anzuschließen.

Die  Untersuchungen und Ergebnisse der vorliegenden Studie  müssen unter dem

Gesichtspunkt betrachtet werden, welcher Anteil dieser 20.000 MW tatsächlich durch

eine  Netzanbindung in den Flussmündungen der Elbe, Weser, Jade  und Ems

erschlossen werden kann. Bei diesen Betrachtungen ist außerdem zu berücksichtigen,

dass gleichzeitig ein großer Anteil der Offshore­Windparks in der AZW der deutschen

Nordsee über Trassen angeschlossen wird, deren Planung weit fortgeschritten ist oder

die in Teilen bereits umgesetzt worden sind. Weitere Angaben zu den drei in Abbildung

2 dargestellten Netzanbindungen sind Tabelle  1 zu entnehmen. Ihre  gesamte 

Übertragungskapazität beträgt rund 6.000 MW. Sofern diese Trassen tatsächlich wie 

geplant realisiert werden sind bis zum Jahr 2030 Offshore­Windparks mit einer

Leistung von bis zu 14.000 MW auf weiteren Trassen anzuschließen.

Tabelle 1 Trassen für den Netzanschluss von Offshore­Windparks in der AZW der dt. Nordsee

Name der

Trasse

Anlande­

punkt

Einspeise­

punkt am

Umspann­

werk

Status Voraussichtl.

Übertragungs­

leistung

Bis 2009 

realisierte

Übertragungs­

leistung

Norderney­Trasse Hilgenrieder­

siel

Diele genehmigt 3.000 –

3.500 MW1

ca. 460 MW2

Büsum­Trasse Neuenkoog Brunsbüttel genehmigt mind. 2.300 ­

Sylt­Trasse Jardelund/

Böxlund

geplant MW3

­

Quellen: 1 (MU, 2009) und (neue energie, 2007), 2 (transpower, 2009) und (Alpha Ventus, 2009),

3 (S­H MI, 2008)

7

8

2.2 Eigenschaften der Übertragungstechnologien

Im Folgenden werden die Eigenschaften der Übertragungstechnologien mit Blick auf

die Übertragungsleistung, die Entwicklungsstufe und die Verfügbarkeit auf dem Markt

sowie die aus wirtschaftlicher Sicht maximal mögliche Übertragungslänge beschrieben.

Ausgehend davon wird der für den Zeithorizont der vorliegenden Studie

angenommene Stand der Technik definiert.

Im Folgenden werden die Eigenschaften von vier Technologien zur Übertragung von

Strom auf See erläutert:

Hochspannungs-Seekabel in Drehstromtechnik (HV-AC)

Hochspannungs-Seekabel in Gleichstromtechnik (HV-DC)

Gasisolierte Rohrleiter in Drehstromtechnik (GIL)

Supraleiter in Drehstromtechnik (SUPRA)

Teilweise gibt es verschiedene Ausführungsvarianten für diese Technologien, wie zum

Beispiel Spannungsebenen oder Arten der Verlegung. Diese Varianten werden dann

stets differenziert betrachtet.

Grundsätzlich wird darauf hingewiesen, dass sich die bis heute gesammelten

praktischen Erfahrungen mit diesen Technologien und ihrer jeweiligen

Ausführungsvarianten zum Teil erheblich voneinander unterscheiden. Im Fazit am

Ende dieses Unterkapitels wird deshalb eine Experteneinschätzung zur Definition des

heutigen „Stands der Technik“ gegeben und Annahmen zur weiteren

Technologieentwicklung mit Blick auf den untersuchten Zeithorizont des Projekts bis

zum Jahr 2030 getroffen. Auf diesen Annahmen bauen die weiteren Untersuchungen

innerhalb der Studie auf.

2.2.1 Hochspannungs-Seekabel in Drehstromtechnik (HV-AC)

Die Hochspannungs-Drehstromtechnik (HV-AC) entspricht dem Stand der Technik zur

Übertragung großer Mengen an Strom auf dem Land. Auch auf See stellt HV-AC heute

noch die bevorzugte Übertragungstechnologie dar, jedoch eher für geringere

Leistungen und Entfernungen. HV-AC lässt sich auf See vor allem aufgrund des hohen

kapazitiven Blindleistungsbedarfs der Seekabel nur für begrenzte Entfernungen

nutzen, da Kompensationsanlagen erschwert auf See errichtet werden können.

Hochspannungs-Seekabel in Drehstromtechnik (HV-AC) können entweder als

Dreileiterkabel oder als Tripple von Einleiterkabeln ausgeführt werden. Beide Varianten

haben unterschiedliche Eigenschaften und werden hier getrennt untersucht.

Zu beachten ist, dass für den Anschluss von Offshore-Windparks überwiegend

Dreileiterkabel eingesetzt werden, da diese im Vergleich zu Einleiterkabeln wesentlich

einfacher zu verlegen (und damit wirtschaftlicher) sind und um die herum außerdem

geringere Magnetfeldstärken auftreten.

9

2.2.1.1 Dreileiterkabel

Grundprinzip und Stand der Technik

Dreileiterkabel verwenden vernetztes Polyethylen (VPE) als Isolierung. Auf Windpark-

Ebene werden sie meistens für Spannungen von 30 bis 36 kV eingesetzt. Zum

Abtransport großer Leistungen, z. B. eines ganzen Windparks oder Windpark-Clusters,

gelten sie nur für den Einsatz bis zu einer Spannungsebene von 150/170-kV als

erprobte und auf dem Markt verfügbare Komponenten.

Abbildung 3 zeigt den Aufbau eines solchen 150/170-kV-Drehstromkabels, dessen

Grenzgrößen mit einem Kupferleiterquerschnitt von 1.200 mm2, einem

Kabeldurchmesser von mehr als 230 mm und einem Massenbelag von mehr als

120 kg/m erreicht zu sein scheinen (Brakelmann, 2006). Ein Dreileiterkabel schließt

drei Einleiterkabel unter einem Schirm zusammen, durch die räumliche Nähe der drei

Einleiterkabel heben sich die Magnetfelder außerhalb des Dreileiterkabels weitgehend

auf und die Schirmverluste können gering gehalten werden.

Eine Weiterentwicklung dieses Kabeltyps für die Übertragungsspannung 220/245 kV

wird aufgrund der dickeren Isolation durch einen maximalen Kupferleiterquerschnitt

von rd. 1.000 mm2 begrenzt sein, um noch einen handhabbaren Biegeradius

gewährleisten zu können (Brakelmann, 2006). Allerdings ist dieser Kabeltyp bisher

noch nicht kommerziell verfügbar. Der Grund hierfür ist, dass die Muffen zur

Verbindung mehrerer Kabelabschnitte miteinander, z. B. bei längeren Kabelstrecken

oder Reparaturen, noch nicht zertifiziert sind. Es kann aber davon ausgegangen

werden, dass Dreileiterkabel für die Spannungsebene von 220/245 kV spätestens

2012 auf dem Markt verfügbar sein werden (Burges et al., 2009).

Dreileiterkabel auf noch höheren Spannungsebenen, zum Beispiel 380 kV HV-AC sind

heute nicht verfügbar und werden voraussichtlich auch innerhalb des Zeithorizonts

dieser Studie keine besondere Relevanz haben. Sie werden daher nicht weiter

betrachtet.

a) b)

Abbildung 3 Aufbau dreiphasiger VPE-isolierter Seekabel;

150/170-kV-Seekabel 3x1x1,200 mm2; a) ABB (FXBTV), b) Nexans (TKFA)

10

Übertragungsleistung

Die maximal mögliche Übertragungsleistung von Dreileiterkabeln wird, wie bei allen

Drehstromkabeln, durch die Ladeströme für die Kabelkapazitäten begrenzt: je länger

das Kabel desto größer die Kapazität, die durch den Wechselstrom geladen werden

muss und desto geringer der zur Übertragung der Wirkleistung verfügbare Strom

(“derating”). Die Ladeströme können durch Kompensationsanlagen an den Kabelenden

oder auf der Kabelstrecke (Zwischenkompensation) begrenzt und damit die maximal

mögliche Übertragungslänge vergrößert werden. Beim Anschluss von Windparks auf

See wird üblicherweise nur am landseitigen Ende des Kabels kompensiert, so dass die

hier für jeden Kabeltyp angegebene Übertragungsleistung von einer

Übertragungslänge ausgeht, bei der keine Zwischenkompensation notwendig ist.

Unter den genannten Annahmen beträgt die Grenzleistung eines 30 bis 36 kV-

Dreileiterkabels etwa 25 bis 50 MegaVoltAmpere (MVA)1 (Burges et al., 2009).

150/170-kV-Drehstromkabel können, je nach Übertragungslänge, rd. 210 MW

übertragen (Burges et al. 2009). Für die derzeit geplanten Pilotphasen der Windparks

von bis zu 400 MW bedeutet dies, dass zwei solcher Dreileiterkabel verlegt werden

müssen (Brakelmann et al., 2008).

Bei der weiter entwickelten, aber noch nicht kommerziell verfügbaren, Variante mit

220/245 kV wird die Grenzleistung eines solchen Kabels mit rd. 290 MW erreicht

(Burges et al., 2009).

Maximal mögliche Übertragungslänge

Wenn wie üblich beim Anschluss von Windparks auf See nur am landseitigen Ende des

Kabels kompensiert wird, ergeben sich – je nach Spannungsebene – für Dreileiterkabel

maximal mögliche Übertragungslängen von 50 bis 100 km. Je höher die

Spannungsebene, desto größer die Ladeströme und desto geringer die maximal

mögliche Übertragungslänge. So lassen sich 290 MW mit einem 220/245 kV

Dreileiterkabel höchstens über eine Entfernung von 50 bis 60 km übertragen.

2.2.1.2 Einleiterkabel

Grundprinzip und Stand der Technik

Anstelle eines Dreileiterkabels können drei Einleiterkabel verlegt werden, um größere

Übertragungskapazitäten zu erreichen. Zum einen weisen diese bessere thermische

Eigenschaften auf und zum anderen lassen sich Kabel mit höheren Isolationsstärken,

d.h. für höhere Spannungen und damit Leistungen verwenden.

1 MVA ist die Einheit, in der die sog. Scheinleistung einer Übertragungsstrecke oder eines Konverters angegeben wird. Die zugehörige elektrische Wirkleistung in Megawatt (MW) hängt vom sog. Leistungsfaktor ab und liegt üblicherweise rund 5-10 Prozent unter dem Wert der

Scheinleistung.

11

Allerdings müssen diese Einleiterkabel für den Einsatz auf See im Gegensatz zu

Landkabeln mit einer Kupferarmierung verstärkt werden, um Beschädigungen

vorzubeugen. Die in dieser Kupferarmierung induzierten Wechselströme erhöhen dabei

die Verluste. Abhilfe schafft hier theoretisch das sogenannte „crossbonding“, bei dem

die Leiterschirme der Einleiterkabel in regelmäßigen Abständen gekreuzt werden; dies

ist im Gegensatz zum Einsatz auf Land allerdings auf See nur sehr begrenzt möglich.

Außerdem treten durch den relativ großen Abstand zwischen den Phasen um die

einzelnen Kabel hohe Magnetfelder auf.

Der Einsatz von Einleiterkabeln auf See bleibt daher voraussichtlich auf wenige

Anwendungen beschränkt. Einleiterkabel werden dagegen häufig an Land zum Einsatz

kommen, um die auf See erzeugte Windenergie weiter ins Landesinnere zum nächsten

Netzanschlusspunkt zu transportieren. Die folgenden Ausführungen orientieren sich

daher an landbasierten Systemen.

Einleiterkabel können nach dem Stand der Technik bis zu einer Spannung von

220/245 kV eingesetzt werden, wobei ihre Verlegung jedoch wie dargestellt viel

aufwändiger ist als die von Dreileiterkabeln. Einleiterkabel auf noch höheren

Spannungsebenen, zum Beispiel 380 kV, wurden für den Einsatz an Land bis heute nur

über sehr kurze Distanzen verwendet und wurden für den Einsatz auf See bis heute

nur ein einziges Mal eingesetzt (Evenset et al., 2007): Der Kabelhersteller Nexans

hatte bereits in (Balog, 2003) VPE-isolierte 400-kV-Einleiterkabel für den Einsatz auf

See vorgeschlagen, die zur Verlustminimierung durch eine zum Innenleiter etwa

querschnittsgleiche Kupferarmierung verstärk werden. Solche Einleiterkabel werden

aber sehr viel Material und Gewicht aufweisen.

Nach Rücksprache mit verschiedenen Herstellern von Seekabeln wurde schließlich

deutlich, dass die Entwicklung von Ein- und auch Dreileiterkabeln auf der

Spannungsebene von 380 kV stark von der Marktnachfrage nach seeseitigen

Übertragungstechnologien abhängt (Burges et al., 2009). Erschwerend kommt hinzu,

dass die Technologien, die bereits heute auf dem Markt verfügbar sind oder in Kürze

verfügbar sein werden (220 kV HV-AC, VSC HV-DC ±150 kV und ±300 kV) bereits so

hohe Beförderungskapazitäten aufweisen, dass eine ausreichend hohe Nachfrage nach

380 kV HV-AC Seekabeln unwahrscheinlich ist2 (Burges et al., 2009). Da die

Unsicherheiten bzgl. dieser Technologie zu groß sind, wird ihr Einsatz in dieser Studie

nicht weiter betrachtet.

Übertragungsleistung

Auch bei Einleiterkabeln hängt die Übertragungsleistung von der Übertragungslänge

und ggf. vorhandenen Zwischenkompensationen ab. Beim Anschluss von Windparks

auf See wird üblicherweise nur am landseitigen Ende des Kabels kompensiert, so dass

– unter der Annahme dass solche Systeme in Zukunft auch für den Einsatz auf See

2 Zusätzlich zu den Herausforderungen in der technischen Entwicklung von 380 kV HV-AC Kabeln stellt sich ein weiteres Problem bei der Prüfung solcher Kabel dar. Denn die Geräte zur Prüfung von 380 kV HV-AC-Kabeln einiger Dutzend km Länge sind sehr groß und teuer. Die Kabel

müssen aber stets zweimal getestet werden, einmal nach der Herstellung in der Fabrik und ein zweites Mal nach der Installation auf See.

12

verfügbar würden – die hier für jeden Kabeltyp angegebene Übertragungsleistung von

einer Übertragungslänge ausgeht, bei der keine Zwischenkompensation notwendig ist.

Unter den genannten Annahmen können dreiphasige Systeme mit Einleiterkabeln und

einer Spannung von 220/245 kV dem Stand der Technik entsprechend etwa 450 MW

übertragen.

Die Leistungsgrenze der von Nexans realisierten Lösung, die durch die

Einleiterkabelkonstruktion den Übergang auf die 400-kV-Ebene erlaubt, beträgt nach

(Evenset et al., 2007) für Dauerlast rd. 1000 MVA (ca. 900 MW) für ein System mit

drei Einleiterkabeln eines Querschnitts von 1 200 mm2 und einer Übertragungslänge

von 100 km.

Maximal mögliche Übertragungslänge

Wie auch bei Dreileiterkabeln, hängt die maximal mögliche Übertragungslänge von

Einleiterkabeln von der Möglichkeit ab, auf der Strecke Zwischenkompensationen zu

errichten. Auf die Angabe der maximal möglichen Übertragungslänge von

Einleiterkabeln wird an dieser Stelle verzichtet, da ihr Einsatz auf See sehr

unwahrscheinlich ist.

Es wird allein auf die Angabe von Nexans verwiesen, nach der mit der

Einleiterkabelkonstruktion in der 400 kV-Ebene für eine Dauerlast von rd. 1 000 MVA

(ca. 900 MW) eine Übertragungslänge von 100 km erreicht wird (Evenset et al.,

2007).

2.2.2 Hochspannungs-Seekabel in Gleichstromtechnik (HV-DC)

Die Hochspannungs-Gleichstromtechnik (HV-DC) eignet sich im Gegensatz zur HV-AC-

Technologie für die Übertragung größerer Mengen Strom über weite Entfernungen.

Daher erscheint sie insbesondere zum Anschluss von Windparks geeignet, die weit von

der Küste entfernt errichtet werden.

Derzeit gibt es zwei Technologien für die Umwandlung von Wechselstrom in

Gleichstrom und umgekehrt, die im Folgenden beschrieben werden.

2.2.2.1 LCC HV-DC

Grundprinzip

Die älteste HV-DC-Technologie verwendet Thyristoren als Schaltelemente in der

Konverter-Station und wird als “High Voltage Direct Current Line Commutated

Converter” (LCC HV-DC) bezeichnet.

13

Die LCC HV-DC Technologie hat einige Nachteile, die den Netzanschluss von

Windparks auf See erschweren:

Die Regelbarkeit der Leistungsübertragung (Blind- und Wirkleistung) ist begrenzt.

Es bedarf stets einer informationstechnischen Verbindung zwischen den

Konverter-Stationen, um einen reibungslosen Betrieb gewährleisten zu können.

Für den Betrieb der Konverter-Stationen ist auf beiden Seiten der

Übertragungsstrecke ein starkes Drehstromnetz notwendig.

Die Konverter-Station hat relativ große Abmessungen: 8 bis 10 mal größer als ein

AC-Umspannwerk gleicher Leistung.

Der Vorteil der LCC HV-DC Technologie ist dagegen, dass sehr hohe Leistungen (bis zu

mehreren tausend MW) mit geringen Verlusten über große Entfernungen transportiert

werden können:

Die Übertragung mit DC-Systemen ist nicht entfernungsabhängig;

Die Volllast-Verluste in einem LCC HV-DC-Konverter betragen nur 0,6% - 0,7%

pro Konverter-Station;

Die Stand-by-Verluste in einem LCC HV-DC-Konverter betragen nur 0,1% pro

Konverter-Station.

Wie bereits erwähnt, zeigt die LCC HV-DC-Technologie jedoch einige entscheidende

Nachteile, so dass davon ausgegangen wird, dass sich die Technologie eher weniger

für den Anschluss von Windparks auf dem Meer eignet. Daher wird diese Technologie

für die weiteren Untersuchungen in dieser Studie ausgeschlossen.

2.2.2.2 VSC HV-DC

Grundprinzip

Im Jahre 1997 wurde eine neue HV-DC-Technologie, die VSC HV-DC-Technologie

(“High Voltage Direct Current Voltage Source Converter”) eingeführt, die Transistoren

als Schaltelemente in der Konverter-Station verwendet. Diese Technologie weist eine

sehr gute Regelbarkeit von Wirk- und Blindleistung auf.

Die neue VSC HV-DC-Technologie hat gegenüber der traditionellen LCC HV-DC-

Technologie weitere Vorteile:

Die Konverter-Stationen können unabhängig voneinander betrieben werden: es

bedarf keiner informationstechnischen Verbindung zwischen den Stationen.

Die Konverter-Stationen benötigen für den reibungslosen Betrieb kein starkes

Drehstromnetz an den Enden der Übertragungsstrecke. Diese Technologie bietet

sogar im Prinzip die Möglichkeit, den Versorgungswiederaufbau eines

Drehstromnetzes nach einem Blackout zu unterstützen.

Die Konverter-Stationen benötigen deutlich weniger Platz als die herkömmliche

LCC HV-DC-Technologie, nehmen aber immer noch etwa um einen Faktor von 2,5

bis 3 mehr Fläche als ein AC-Umspannwerk vergleichbarer Leistung ein.

14

Wegen dieser Vorteile wird die VSC HV-DC-Technologie für den Anschluss von

Windparks auf See, neben Varianten in Drehstromtechnik, bevorzugt zum Einsatz

kommen. Die Technologie hat allerdings auch zwei wesentliche Nachteile:

Durch den Einsatz von teuren leistungselektronischen Komponenten fallen die

Investitionskosten deutlich höher als für die konventionelle LCC HV-DC-

Technologie aus.

Die Verluste in den Konvertern sind (zurzeit noch) deutlich höher als für die

konventionelle LCC HV-DC-Technologie: in der Regel 1,6% pro Konverter-Station

bei voller Last und noch größeren anteiligen Verlusten, wenn sich der Umrichter

im Teillastbetrieb befindet. Die durchschnittlichen Verluste betragen damit etwa

2,2% pro Konverter-Station.

Derzeit gibt es zwei Hersteller für die VSC HV-DC-Technologie: ABB und Siemens.

Allerdings hat nur ABB derzeit tatsächlich kommerzielle VSC HV-DC-Systeme in

Betrieb.

Darüber hinaus ist abzusehen, dass zukünftig eine verbesserte Version der VSC HV-

DC-Technologie mit niedrigeren Verlusten und zu geringeren Investitionskosten

entwickelt wird. ABB erwartet, dass diese Technologie im Zeitraum 2013 – 2014

kommerziell verfügbar sein wird. Die technischen Spezifikationen für ein solches

System sind derzeit aber noch nicht bekannt. Solche Systeme werden daher in dieser

Studie nicht als Stand der Technik betrachtet.

Übertragungsleistung

Der heutige Stand der Technik wird durch den zurzeit ersten Netzanschluss eines

Windparks auf See mit einem 400-MW VSC HV-DC-System auf einer Spannung von

±150-kV festgelegt (ABB BorWin1 2009).

Im Zeithorizont dieser Studie kann aber davon ausgegangen werden, dass eine

Verdoppelung dieser Übertragungskapazität durch Übergang auf eine Spannungsebene

von ±300-kV möglich ist. Ein solches System wurde bisher nur auf Land und nur mit

einem Pol, jedoch nicht auf See eingesetzt (ABB Caprivi Link, 2009). Dieses System

verwendet die gleiche Art von Kabeln, jedoch mit einer stärkeren VPE-Isolierung um

den Betrieb bei höherer Spannung zu ermöglichen. Mit ähnlichen Durchmessern wie

bei dem bereits existierenden System (400 mm2 bis 2.500 mm2) lassen sich je Paar

einphasiger Seekabel mit Kupferleiter Leistungen von 400 MW bis 1.200 MW

transportieren. Für die weiteren Untersuchungen werden für die

Übertragungskapazität von VSC HV-DC-Systemen rund 1 000 MW angenommen.

Maximal mögliche Übertragungslänge

Die maximal mögliche Übertragungslänge eines VSC HV-DC Systems ist nach oben nur

durch die Wirkstromverluste der Gleichstromkabel begrenzt. Da diese relativ gering

sind, können Übertragungslängen über mehrere hundert Kilometer erreicht werden.

15

2.2.2.3 Vermaschter Betrieb von HV-DC-Systemen für ein internationales

Stromnetz auf See (Multi-Terminal-Betrieb)

Sowohl für die klassische LCC HV-DC als auch für die neue VSC HV-DC-Technologie ist

ein Multi-Terminal-Betrieb, d. h. ein vermaschtes HV-DC-Netz mit mehreren

Stationen, im Prinzip möglich. Praktische Erfahrungen gibt es derzeit weltweit aber nur

für LCC HV-DC-Systeme und nur mit einer einzigen Abzweigung auf der

Übertragungsstrecke (ABB Multiterminal HVDC, 2009). Der Multi-Terminal-Betrieb

erfordert komplexe Konverter-Stationen und ist relativ teuer.

Die Anwendung eines Multi-Terminal-HV-DC-Systems auf See bleibt eine

technologische Herausforderung. Allerdings sind Konzepte wie dieses Voraussetzung

für die Realisierung eines internationalen Stromnetzes auf See.

Für die Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Studie spielt der vermaschte

Betrieb von HV-DC-Systemen eine untergeordnete Rolle und wird daher an dieser

Stelle nicht weiter vertieft.

2.2.3 Gasisolierte Rohrleiter in Drehstromtechnik (GIL)

Neben den zuvor beschriebenen Standard-Drehstrom-Kabeln mit fester Isolierung

befinden sich auch Kabel mit Gasisolierung in Entwicklung und im Einsatz. In den

letzten Jahren wurden mehrere kommerzielle gasisolierte Kabel an Land installiert;

diese ebenfalls auf Drehstrom basierende Technologie wird vor allem von Siemens

angeboten.

Die Vorteile von Gasisolierten Leitungen im Vergleich zu Standardkabel mit VPE-

Isolierung sind die großen Übertragungskapazitäten, die extrem geringen

elektromagnetischen Felder und geringe elektrische Verluste.

Derzeit gibt es laufende Untersuchungen über die Anwendbarkeit von gasisolierten

Kabeln für den Netzanschluss von großen Leistungen an Windenergie auf See (Projekt-

Konsortium zwischen ForWind, Siemens und ILF) (ForWind, 2008). Die Technologie

hat aber auch einige Nachteile mit Blick auf den Netzanschluss von Offshore-

Windparks:

Die Investitionskosten sind wesentlich höher als für Standard-AC-Kabel mit

Kunststoff-Isolierung.

Die Installation auf dem Meer ist sehr schwierig weil eine Tunnelröhre erforderlich

ist.

Angesichts der technischen Probleme und des aktuellen Stands der Technik wird diese

Technologie nicht in dieser Studie berücksichtigt.

16

2.2.4 Supraleiter in Drehstromtechnik

Die Entwicklung von supraleitenden Kabeln in Drehstromtechnik wird derzeit stark

vorangetrieben. NKT Cables verfügt bereits über ein erstes Kabel-Konzept bei dem alle

drei Leiter in ein Kabel integriert sind (NKT Supraleitende Kabel). Daneben ist auch

ABB mit der Entwicklung von supraleitenden Kabeln beschäftigt.

Das Prinzip der supraleitenden Kabel ist, das Kabel sehr stark abzukühlen (bis auf

wenige Dutzend Grad Kelvin, ca. -240 bis -200 Grad Celsius), so dass die Temperatur

der Leitung unter den kritischen Wert fällt, bei dem eine extrem starke Reduktion des

elektrischen Widerstands auftritt und dadurch die Übertragungskapazität des Kabels

signifikant ansteigt. In Abbildung 3 wird ein Beispiel eines supraleitenden Kabels

dargestellt.

Abbildung 4 Supraleitende Triax© Kabel entwickelt von NKT Cables

Die Kühlung der supraleitenden Kabel wird mit Hilfe von flüssigem Helium in der

Kabel-Hülle erreicht. Gegenwärtig befindet sich die Technik noch in der

Erprobungsphase und ist noch weit vom kommerziellen Einsatz entfernt. Die

Anwendung von supraleitenden Kabeln auf See bringt zusätzliche Schwierigkeiten mit

sich:

Zur Kühlung muss flüssiges Helium durch die Kabel transportiert werden. Für

längere Strecken sind daher Zwischenstationen notwendig, die für den Transport,

die Kühlung und den Rückfluss des flüssigen Heliums sorgen. Diese Stationen

haben eigenen Energieverbrauch für den ein eigener Netzanschluss benötigt wird.

Die Zwischenstationen auf See sind technisch und wirtschaftlich nur schwer

realisierbar.

Wenn ein Kabel beschädigt wird gestaltet sich die Reparatur auf See sehr

schwierig.

Durch die hohe Komplexität des Systems ist die Zuverlässigkeit der Verbindung

strukturell geringer als die Zuverlässigkeit eines Standard-Drehstrom-Kabels.

Über lange Strecken verringert sich aufgrund des Wärmeaustauschs mit der

Umgebung die gesamte Effizienz des Systems erheblich – oder führt sogar zur

vollständigen Aufhebung des supraleitenden Effekts.

Aus den genannten Gründen werden supraleitende Kabel in dieser Studie nicht weiter berücksichtigt.

2.2.5 Zusammenfassung

Die Eigenschaften der im Rahmen der Untersuchungen der vorliegenden Studie relevanten Übertragungstechnologien werden in Tabelle 2 noch mal zusammenfassend dargestellt.

Die Übertragungstechnologie, die sich voraussichtlich am besten zum Anschluss der Offshore-Windenergie in der AWZ der deutschen Nordsee eignet, ist die VSC HV-DC-Technologie mit Übertragungskapazitäten von etwa 1.000 MW über mehrere hundert Kilometer. Für den Anschluss von OWP in der so genannten „ersten Reihe“ der AWZ, kommt darüber hinaus möglicherweise ein Anschluss in HV-AC-Technologie in Frage, sofern geeignet kompensiert wird. Ab spätestens 2012 sind Drehstrom-Seekabel mit einer Spannung von 220/245 kV und einer Übertragungskapazität von ca. 290 MW verfügbar.

Der Abstand zwischen je zwei Systemen wird in (Burges et al., 2009) mit 25-30 m abgeschätzt und in Abschnitt 2.4 dieser Studie detaillierter betrachtet.

Tabelle 2 Übersicht über die Eigenschaften der Übertragungssysteme

Technologie HV-AC VSC HV-DC

Spannungsniveaus 30/36 kV, 150/170 kV, 220/245 kV,

±150 kV, ±300 kV

Stand der Entwicklung 30/36 kV u. 150/170 kV: heutiger Stand der Technik

220/245 kV: von spätestens 2012 an kommerziell verfügbar

±150 kV: heutiger Stand der Technik für moderne HVDC-Übertragung in VSC-Technologie

±300 kV: HVDC-Übertragung in VSC-Technologie mit höherer Spannung, vom Zeitraum 2013 – 2014 an kommerziell verfügbar

Maximale Übertragungskapazität pro Seekabelsystem

30/36 kV: ca. 25-50 MW

150/170 kV: ca. 210 MW

220/245 kV: ca. 290 MW

±150 kV: ±400 MW

±300 kV: ±1000-1200 MW

17

Fortsetzung von Tabelle 2

Technologie HV-AC VSC HV-DC

Konfigurationen für XLPKabel

E abel)

150/170 kV / 220/245 kV Vollständige Trasse (2x1-phasige K

Offshore

An Land (3x1phasige Kabel)

-

Kapazität abhängig von Übertragungslänge

Ja, Blindleistungskompensation erforderlich

Nein

Wirtschaftlich maximale Übertragungslänge

< 50 – 100 km > 100 km

Abstände zwischen Leiter / Systemen

150/170 kV / 220/245 kV 25-30 m

Offshore

- / 25-30 m

An Land (3x1phasige Kabel)

-

5 m / 25-30 m

Möglichkeit zur technischen Unterstützung des Netzes

Limitiert, zusätzliche Systeme für Spannungs- und Frequenzstützung erforderlich

Erweiterte Möglichkeiten zur Spannungs- und Frequenzstützung möglich

Erfahrungen mit Hochspannungsstationen auf See

Ja, derzeit 6 [Dezember 2008];

Nur wenige, 1 in Betriebs- und 1 in Bauphase

Größe der Hochspannungsstation auf See

klein, Relatives Volumen 1

groß, Relatives Volumen 2.5 - 3

Redundante Kabelverbindung

Mittel – Hoch, Übertragungsvermögen begrenzt

Niedrig, größtes Übertragungsvermögen

18

19

2.3 Lege- und Trenchingtechnik

In diesem Abschnitt werden die verschiedenen Lege- und Trenchingtechniken

beschrieben. Die Darstellungen basieren auf einer ausführlichen Literaturrecherche

und wurden während der Erstellung der vorliegenden Studie umfangreich durch

Erkenntnisse aus Gesprächen mit Expertinnen und Experten ergänzt.

Mit Ausnahme der GIL werden alle beschriebenen Übertragungstechniken als Seekabel

verlegt. Trägersysteme für GIL sind Pipelines (vgl. Köbke, 2008). Das Legen von

Seekabeln besteht in der Regel aus zwei unterschiedlichen Prozessen, dem Legen des

Kabels und dem Einbringen ins Sediment (Trenching), welches vornehmlich dem

Schutz des Kabels dient. Dabei ist zwischen zwei grundsätzlich verschiedenen

Vorgehensweisen zu unterscheiden:

Simultanes Legen und Einspülen des Kabels (simultaneous lay burial)

Nachträgliches Einspülen des gelegten Kabels (post lay burial)

Beim simultanen Verfahren wird das Kabel entweder über oder in einem Schacht durch

das Trenching-Gerät geführt und direkt in den frischen Graben gelegt. Beim Post-Lay-

Burial-Verfahren wird zunächst das Kabel entlang der Route verlegt und in zweiten

Arbeitsschritt nachträglich in den Boden eingebracht.

2.3.1 Legen des Kabels

Das Kabel wird entweder von Pontons oder speziellen Legeschiffen transportiert und

abgespult.

Pontons (oder Barges) halten durch Mooringanker ihre Position und bringen die

Zugkräfte über Zugwinden auf oder haben eigene Propulsionsantriebe. Dann wird die

Sollposition oft in Verbindung mit Dynamic Positioning (DP) Systemen gehalten.

Pontons werden mittels Pullingankern fortbewegt. Sie können im Gegensatz zu

Verlegeschiffen auch im flachen Wasser eingesetzt werden und auch trocken fallen.

Andererseits sind sie auf hoher See, in höherem Maße als Legeschiffe, auf gute

Wetterbedingungen angewiesen und ihre Kapazität lange Kabel zu transportieren ist

eingeschränkt (Hartley, 2009).

Die weltweite Verfügbarkeit von speziellen Verlegeschiffen ist aufgrund deren sehr

geringen Anzahl begrenzt (Hartley, 2009). Legeschiffe und Pontons werden für das

Handling großer Kabelgewichte (Längen) mit sog. Drehtischen ausgestattet, in denen

die Seekabel aufgespult werden. Zu beachten ist jedoch dass Pontons wegen der

Tiefgangsbegrenzung in Flachwasserbereichen nur kurze Kabellängen laden können;

hierdurch ergäbe sich jedoch eine große Anzahl von Kabelabschnitten die durch

Kabelmuffen miteinander verbunden werden müssten und zu einer geringeren

Zuverlässigkeit der gesamten Kabelstrecke führen würden.

20

2.3.2 Trenchingtechniken

Je nach Anwendungsgebiet kommen folgende Trenchingtechniken für Seekabel zum

Einsatz:

Pflügen

Vibrationspflügen

Fräsen

Einspülen

Horizontalbohrung (HDD)

Nachfolgend werden die verschiedenen Trenchingtechniken vorgestellt.

2.3.2.1 Pflügen

Das Einpflügen von Seekabeln ist eine bevorzugte Technik für verschiedene, bis zu

mittelschwer zu bearbeitende Bodenarten und bis in sehr große Wassertiefen. Das

Kabel wird simultan in den gepflügten Graben gelegt. Als Träger des Pfluges fungieren

Schlitten wie in Abbildung 5 dargestellt. Die maximale Trenchtiefe ist abhängig vom

Bodentyp und kann unter guten Bedingungen, in sandigen Böden nach Stehmeier

(2009) 3 m bzw. nach Gerdes et al. (2005) sogar 5 m erreichen. Der Schlitten kann

von Schiffen, aber auch von Winden (z. B. im Watt) gezogen werden. Die benötigten

Zugkräfte steigen jedoch mit der Trenchtiefe stark an. Dadurch kann bei tieferem

Trenching unter Umständen kein schwimmendes Gerät eingesetzt werden und die

Wahrscheinlichkeit für Beschädigungen des Kabels steigt an. Ein Kabelpflug verursacht

darüber hinaus einen relativ breiten Trench (Stehmeier, 2009).

Abbildung 5 Schlitten für Flachwasser- und Wattbereiche

(Quelle: Gerdes, 2005)

21

2.3.2.2 Vibrationspflügen

Ein Vibrationskabelpflug (Abbildung 6) arbeitet als Kettenfahrzeug bodengestützt im

Post-Lay-Burial-Verfahren. Sein Vibrationsschwert arbeitet wie ein Pflug, wird jedoch

durch horizontale Vibration unterstützt (Stehmeier, 2009). Der Vibrationskabelpflug

wird vorzugsweise auf trockenfallendem Watt eingesetzt, kann aber bei

hochgefahrener Fahrerkabine bis 2,5 m Wassertiefe arbeiten (Stehmeier, 2009). Es

handelt sich um die bodenschonenste Verlegetechnik, da das Fahrzeug aufgrund

seiner breiten Ketten einen sehr geringen Bodendruck bewirkt und der Trench nur aus

einem schmalen Schlitz besteht. Nach einer Tide sind die Spuren nach Stehmeier

(2009) bereits wieder beseitigt. Die Firma Bohlen & Doyen Bauunternehmung GmbH

hat im April 2009 den Einsatz eines Vibrationskabelpflugs im Watt erprobt. Dabei

wurde laut Pressemeldung ein 10 m langes Hochspannungs-Gleichstrom-Kabel (HGÜ-

Kabel) mit einem Durchmesser von elf Zentimeter innerhalb von zwei Minuten in einer

Tiefe von 1,5 m verlegt (Bohlen & Doyen, 2009). Laut Stehmeier (2009) können

während einer Tide 500 – bis 1000m Kabel verlegt werden.

Abbildung 6 Vibrationskabelpflug

(Quelle: Stehmeier, 2009)

2.3.2.3 Fräsen

Fräsen schneiden den Boden mechanisch und eignen sich besonders für bindige bis

harte Böden. Dabei wird das Kabel gleichzeitig über einen Schutzschacht in den

Graben geführt. Im Watt oder geringen Wassertiefen werden von der Versorgung

durch Begleitfahrzeuge unabhängige Grabenfräsen (Abbildung 7) eingesetzt; darüber

hinaus kommen für tiefere Wasser Unterwasserfräsen nach Abbildung 8 zum Einsatz,

22

die von Bargen oder Schiffen versorgt werden. Stehmeier (2009) gibt bei kontrollierter

Arbeitsweise Ablagerung von Sediment beiderseits des Grabens von < 1m über

Wasser und 1,5 – 2,5 m unter Wasser an (bei Wattsand, steigt mit hohem

Schluffanteil). Der Arbeitsfortschritt liegt bei 600 – 800 m pro Stunde in Wattsand

(Stehmeier, 2009). Die maximale Trenchtiefe ist abhängig vom Bodentyp und kann

unter guten Bedingungen, d.h. in nicht bindigen Böden, 3 m erreichen (Oceanteam

2009 d). Fräsen eignen sich besonders, wenn vergleichsweise steile Böschungen

gequert werden müssen (Stehmeier, 2009).

Abbildung 7 Grabenfräse

(Quelle: Stehmeier, 2009)

Abbildung 8 Unterwasserfräse

(Quelle: Stehmeier, 2009)

23

2.3.2.4 Einspülen

Das Einspülen eignet sich besonders für sandig bis schlickiges Material. Beim

Einspülen können folgende Geräte zum Einsatz kommen:

vom Schiff geführte Spülschläuche

Spülschlitten mit Spülschwert

Remotely Operated Vehicles (ROV)

Stehendes Spülschwert (Vertical Injector)

Spülverfahren sind mit relativ großen Umweltbelastungen verbunden. Ihr Einsatz führt

zu großflächigen Bodenumlagerungen und der Zerstörung von Bodenstrukturen

(Stehmeier, 2009). Auf sensiblen Flächen, die einer geringen Dynamik ausgesetzt sind

(vor allem Wattflächen) sollten schonendere Verfahren angewendet werden. In

hochdynamischer Umgebung werden diese Umlagerungen dagegen schnell wieder

ausgeglichen.

Vom Schiff geführte Spülschläuche

Mit vom Schiff geführten Spülschläuchen werden bereits gelegte Kabel ins Sediment

eingespült. So lassen sich bereits in Betrieb befindliche Seekabel nachträglich auf

größere Überdeckungstiefen bringen (Gerdes et al., 2005). Dabei wird das Sediment

unterhalb des Kabels fluidisiert und das Kabel sackt durch sein Eigengewicht ein.

Spülschlitten mit Spülschwert

Der Spülschlitten (Abbildung 9) wird von einem Schiff oder bei geringer Wassertiefe

von einem Ponton (Meyerjürgens 2009) gezogen. Das Kabel wird entweder vom Schiff

oder Ponton in den vom Spülschwert simultan erzeugten Graben gelegt (Abbildung

10). So können nach Meyerjürgens (2009) 3 m und nach Stehmeier (2009) bis zu 5 m

Trenchtiefe erreicht werden. Spülschlitten sind im Flachwasser und in größeren Tiefen

einsetzbar. Auch wenn die Verlegung des NorNed Seekabels schließlich in 3 m

Trenchtiefe erfolgte, wurden 5 m Trenchtiefe erfolgreich nachgewiesen (CEDA, 2005).

Abbildung 9 Spülschlitten mit Spülschwert

(Quelle: Oceanteam, 2009 a)

24

Abbildung 10 Spülschlitten mit Spülschwert

(Quelle: Oceanteam, 2009 a)

Remotely Operated Vehicles (ROV)

Das Einspülverfahren kann auch mittels eines ferngesteuerten Geräts (Remotely

Operated Vehicles, ROV) durchgeführt werden (Abbildung 11). Dabei wird das Kabel

zunächst entlang der vorgesehenen Route gelegt und dann im zweiten Schritt (post

lay burial) durch das vom Schiff aus gesteuerte und versorgte ROV in den Boden

eingespült. Daher und aufgrund der vergleichsweise hohen Beweglichkeit eines ROVs

kann laut Meyerjürgens (2009) beim Einsatz eines ROVs auch kurzfristig das

Fahrwasser geräumt werden. Diese Verlegemethode ist jedoch nicht in

Flachwasserbereichen anwendbar, sondern erst ab 10 m Wassertiefe (Meyerjürgens

2009). Dabei können Einspültiefen von 1-3 m erreicht werden (Oceanteam, 2009 a).

Abbildung 11 ROV mit Spülschwert

(Quelle: Oceanteam, 2009 b)

25

Stehendes Spülschwert (Vertical Injector)

Über ein stehendes Spülschwert (Abbildung 12) wird ein Seekabel gelegt und

gleichzeitig eingespült (simultaneous lay burial).

Praktische Erfahrungen mit dem stehenden Spülschwert wurden bereits im Rahmen

der Seekabel–Verlegung zwischen Norderney und dem Offshore-Windpark „alpha

ventus“ gesammelt; hier wurde ein stehendes Spülschwert für den Abschnitt der 10-

Meter-Tiefenlinie bis zum Strand von Norderney eingesetzt (siehe Offshore Stiftung,

2009 c). Abbildung 13 zeigt den Trench, den das stehende Spülschwert bei der

Kabelverlegung von „alpha ventus“ am Strand von Norderney erzeugte. Auch bei der

Seekabellegung von St. Peter-Ording nach Helgoland im Juni 2009 wurde das

stehende Spülschwert, aufgesetzt auf einen Ponton als Trägergerät, erfolgreich

eingesetzt; hier wurden normale Trenchtiefen von etwa 2-3 m und über eine Länge

von 2 km sogar eine Trenchtiefe von knapp 4 m erzielt (Stehmeier, 2009 c). Große

Einspültiefen wurden in weichen Böden u. a. auch in Hafengebieten in Singapore und

Hongkong erfolgreich mit dieser Technik realisiert (Engicht, 2009).

In der Vergangeheit wurde das stehende Spülschwert als Lege- und Trenchingtechnik

für Flußkreuzungen eingesetzt; seitdem wurde es aber für den Einsatz auf See

weiterentwickelt (Engicht, 2009). Vermutlich finden sich deshalb für den

Einsatzbereich des stehendes Spülschwerts unterschiedliche Angaben. Laut

Meyerjürgens (2009) kann es im küstennahen Flachwasserbereich und nach

Stehmeier (2009) bis zu einer Wassertiefe von mehr als 25 m eingesetzt werden.

Oceanteam gibt einen Einsatzbereich von 0-50 m Wassertiefe an (Oceanteam, 2009c).

Abbildung 12 stehendes Spülschwert

(Quelle: Oceanteam, 2009c)

26

Abbildung 13 stehendes Spülschwert mit Trench

(Quelle: Offshore Stiftung 2009 a)

Im Flachwasserbereich wird das stehende Spülschwert von einem Ponton aus

betrieben, von dem aus auch direkt die Versorgung mit Spülwasser unter hohem

Druck erfolgt. Diese Art der Kabelverlegung setzt allerdings sehr gute Wetter- und

Seegangsbedingungen voraus (Meyerjürgens, 2009). Außerdem ist für den Ponton

eine Mindestwassertiefe von 2,5 m erforderlich (Stehmeier, 2009 b).

Die Aussagen zu der mit einem stehenden Spülschwert erreichbaren Trenchtiefe

unterschieden sich zum Teil sehr voneinander und sind mit erheblichen Unsicherheiten

behaftet. Generell hängt die Trenchtiefe von den lokalen Bodenverhältnissen ab. In

bindigen Böden sind der landläufigen Ansicht zum Stand der Technik nach auch mit

dem stehenden Spülschwert nur maximal 1,5 m garantiert erreichbar.

Allerdings besitzt das stehende Spülschwert – anders als alle anderen

Trenchingtechniken – das Potenzial, in nicht bindigen Böden und mit entsprechenden

Anpassungen („Extension“, lt. Engicht, 2009) Trenchtiefen von bis zu 10 m

(Meyerjürgens 2009 u. Engicht, 2009) zu erreichen; in der Praxis dürften solche

Trenchtiefen allerdings aufgrund widriger Bodenbeschaffenheit mit den heute

erzielbaren Wasserdrücken an den Düsen nicht über längere Strecken realisierbar

sein. Aber auch Stehmeier (2009 c) sieht das Potenzial des stehenden Spülschwerts zu

herausragenden Trenchtiefen und führt aus, dass nur mit dem stehenden Spülschwert

Trenchtiefen von mehr als 5 m erreicht werden könnten. Roos (2009) gibt an, dass

Trenchtiefen von bis zu 4 m mit dem stehenden Spülschwert standardmäßig erreicht

werden könnten. Nach Engicht (2009) können vor allem im Watt und in weichen

Böden Trenchtiefen von 7,5 – 10 m erreicht werden.

Große Trenchtiefen können die Kabellegeunternehmen jedoch nicht garantieren. Sie

vereinbaren vielmehr eine Zieltiefe unter Annahme eines realistischen Vorschubes

(sog. “Target Burial” auf "reasonable Endeavour"-Basis); wird dieser Vorschub über

eine bestimmte Zeit bei der gewünschten Zieltiefe nicht erreicht, wird das Schwert

schrittweise angehoben, bis der Zielvorschub wieder erreicht wird (Engicht, 2009).

27

2.3.2.5 Horizontalbohrung (HDD)

Mit dem HDD-Verfahren (Horizontal Direct Drilling) können Seekabel unter

Vermeidung eines oberflächlichen Eingriffs empfindliche Watt- und Dünenbereiche

unterqueren. Eine HDD-Bohrung wird durch ein oberirdisch aufgebautes Magnetfeld

gesteuert. In den, durch eine zweite Bohrung vergrößerten, Bohrkanal werden

schließlich unter Verwendung einer Bentonitsuspension als Gleitmittel Kabelrohre

eingezogen. Zu beachten ist, dass man beim HDD Verfahren auf der sog. Pipeseite die

Möglichkeit haben muss, Rohre auszulegen um die Leerrohre in den Bohrkanal

einzuziehen; einschwimmen der Rohre ist allerdings auch möglich (Böke, 2009).

Im Rahmen der Seekabel–Verlegung für den Offshore-Windpark „alpha ventus“ wurde

dieses Verfahren im Strand- und Dünenbereich von Norderney in ca. 15 m Tiefe

angewandt (Offshore Stiftung, 2009 b).

Die maximale Länge einer HDD-Bohrung wird durch die Zugbelastbarkeit des Kabels

begrenzt. Bei der Verlegung auf Norderney waren maximal 750 m möglich (Offshore

Stiftung, 2009 b). Nach Böke (2009) sind Bohrlängen von bis zu 2.500 m realisierbar.

2.3.3 Grabentiefe

Eine sinnvolle Überdeckungstiefe bzw. Trenchtiefe sollte in Abwägung folgender

Faktoren gefunden werden:

Vorherrschende Morphodynamik

Notwendiger Schutz gegen Beschädigung

Trenchingtechnik/Kosten

In morphodynamisch relativ instabilen Gebieten muss ein Seekabel ausreichend tief

ins Sediment eingebracht werden um späteres Freispülen zu vermeiden. Auf

unterspülte, frei hängende Kabelabschnitte (sog. ‚free spans’) wirken große Kräfte, die

das Kabel schädigen oder gar reißen lassen können (siehe unten). Zusätzlich muss ein

Kabel gegen Beschädigungen durch Ankereinwirkung oder Bodenfischerei geschützt

werden (siehe dazu auch Kapitel 3). Durch eine ausreichende Trenchtiefe wird auch

vermieden, dass die Erwärmung des Umfeldes eines aktiven Hochspannungsseekabels

an der Bodenoberfläche signifikante Werte erreicht.

Wird das Kabel in morphodynamisch relativ instabilen Gebieten verlegt und

anschließend freigespült, entsteht dadurch unter dem Kabel ein ‚free span’; das Kabel

hängt frei im Wasser. Dann wirken verschiedene Zugkräfte auf das Kabel, z. B. durch

dessen Eigengewicht aber auch durch Schwingungen, die durch das Kabel umfließende

Wasserströmungen hervorgerufen werden können. Beispielhaft wird auf (Worzyk,

2009) verwiesen, wo für ein 1.800 mm² einadriges VPE-Seekabel mit Kupferleiter und

einer ‚free span’-Länge von ca. 20 m Zugkräfte von rund 10 kN angegeben werden.

Durch Schwingungen verursachte zusätzliche Zugkräfte sind dabei noch nicht

berücksichtigt. Der genannte Wert von rund 10 kN erreicht in etwa die Größenordnung

der Zugkräfte, denen Standard-VPE-Seekabel bei der im Untersuchungsgebiet dieser

Studie vorherrschenden Wassertiefe nach den CIGRE-Empfehlungen für mechanische

Tests von Seekabeln (CIGRE, 1997) widerstehen müssen.

28

Sollten dennoch Kabel in Gebieten hoher Morphodynamik verlegt werden, ist

sicherzustellen, dass ein regelmäßiges „Monitoring“ in einem bestimmten Intervall

durchgeführt wird; ggf. ließen sich auch innovative Kabel mit integrierter Online-

Überwachungsfunktion einsetzen, die aber gerade für die Gleichstromtechnik bisher

nicht Stand der Technik sind. Wenn freigespülte Stellen auf der Kabelstrecke erkannt

werden, ist ein zeitnahes erneutes Einspülen des Kabels zu gewährleisten. Prinzipiell

lassen sich die Armierungen von Seekabeln mechanisch so auslegen, dass sie

zusätzlichen Zugkräften, die durch ein Freispülen entstehen würden, standhalten

können. Unter diesen Umständen ließe sich die Stabilität des Seekabels auch bei

einem temporären Freispülen sicherstellen. Die hieraus resultierenden Mehrkosten

müssten in einer projektspezifischen Detailuntersuchung abgeschätzt werden.

Bei der Abwägung einer sinnvollen Trenchtiefe müssen sowohl die technische

Machbarkeit als auch die Kosten berücksichtigt werden. Die technische Machbarkeit

hängt von der verfügbaren Trenchingtechnik und der Bodenqualität, sowie sich daraus

ergebenden indirekten Effekten ab (z. B.: der in einem Zug legbaren Kabellänge). In

sandigen Böden sind deutlich größere Tiefen zu erreichen als in bindigen Böden, in

denen kleinere Korngrößen dominieren (vgl. dazu Stehmeier, 2009). Im

Untersuchungsgebiet (hohe Transportgeschwindigkeit in den Ästuaren) herrschen

durch Fein- bis Mittelsande dominierte Böden vor (siehe auch Figge, 1981). Es muss

jedoch beachtet werden, dass auch im Untersuchungsgebiet stellenweise bindige

Abschnitte auftreten können, die sich nur durch eine detaillierte Untersuchung vor Ort

identifizieren lassen.

Hinzu kommt, dass nach Aussagen vieler Expertinnen und Experten die Kosten für das

Trenching mit zunehmender Grabentiefe deutlich ansteigen. Diesbezügliche

Erfahrungen sind jedoch sehr begrenzt und häufig nur unzureichend dokumentiert.

Eine belastbare quantitative Abschätzung des Anstiegs der Trenching-Kosten in

Abhängigkeit von der Grabentiefe ist auch nach Konsultation der Expertinnen und

Experten nicht möglich gewesen. An dieser Stelle wird daher lediglich festgehalten,

dass einige Expertinnen und Experten für das Pflügen und Einspülen bei Verdopplung

der Grabentiefe von 1,5 auf 3 m über die gesamte Kabellänge mit zusätzlichen

durchschnittlichen Kosten von 50-70 % rechnen; bei Grabentiefen zwischen 5 und

10 m, die nur noch mithilfe des stehenden Spülschwerts erreicht werden könnten,

muss von einem erheblichen Anstieg der zusätzlichen durchschnittlichen Kosten in

Höhe von 100 – 250 % ausgegangen werden (Roos, 2009). Die Bedeutung dieser

zusätzlichen Kosten wird in Abschnitt 2.3.4 weiter betrachtet.

Stehmeier gibt zu bedenken (vgl. Stehmeier, 2009 b), dass sich die

Flussmündungsbereiche des Untersuchungsgebietes nach heutigem Stand der Technik

prinzipiell nicht für die Verlegung von Kabeln eignen würden. Dabei bilden seiner

Aussage nach nicht die steigenden Kosten für das Trenching von zunehmenden

Grabentiefen der im vorangestellten Abschnitt als vielversprechend identifizierten

Spültechnik mit stehendem Spülschwert die begrenzende Größe; sondern vielmehr

hält Stehmeier rein technische Restriktionen für problematisch, wie zum Beispiel die

Erzeugung der sehr hohen Wasserdrücke die notwendig würden, um in den

stellenweise bindigen Abschnitten in ausreichender Tiefe Trenching durchführen zu

29

können. Bei der Seekabellegung von St. Peter-Ording nach Helgoland waren bspw.

trotz Einsatz von 18 Bar Druckwasser an den Düsen des stehenden Spülschwerts

keine größeren Legetiefen als knapp 4 m erzielbar.

Schließlich geben unter anderem De la Motte (2006) und Meyerjürgens (2009) zu

bedenken, dass die tiefe Einbettung eines Kabels im Schadenfall auch bedeutend

längere Reparaturzeiten und entsprechend höhere Reparaterkosten nach sich zöge.

Unter Berücksichtigung dieser Parameter werden schließlich Verlegetiefen von mehr

als 1,5 m nicht für sinnvoll gehalten (Meyerjürgens, 2009). Motte, P.W. (2006)

empfiehlt für die Querung von Fahrwassern trotzdem eine Überdeckung von 3 m.

2.3.4 Bedeutung höherer Legekosten

Ein Vergleich der kilometerbezogenen durchschnittlichen Kabellegekosten mit den

Kosten für die Beschaffung eines Kilometers an Seekabel erscheint an dieser Stelle

sinnvoll, auch um die Bedeutung der mit zunehmender Grabentiefe ansteigenden

Legekosten abzuschätzen. Generell gilt, dass diese Kosten in erheblichem Maße vom

jeweiligen Vorhaben abhängen. Die Kostenverhältnisse unterscheiden sich darüber

hinaus für Drehstrom- und Gleichstromtechnik fundamental. Ausgehend von den

Angaben in (Garrad Hassan, 2009) für einen 600 MW Offshore Cluster lassen sich aber

die in Tabelle 3 dargestellten Verhältnisse festhalten.

Tabelle 3 zeigt, dass im Falle der Drehstromtechnik die Beschaffungskosten rund 70 %

und die Kosten für die Kabellegung rund 30 % der Streckenkosten entsprechen. Im

Falle der Gleichstromtechnik liegt der Anteil der Kosten für die Kabellegung mit rund

50 % zwar etwas höher – dies gilt jedoch nicht für die absoluten Kosten.

Es sollte nämlich beachtet werden, dass die absoluten Kosten für die Kabellegung im

Falle der Gleichstromtechnik unter den absoluten Kosten für die Verlegung von

Drehstromkabeln liegen. Dies ist durch die höhere Übertragungskapazität und die

damit geringere Anzahl von Seekabeln im Falle der Gleichstromtechnik bedingt, bei

der die Gesamtkosten für Beschaffung und Verlegung der Seekabel etwas weniger als

einem Drittel der Gesamtkosten der Drehstromtechnik für das betrachtete Beispiel

entsprechen.

Tabelle 3 zeigt außerdem für den in (Garrad Hassan, 2009) untersuchten 600 MW

Offshore Cluster, dass die Kosten für Beschaffung und Verlegung der Seekabel für

Drehstromsysteme bei etwa 70 % der Kosten für den gesamten Netzanschluss (also

inklusive Umspannstationen etc.) liegen. Dabei wurde angenommen, dass der

betrachtete Offshore-Cluster in 70 km Entfernung von der Küste errichtet wird; dies

entspricht in etwa der Situation in der AWZ der deutschen Nordsse. Im Gegensatz zu

Drehstromsystemen entfällt der weitaus größere Anteil der Kosten bei

Gleichstromsystemen auf die Umspann- und Umrichterstationen; die Kosten für

Beschaffung und Verlegung der Seekabel liegen hier nur bei etwa 15 % der Kosten für

den gesamten Netzanschluss.

 

  

 

                   

                     

                 

                   

                       

       

 

                 

    

       

     

   

               

 

   

   

     

     

         

     

       

       

 

       

                     

                       

                       

                             

               

                   

               

                               

               

           

             

         

                 

                 

                 

                 

           

                       

                     

                  

Damit bleibt einerseits festzuhalten, dass zwar mit Blick auf die streckenspezifischen

Kosten der Einfluss höherer Kosten bei steigender Grabentiefe im Falle der

Gleichstromtechnik größer ist als im Falle  der Drehstromtechnik. Andererseits sind

höhere  Legekosten mit Blick auf die gesamten Kosten des Netzanschlusses im Falle 

der – aus den bereits in Abschnitt 2.2 beschriebenen Gründen bevorzugten –

Gleichstromtechnik von untergeordneter Bedeutung.

Tabelle 3 Kostenverhältnisse der Beschaffung und Verlegung von Seekabeln

Drehstromtechnik Gleichstromtechnik

Beschaffung Verlegung Beschaffung Verlegung

Kostenverhältnis für die

jeweilige Technologie

70 % 30 % 50 % 50 %

Gesamtkostenverhältnis

der Streckenkosten

330% 100%

Anteil der Streckenkosten

an Netzanschlusskosten für

eine Entfernung von 70 km

von der Küste

70 % 15 %

nach (Garrad Hassan, 2009)

2.3.5 Zwischenfazit Lege­ und Trenchingtechnik

Nach dem Stand der Lege­ und Trenchingtechnik können im Allgemeinen Grabentiefen

von etwa 1,0 ­ 1,5 m garantiert erreicht werden. Unter guten Bedingungen (sandige 

Böden) lassen sich mit dem Stand der Technik mit großer Sicherheit auch

Grabentiefen von bis zu 3 m erreichen; mittels der Spültechnik zum Teil bis 5 m.

Tabelle 4 fast die Eigenschaften der verschiedenen Trenchingtechniken zusammen.

Im Gegensatz zu allen anderen Trenchingtechniken besitzt darüber hinaus das

stehende Spülschwert das Potenzial, in nicht bindigen Böden besonders tiefe Trenche 

von mehr als 5 m zu erzielen. Dieser Art der Verlegung wird aufgrund der später in

Kapitel 7 beschriebenen Ergebnisse  aus der Analyse  der morphologischen Stabilität

daher eine  besondere  Bedeutung beigemessen. Für die technische  Realisierbarkeit

besonders tiefer Trenche sprechen die vergleichsweise günstigen Bedingungen in den

betrachteten Flussmündungsbereichen: durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten

tritt hier überwiegend gröberes und nicht bindiges Sediment auf.

Schwierigkeiten beim Einsatz des stehenden Spülschwertes, sowie auch der anderen

Spülverfahren, entstehen laut (Stehmeier, 2009) jedoch einerseits, wenn relativ steile 

Böschungen bewältigt werden müssen; und andererseits, wenn im Legegebiet

stellenweise  bindige  Bereiche  vermutet werden, die  nur in einer Detailuntersuchung

bestimmt werden können. Denn in bindigen Böden sind mit der Spültechnik, also

sowohl für den Spülschlitten als auch für das stehende Spülschwert, nach heutigem

Stand der Technik nur maximal 1,5 m garantiert erreichbar.

30

 

 

 

 

 

                   

                     

                   

                   

               

                 

                   

   

                     

                     

               

                   

                   

                 

             

             

 

       

           

     

     

   

               

      

            

     

     

   

                 

     

   

     

     

   

         

         

     

     

   

         

 

   

 

     

     

 

       

 

   

 

 

   

     

   

         

 

       

         

   

       

 

           

     

   

   

  

        

    

     

     

                       

Die Spültechnik verursacht jedoch im Vergleich zu anderen Techniken einen größeren

Schaden am Boden. Strukturen werden zerstört und Sediment wird relativ großflächig

umgelagert (Stehmeier, 2009 a). Außerdem verlangt der Einsatz eines stehenden

Spülschwertes aufgrund des Betriebs an Pontons Mindestwassertiefen von 2,5 m.

Die  schonendste  Verlegetechnik stellt dagegen der Vibrationskabelpflug dar. Er ist

allerdings nur bis maximal 2,5 m Wassertiefe einsetzbar. Die HDD­Bohrtechnik stellt

eine Option für die Unterquerung sensibler Bereiche, wie z. B. Fahrrinnen, aber auch

Buhnen dar.

Grundsätzlich steigen die Kosten für Verlegung der Kabel mit tieferem Trench

signifikant an. Mit Blick auf die  gesamten Kosten des Netzanschlusses ist dieser

Anstieg jedoch im Falle der Gleichstromtechnik von untergeordneter Bedeutung.

Sollten Kabel in Gebieten hoher Morphodynamik in geringeren Trenchtiefen verlegt

werden, ist sicherzustellen, dass ein regelmäßiges „Monitoring“ in einem bestimmten

Intervall durchgeführt und, wenn notwendig, ein zeitnahes Einspülen gewährleistet

wird. Außerdem müssen die Kabel auf zusätzliche mechanische Belastungen ausgelegt

werden, die sich aus einem Freispülen ergeben könnten.

Tabelle 4 Übersicht Verlegetechniken

Trenchingtechnik Max. Überdeckung Restriktionen Besondere Eignung

Kabelpflug <3­5 m;

in bindigen Böden:

<1 m

­ verursacht breiten Trench ­ variierende, bis mittelschwer

zu bearbeitenden Bodenarten

­ bis in sehr große Wassertiefen

Vibrationspflug <2,5 m;

in bindigen Böden:

<1 m

­ max. Wassertiefe: 2,5 m ­ schonenste Verlegetechnik �

besonders geeignte für

sensibles Wattenmeer

Fräsen <3 m;

in bindigen Böden:

<1,5 m

­ Einsatz an Böschungen

­ bindige bis harte Böden

Spülschlitten <5 m;

in bindigen Böden:

<1 m

­ im Watt nicht einsetzbar

(Sedimentverlagerung,

breiter Trench)

ROV <3­5 m;

in bindigen Böden:

<1m

­ Mindestwassertiefe: 10 m ­ Fahrrinnen

Stehendes

Spülschwert

>5 m;

in bindigen Böden:

<1,5 m

­ im Watt nicht einsetzbar

(Sedimentverlagerung)

­ Mindestwassertiefe: 2,5 m

­ steile Böschungen ab 10

Grad Steigung

­ Flachwasser außerhalb des

Watt

­ einzige Technik mit der mehr

als 5m Überdeckungstiefe

erreichbar sind

HDD unbekannt

(Bohrverfahren)

­ begrenzte max. Länge:

<2,5 km

­ Unterquerung sensibler

Bereiche: Watt, Buhnen

Quellen: Böke, 2009; Gerdes et al., 2005; Oceanteam; 2009 d; Stehmeier, 2009; Engicht, 2009

31

32

2.4 Trassenbreite

Die elektrische Leistung, die über einen zusammen hängenden Trassenkorridor

abgeleitet werden kann, wird von der notwendigen Trassenbreite pro Kabelsystem

bestimmt. Die notwendige Trassenbreite wird durch kabeltechnisch, insbesondere aber

durch lege- und reparaturtechnisch geforderte Abstände bestimmt.

Technisch notwendiger Abstand

Die thermische Beeinflussung zweier benachbarter Hochspannungskabel kann die

maximale Übertragungsleistung der betroffenen Kabel einschränken. Die Hersteller

machen hierzu generell keine quantitativen Angaben und verweisen auf

projektspezifische Einzelfallprüfungen (Görner, 2009). Verschiedenen Untersuchungen

zufolge tritt eine thermodynamische Kopplung allerdings nur bis zu Abständen von

wenigen Metern auf. Im Vergleich zu den im folgenden beschriebenen lege- und

reparaturtechnisch geforderten Abständen kann der technisch notwendige Abstand

daher bei der Berechnung der Trassenbreite vernachlässigt werden.

Legetechnisch bedingter Abstand

Der legetechnisch bedingte Abstand zwischen Seekabeln hängt von den Möglichkeiten

ein Kabel positionsgenau zu legen und der Genauigkeit der Positionsangabe des

benachbarten Kabels ab. Die Präzision mit der Seekabel in der horizontalen Achse

verlegt werden können, hängt von der technischen Ausstattung der Legeeinheit, den

Wetterbedingungen und der Wassertiefe ab und liegt im Bereich von 1 bis 10 m

(Gerdes et al. 2005). Da die Position von benachbarten, bereits liegenden Kabeln oft

nicht exakt bekannt ist, hält man in der Praxis üblicherweise einen Sicherheitsabstand

von 50 m ein (Hartley, 2009).

Reparaturtechnisch notwendiger Abstand

Im Falle eines Schadens an einem Seekabel muss eine Reparatur durchgeführt

werden. Dabei wird je nach Art und Umfang des Schadens entweder lokal repariert,

oder über eine bestimmte Strecke ein Bypass eingesetzt (De la Motte 2006). Dem

aktuellen Stand der Technik entsprechend finden diese Reparaturen an der

Wasseroberfläche an Bord eines Reparaturpontons/-schiffes statt. In jedem Fall

resultiert dieser Eingriff in einer Überlänge des Kabels, die in einer sogenannten „Ω-

Schleife“ abgelegt wird und in der Kabeltrasse Platz finden muss. Die Parameter die

diese Überlänge bestimmen sind laut De la Motte (2006):

Wassertiefe

Kabelüberdeckung

Freiboard des Reparaturpontons

Biegeradius des Kabels

33

Um diese Überlänge zu reduzieren ist - entsprechende technische Entwicklung

vorausgesetzt - zukünftig der Einsatz von ROVs denkbar (Hartley, 2009). So könnte

ein gesteuerter Reparatureinsatz unter Wasser stattfinden wodurch die Parameter

Wassertiefe und Freibord des Reparaturpontons wegfallen würden.

Weiterhin wird der Einsatz von Senkkästen zur Kabelreparatur diskutiert. Senkkästen

werden vor allem beim Bau von Brückenpfeilern oder Unterwassertunneln eingesetzt.

Sie sind nach zum Boden hin offene zylinderförmige Arbeitsräume, die im Wasser

versenkt werden und aus denen mittels Überdruck das Wasser verdrängt wird.

Innerhalb eines Senkkastens können Arbeiten am Gewässerboden unter trockenen

Verhältnissen durchgeführt werden. Hierzu müssen allerdings Spezialisten ausgebildet

werden, die unter Überdruckbedingungen arbeiten können. Eine solche Arbeitsweise

hätte ebenfalls den Vorteil die Kabelüberlänge zu reduzieren. Nach Einschätzung von

Hartley (2009) bringt diese Technik jedoch längere Reparaturzeiten und höhere

Kosten mit sich. Der Einsatz von Senkkästen erscheint daher unwahrscheinlich und

wird hier nicht weiter betrachtet.

Zwischenfazit Trassenbreite

Unter Berücksichtigung der Kabel-, Lege- und Reparaturtechnik stellen, bei den im

Untersuchungsgebiet gegebenen Wassertiefen, 20 bis 30 m-Abstände zwischen den

Kabeln eine ausreichende Trassenbreite sicher. Dazu muss allerdings sichergestellt

werden, dass die Position der verlegten Kabel genau dokumentiert wird. Unter

unsicheren Bedingungen sind in der Praxis 50 m-Abstände üblich.

2.5 Zwischenfazit

Um die vollständige Anbindung der zukünftigen Offshore-Windenergie in der

deutschen AWZ der Nordsee an das deutsche Stromversorgungsnetz zu realisieren,

muss ausreichend Raum für die Netzanbindung zur Verfügung stehen. Der

Raumanspruch der Netzanbindung wird im Rahmen dieser Studie durch folgende

Faktoren definiert:

Insgesamt einzuspeisende Strommenge bzw. zu übertragende Leistung

Verfügbare Übertragungstechnologie und deren Eigenschaften

Übertragungskapazität von bereits genehmigten bzw. in der Planung weit

fortgeschrittenen Netzanbindungen

Für diese Studie wird auf Basis verschiedener Szenarien angenommen, dass bis zum

Jahr 2030 geplante OWP in der deutschen AWZ der Nordsee mit einer Leistung von

maximal 20.000 MW ans Netz angebunden werden müssen (vgl. grundlegende

Annahme in Abschnitt 2.1).

34

Als realistische Übertragungstechnologie bis 2030 werden Hochspannungs-

Gleichstrom-Seekabel mit einer Übertragungsleistung von 1.000 MW3 angesehen. Die

entsprechende Technologie hat der Hersteller ABB nach eigener Aussage bereits heute

in seinem Produktportfolio, wobei die Technologie in dieser Leistungsklasse bisher

noch nicht in der Praxis zum Einsatz gekommen ist. Es kann jedoch davon

ausgegangen werden, dass technische Probleme, die in den ersten Betriebsjahren ggf.

auftreten, überwindbar sind.

Die Übertragungskapazität der im Untersuchungsgebiet bereits genehmigten bzw. in

der Planung weit fortgeschrittenen Netzanbindungen beträgt nach Tabelle 1 rund

6.000 MW. Sofern diese Trassen tatsächlich wie geplant realisiert werden sind bis zum

Jahr 2030 Offshore-Windparks mit einer Leistung von bis zu 14.000 MW auf weiteren

Trassen anzuschließen.

Diese 14.000 MW ließen sich unter den getroffenen Annahmen mit insgesamt ca. 14

HGÜ-Kabelsystemen übertragen. Legt man ferner einen konservativen Wert von 50 m

Trassenbreite zugrunde, dann ließen sich diese 14.000 MW prinzipiell über

a. einen 700 m breiten Trassenkorridor

b. oder zwei 350 m breite Trassenkorridore

c. oder vier 175 m breite Trassenkorridore

an das landseitige Stromnetz anbinden. Diese Zahlen bieten eine Orientierung dafür,

wie viel Raum für die Netzanbindung außerhalb der bereits genehmigten oder in der

Planung weit fortgeschrittenen Trassen benötigt wird.

Bei den dargestellten Annahmen ist zu berücksichtigen, dass hierbei

a. ambitionierte Ausbauszenarien für die Offshore-Windenergie,

b. eine Auslegung der Netzanbindung auf die installierte Leistung der OWP, also

deren Betrieb unter Volllast4 und

c. ein konservativer Wert für die erforderliche Trassenbreiten

zugrunde gelegt werden. Damit sind die hier ermittelten räumlichen Ansprüche der

Kabelanbindung als Orientierungswerte zu verstehen, die einer konservativen

Abschätzung nach oben entsprechen und bereits Sicherheitsmargen für etwaige

Unwägbarkeiten beinhalten.

Optimierungen sind über eine präzisere Planung der Kabeltrassenbreite erreichbar.

Angesichts der im Untersuchungsgebiet vorhandenen Wassertiefen wären Abstände

von 20 bis 30 m zwischen den Kabeln vermutlich bereits ausreichend. Dazu müsste

allerdings sichergestellt werden, dass die Position der verlegten Kabel genau

dokumentiert würde. Dies ist immer dann leicht umsetzbar, wenn ein Korridor mit

mehreren Kabeln innerhalb eines einzigen Projektes geplant und erschlossen wird.

3 Auf diesen Wert bezieht sich auch die niedersächsische Raumordnung: Das LROP fordert, dass die bis 2015 zu erwartende Offshore-

Windenergie über eine Trasse mit HGÜ von 1000 MW pro System transportiert wird (ML 2008a). 4 Eine Windenergieanlage läuft nur bei starken Windstärken, d.h. nur einen begrenzten Zeitraum im Jahr unter Volllast. Hinzu kommt, dass

Kabel für einen gewissen Zeitraum überlastbar sind, ohne Schaden zu nehmen.

35

3 Nutzungskonkurrenzen im Flussmündungsbereich

Im Rahmen dieses Kapitels wird zunächst der Status und die Bedeutung der

Raumordnung im Allgemeinen und mit Blick auf die an das Untersuchungsgebiet

angrenzenden Bundesländer im Speziellen beschrieben. Zusätzlich wird die Relevanz

der vorliegenden Studie für den informellen Prozess im Rahmen der nationalen

Strategie für ein integriertes Küstenzonenmanagement (IKZM) herausgehoben.

Anschließend werden Schritt für Schritt die konkurrierenden Nutzungen wie

Naturschutz, Schifffahrt, Kabeltrassen und Pipelines, Küstenschutz und Wasserbau,

Seehäfen, Rohstoff-Gewinnung und Fischerei im Untersuchungsgebiet betrachtet. Für

jede dieser Nutzungen wird zunächst der räumliche Anspruch innerhalb des

Untersuchungsgebiets dargestellt und der Status in der Raumplanung sowie der

gesetzliche Rahmen beschrieben. Dann werden die potenziellen Konflikte, die bei der

Verlegung und dem Betrieb von Hochspannungs-Seekabeln mit den jeweiligen

Nutzungen auftreten können aufgezeigt. Schließlich werden Vorschläge für

Verminderungsmaßnahmen dieser Konflikte entwickelt. Auf eine Bewertung der

verschiedenen räumlichen Ansprüche und des gesetzlichen Rahmens wird verzichtet.

Am Ende dieses Kapitels werden Schlussfolgerungen aus der Betrachtung der

Nutzungskonkurrenzen innerhalb der Flussmündungsbereiche von Elbe, Weser, Jade

und Ems mit Blick auf die Fragestellung der vorliegenden Studie gezogen.

Die Ausführungen beschreiben die seeseitigen Nutzungskonkurrenzen auf Ebene der

Bundesländer. Dabei muss beachtet werden, dass eine kleinmaßstäbliche

Betrachtungsweise gewählt wird und so nicht ausgeschlossen werden kann, dass auf

lokaler Ebene vorhandenes Konfliktpotenzial unberücksichtigt bleibt. Detaillierte

Untersuchungen bleiben für kleinräumige Betrachtungen, z. B. für die Feintrassierung

von zukünftigen Netzanbindungen, weiterhin notwendig und sind nicht Ziel der

vorliegenden Studie. Die räumliche Darstellung der konkurrierenden Nutzungen im

Untersuchungsgebiet basiert auf den Geodaten aus der Raumplanung der

unterschiedlichen Behörden (siehe hierzu auch die Tabelle in Anhang B).

3.1 Status und Bedeutung der Raumordnung

Die norddeutsche Küstenzone stellt einen besonders heterogenen geographischen

Raum dar: die Landschaft ist von Inseln, Meer, Watt und Festland geprägt. Unter dem

starken Einfluss der Gezeiten und durch Flussmündungen (Ästuare) gegliedert prägen

Wattenmeer und Wattenküste die Region. Die Ästuare stellen in diesem Raum wichtige

Verkehrsachsen ins Innland dar. Sie sind aus ökologischer Sicht weltweit einzigartig

und daher äußerst wertvolle Naturräume. Ihre Entwicklung hängt unmittelbar mit der

Entwicklung der Küste zusammen.

36

Im politischen Diskurs zur Planung und Entwicklung der Flussmündungsbereiche

(Ästuare) weicht eine strenge Unterscheidung zwischen Wasser und Land in diesen

Gebieten in den vergangenen Jahren immer mehr der integrierten Betrachtung des

Küstenraumes als Land-Meer-Kontinuum (siehe dazu auch den folgenden Abschnitt

3.2 über das integrierte Küstenzonenmanagement (IKZM)). See- und landseitig

besteht im Küstengebiet eine Vielzahl unterschiedlicher biotischer und abiotischer

Vorraussetzungen für die anthropogene Nutzung. Aufgrund des hohen Nutzungsdrucks

auf die Küstenzone ist eine Abstimmung der Nutzungsansprüche durch die

Raumordnung notwendig.

Zweck der Raumordnung (RO) ist es daher, die Nutzungskonkurrenzen rechtzeitig zu

erkennen und Konflikte durch vorausschauende Planung zu vermeiden. Im Rahmen

der Ministerkonferenz für Raumordnung 2001 wurden die deutschen Küstenländer

aufgefordert, den Geltungsbereich der Raumordnungspläne auf die 12-Seemeilen-

Zone zu erweitern und deren Ziele und Grundsätze entsprechend anzupassen. Deshalb

sind die RO der angrenzenden Bundesländer für das gesamte Untersuchungsgebiet

dieser Studie von besonderer Bedeutung.

In Niedersachsen wurde im Rahmen dieses Prozesses 2002 in der Ergänzung des

Landesraumordnungsprogramms (LROP) bereits eine Trasse (die sog. Norderney-

Trasse) zur Netzanbindung von Pilotphasen von Windparks festgelegt. Über diese

Trasse können 3.000 bis 3,500 MW übertragen werden (neue energie, 2007 und

MU, 2009). Diese Festlegung war insbesondere notwendig, um erste Erfahrungen mit

der Errichtung und dem Betrieb von Offshore-Windenergieanlagen zu sammeln und

damit den Ausbau der Offshore-Windenergie in Deutschland anzustoßen.

In 2005 wurde durch das Raumordnungskonzept für das niedersächsische Küstenmeer

(ROKK) ein Orientierungsrahmen geschaffen. Darin werden „prioritäre“ und

„bedeutsame“ Gebiete für verschiedene Nutzungen für das Untersuchungsgebiet

ausgewiesen (siehe Abbildung 14). Diese Begriffe sind an die raumordnerischen

Rechtsbegriffe Vorrang-, und Vorbehaltsgebiet angelehnt, entfalten jedoch im Kontext

des ROKK keine rechtliche Wirkung.

In Vorranggebieten im Sinne der RO sind dagegen per Definition andere, mit den

vorrangigen Funktionen, Nutzungen oder Zielen unvereinbare Funktionen oder

Nutzungen ausgeschlossen (NROG, 2007). In Vorbehaltsgebieten erhalten die

zugeordneten raumbedeutsamen Funktionen oder Nutzungen per Definition

besonderes Gewicht in der Abwägung mit konkurrierenden Nutzungen (NROG, 2007).

Seit 2008 sind für das niedersächsische Küstenmeer betreffende raumordnerische

Ziele und Grundsätze in das neue Landesraumordnungsprogramm (LROP) integriert.

Dort sind die großräumigen, für Niedersachsen bedeutsamen Nutzungen geregelt. Auf

Basis der allgemeinen Grundsätze der niedersächsischen Raumordnung (vgl. NROG)

werden hier konkrete Ziele und Grundsätze formuliert. Im LROP sind auf Basis dieser

Ziele Vorranggebiete für verschiedene Nutzungen im niedersächsischen Küstenmeer

festgelegt. Die räumliche Ausprägung dieser Vorranggebiete ist in Abbildung 14

gemäß der Anlage zum LROP dargestellt.

37

Abbildung 14 Landes-Raumordnungsprogramm für das niedersächsische Küstenmeer (Ausschnitt)

(Quelle: ML 2007)

Für Schleswig-Holstein wurde 2005 ein „Raumordnungsbericht Küste und Meer“

veröffentlicht. In 2008 folgte ein „Entwurf Landesentwicklungsplan Schleswig-Holstein

2009“ (S-H MI, 2008). Dieser ersetzt den schleswig-holsteinischen Landesraumord-

nungsplan 1998 und bildet die „Grundlage für die räumliche Entwicklung des Landes

bis zum Jahr 2025“ inklusive des schleswig-holsteinischen Küstenmeers.

38

Abbildung 15 Netzanbindung von Offshore Windparks in Schleswig Holstein (Quelle: S-H MI, 2008)

Der Landesentwicklungsplan weist eine genehmigte und eine geplante Kabeltrasse aus

(Abbildung 15). Die genehmigte, sog. Büsum-Trasse, landet in Neuenkoog an und der

Strom würde ins Umspannwerk Brunsbüttel eingepeist. Die geplante Trasse verläuft

über Sylt zum Einspeisepunkt Jardelund/Böxlund. Beide Trassen zusammen können

mindestens 2.300 MW Leistung übertragen (S-H MI, 2008).

Die schleswig-holsteinische Raumplanung ist in dieser Untersuchung allerdings nur

hinsichtlich des nördlichen Elbufers zu berücksichtigen. Kapitel 6 wird jedoch zeigen,

dass die Elbe eine extrem hohe Morphodynamik aufweist, so dass dieser Raum im

weiteren Verlauf der Studie nicht näher betrachtet wird.

Für die Länder Hamburg und Bremen übernimmt Niedersachsen, insbesondere die

Schifffahrt betreffende, raumplanerische Aufgaben im Küstenmeer (ML, 2008 b).

Abschließend wird festgehalten, dass die (überarbeiteten) Raumordnungspläne,

-programme oder –konzepte die potenziellen Konflikte, die sich aus der Errichtung und

dem Betrieb der Netzanbindungen der OWP ergeben können, aufgreifen und einen

Ausgleich mit anderen Nutzungen verfolgen. Für die Prüfung von Alternativen, die

Vorraussetzung für die mögliche Gewährung von Ausnahmegenehmigungen darstellt,

erhalten die Ergebnisse der vorliegenden Studie daher besondere Bedeutung.

39

3.2 Integriertes Küstenzonenmanagement (IKZM) in Deutschland

Im vorhergehenden Abschnitt wurde bereits auf die Komplexität der Planung und

Entwicklung der Küstenzone, darunter auch der Flussmündungsbereiche, eingegangen.

Vor diesem Hintergrund wird an dieser Stelle kurz das sog. integrierte

Küstenzonenmanagement (IKZM) oder auf Englisch “Integrated Coastal Zone

Management“ (ICZM) beschrieben. IKZM ist ein Management-Ansatz der versucht,

Konflikte bei der Entwicklung der Küstenzone zu reduzieren, die Umweltqualität zu

erhalten und eine am Leitbild der Nachhaltigkeit orientierte Abstimmung zwischen den

wirtschaftlichen, sozialen und ökologischen Belangen bei der Entwicklung der Küste zu

unterstützen (Umweltbundesamt, 2009).

Das Bundeskabinett hat am 22. März 2006 eine Nationale Strategie für ein Integriertes

Küstenzonenmanagement (IKZM) in Deutschland verabschiedet (BMU, 2006). Mit

gleichzeitigem Bericht an die Europäische Kommission setzte die Bundesregierung

damit eine entsprechende Empfehlung der EU um (Europäisches Parlament, 2002).

Die IKZM-Strategie definiert Integriertes Küstenzonenmanagement (IKZM) als den

dynamischen, kontinuierlichen, iterativen, ausgewogenen und vom

Nachhaltigkeitsprinzip geleiteten informellen Prozess der systematischen Koordination

aller Entwicklungen im Küstenbereich in den durch die natürliche Dynamik und

Belastbarkeit gesetzten Grenzen.

Den Begriff Küstenbereich benutzt die Strategie, orientiert an funktionalen

Wechselwirkungen, in folgender Perspektive (Umweltbundesamt, 2009): Der

Küstenbereich ist der Raum, in dem terrestrische und maritime Prozesse und

Nutzungen (ökologische, ökonomische und soziokulturelle) sich gegenseitig

beeinflussen. Das IKZM befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen der

Ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ), dem Küstenmeer (12 sm-Zone), den

Übergangsgewässern im Sinne der WRRL, den in den Ästuaren anschließenden

tidebeeinflussten Abschnitten und auf dem Land mit den angrenzenden Landkreisen

bzw. entsprechenden Verwaltungseinheiten. Die relevante Breite definiert sich im

Einzelfall durch die vorhandenen Wechselbeziehungen.

Der Ausbau der Offshore-Windenergie auf See sowie deren Netzanbindung werden

auch von der IKZM-Strategie aufgegriffen (BMU, 2006, S. 26 – 28). Darin wird

festgehalten, dass „die Steuerung der Nutzung der Offshore-Windenergie […]

gegenwärtig neben anderen raumbedeutsamen Nutzungsformen zu einer der

zentralen Aufgaben der Raumordnung im Küstenbereich und damit auch zu einer

wichtigen Herausforderung einer nationalen deutschen IKZM-Strategie [gehört]”.

Ferner ist “aus Sicht der Raumordnung […] die Ausweisung von Kabel- bzw.

Leitungskorridoren [erforderlich]” und es werden “auch der internationale

Abstimmungsbedarf auf der Ebene der regionalen Meere und, aktuell besonders bei

Stromleitungen, die Konflikte bei der Weiterführung an Land [deutlich]”.

Da IKZM aber kein eigenständiges formales Planungs- und Entscheidungsinstrument

und kein Instrument zur Durchsetzung von Fach- und Einzelinteressen ist, wirkt es nur

indirekt auf die im vorhergehenden Abschnitten genannten Raumordnungsprogramme.

40

Für die vorliegende Studie wird das IKZM und die nationale IKZM-Strategie daher

nicht weiter im Detail betrachtet. Es wird aber festgehalten, dass IKZM einen

geeigneten Rahmen für eine übergreifende Bewertung der potenziellen Konflikte von

stromführenden Seekabeln in den Flussmündungsbereichen von Elbe, Weser, Jade und

Ems schafft. Die folgenden Ausführungen und die Ergebnisse der vorliegenden Studie

sollten demnach in der weiteren Diskussion stets vor einer ausgeglichenen Abwägung

der berechtigten Interessen des Umwelt- und Naturschutzes sowie weiterer Belange

einerseits und dem Klimaschutz andererseits betrachtet werden.

3.3 Naturschutz

Im Naturschutz sind verschieden Schutzgüter definiert, die in unterschiedlichem

Ausmaß von Auswirkungen von Hochspannungsseekabeln auf die Umwelt betroffen

sind. Ein Hochspannungsseekabel hat folgende Effekte auf die Umwelt:

Während der Legephase wird zunächst ein Graben in den Seeboden gegraben.

Je nach vorherrschender Korngröße des Sediments und Art der Legemethode

können dabei lokale Sedimentumlagerungen und Trübungsfahnen auftreten.

Während der Betriebsphase treten elektromagnetische Felder in der näheren

Umgebung des Kabels auf und Wärme wird an das umgebende Sediment

abgegeben.

Sowohl während der Legephase, als auch während Reparatur- und

Wartungsarbeiten kommt es regional und zeitlich begrenzt zu vermehrtem

Schiffsverkehr und Schallemissionen.

Von diesen Effekten können folgende Schutzgüter betroffen sein:

Boden

Benthos

Wasser

Fische

Marine Säuger

Boden: Beim Legevorgang eines Seekabels wird durch das Trenchen, abhängig vom

angewandten Verfahren (siehe Abschnitt 2.3), die Struktur des Boden zerstört und

entlang des Grabens Boden mehr oder weniger großräumig umgelagert. In einer

dynamischen Umgebung, wie sie im Untersuchungsgebiet durchgängig gegeben ist,

regeneriert sich der Boden jedoch relativ rasch.

Durch den Betrieb eines Hochspannungsseekabel erwärmt sich das Sediment in der

näheren Umgebung des Kabels. Die Erwärmung kann sich auch auf die

biogeochemischen Stoffkreisläufe im Sediment negativ auswirken. Es kann zu einer

kleinräumigen Remobilisation von chemischen Stoffen kommen. Die

elektromagnetischen Felder um das Kabel sind für die in dieser Studie

vorausgesetzten bipolaren HVDC-Kabel nahezu auszuschließen (siehe Abschnitt 2.2).

41

Benthos: Benthische Lebewesen können durch die während der Legephase lokal

auftretende Sedimentumlagerungen und Trübungsfahnen geschädigt werden.

Während des Betriebs kann sich durch die in der näheren Umgebung des Kabels

eintretende Erwärmung des Sediments eine lokal begrenzte Änderung der

Artenzusammensetzung der Infauna einstellen.

Wasser: Während der Legephase löst sich feines Sediment im Wasserkörper und sorgt

für eine Trübung die den Lichteinfall reduziert. Der Betrieb des Hochspannungskabels

erwärmt die bodennahen Wasserschichten abhängig von der das Kabel umgebenden

Sedimentart und der Trenchtiefe.

Fische: Während der Legephase sowie Reparatur- und Wartungsarbeiten kann es

durch den vermehrten Schiffsverkehr und die Schallemissionen regional und zeitlich

begrenzt zu einer Scheuchwirkung für Fische kommen. Die Orientierung von Fischen

kann während der Betriebsphase, insbesondere beim Betrieb von Gleichstromkabeln,

durch elektromagnetische Felder negativ beeinflusst werden.

Marine Säuger: Während der Legephase sowie Reparatur- und Wartungsarbeiten kann

es durch den vermehrten Schiffsverkehr und die Schallemissionen regional und zeitlich

begrenzt zu einer Scheuchwirkung für Marine Säuger kommen. Außerdem kann die

Kommunikation zwischen Individuen mariner Säuger beeinträchtigt werden. Es ist

allerdings nicht belegt, dass wandernde Meeressäuger durch elektromagnetische

Felder beeinflusst werden.

Grundsätzlich muss das gesamte Wirkungsgefüge eines Ökosystem betrachtet werden.

Die einzelnen Arten der Schutzgüter Benthos, Fische und marine Säuger sind in ein

Nahrungsnetz eingebunden. Veränderungen ihrer Populationsstärke können

Auswirkungen auf die Populationen ihrer Beutetiere und der von ihnen abhängigen

Jäger haben.

3.3.1 Räumlicher Anspruch

Im Untersuchungsgebiet liegen verschiedene Schutzgebietstypen, die sich teils

überschneiden und im Folgenden zusammenfassend mit den Begriffen „prioritäres

Gebiet für Naturschutz“ und „bedeutsames Gebiet für Naturschutz“, angelehnt an das

Raumordnungskonzept des Landes Niedersachsen bezeichnet werden. Der räumliche

Anspruch dieser Schutzgebiete ist in Karte D-1, Karte D-8 und Karte D-15

hochauflösend dargestellt.

Tabelle 7 in Anhang B stellt eine Übersicht der verwendeten Datensätze zur

Definition der prioritären und bedeutsamen Gebiete des Naturschutzes dar. Die

„prioritären Gebiete für Naturschutz“ decken sich mit Nationalparks. „Bedeutsame

Gebiete für Naturschutz“ decken sich mit den Natura2000-Gebieten (Flora-Fauna-

Habitat (FFH) und europäische Vogelschutzgebiete). Die Natura2000-Gebiete gehen

über die Nationalparks hinaus.

42

Die verschiedenen Schutzgebiettypen und die darin geltenden Regelungen werden in

den folgenden Absätzen detailliert beschrieben. Ausgehend hiervon wird die

Möglichkeit bewertet, in den jeweiligen Schutzgebieten Kabeltrassen zu verlegen.

Prioritäre Gebiete für Naturschutz

Prioritäre Gebiete für Naturschutz beinhalten Nationalparks, die im

Untersuchungsgebiet großteils auch als Natura 2000 Gebiete und UNESCO

Biosphärenreservat ausgezeichnet sind, sowie Naturschutzgebiete. Hier gilt

„Alle Handlungen, die zu einer Zerstörung, Beschädigung oder Veränderung

des Naturschutzgebiets oder seiner Bestandteile oder zu einer nachhaltigen

Störung führen können, sind nach Maßgabe näherer Bestimmungen verboten.

Soweit es der Schutzzweck erlaubt, können Naturschutzgebiete der

Allgemeinheit zugänglich gemacht werden.“ (BNatSchG §23, (2) 1)

sowie

„Die Länder stellen sicher, dass Nationalparke unter Berücksichtigung ihres

besonderen Schutzzwecks sowie der durch die Großräumigkeit und Besiedlung

gebotenen Ausnahmen wie Naturschutzgebiete geschützt werden. (BNatSchG

§24, (3))

Durch das BNatSchG ist somit eine Trassenführung durch die prioritären Gebiete des

Naturschutzes zunächst „grundsätzlich“ untersagt. „Grundsätzlich“ heißt in diesem

Zusammenhang, dass eine Kabelverlegung in Nationalparks „im Grundsatz“ nicht

möglich ist. Ausnahmen hiervon werden nur in sehr seltenen, begründeten

Ausnahmefällen zugelassen.

Bedeutsame Gebiete für Naturschutz

Unter dem Sammelbegriff der bedeutsamen Gebiete des Naturschutzes wurden

Landschaftsschutzgebiete und europäische Vogelschutzgebiete, sogenannte special

protected areas (SPA), zusammengefasst. Hier gilt kein absolutes Veränderungsgebot

(s.o. BNatschG § 23, 24) sondern ein relatives:

„In einem Landschaftsschutzgebiet sind unter besonderer Beachtung des § 5

Abs. 1 und nach Maßgabe näherer Bestimmungen alle Handlungen verboten,

die den Charakter des Gebiets verändern oder dem besonderen Schutzzweck

zuwiderlaufen.“ (BNatschG § 26 (2))

43

Für die Verlegung von Hochspannungs-Seekabeln ist daher eine Einzelfallprüfung

erforderlich. Mit Blick auf den Charakter von Vogelschutzgebieten (SPA) scheinen einer

Trassenführung keine wesentlichen Argumente entgegen zu stehen.

Kriterien für die Zulassung einer Kabeltrasse

Ob ein Vorhaben wie die Kabeltrasse zur Anbindung eines OWP letztlich möglich ist

oder nicht wird in § 34 BNatSchG zur Verträglichkeit und Unzulässigkeit von Projekten

und Ausnahmen geregelt, der auf beide Naturschutzgebietsgruppen, prioritäre und

bedeutsame Gebiete nach BNatSchG § 22 (vgl. ML, 2008 a) (d.h. Naturschutzgebiet,

Nationalpark, Biosphärenreservat, Landschaftsschutzgebiet, Naturpark, Naturdenkmal

oder geschützter Landschaftsbestandteil) bezogen ist, und besagt:

„Projekte, […], sind, soweit sie einzeln oder im Zusammenwirken mit anderen

Projekten oder Plänen geeignet sind, ein Gebiet von gemeinschaftlicher

Bedeutung oder ein Europäisches Vogelschutzgebiet erheblich zu

beeinträchtigen, vor ihrer Zulassung oder Durchführung auf ihre Verträglichkeit

mit den Erhaltungszielen eines Gebiets von gemeinschaftlicher Bedeutung oder

eines Europäischen Vogelschutzgebiets zu überprüfen. Bei Schutzgebieten im

Sinne des § 22 Abs. 1 ergeben sich die Maßstäbe für die Verträglichkeit aus

dem Schutzzweck und den dazu erlassenen Vorschriften.“ (§ 34 (1) BNatschG)

Zugelassen werden kann ein Projekt nach BNatSchG §34 nur wenn es folgende zwei

maßgebliche Kriterien erfüllt:

„1. aus zwingenden Gründen des überwiegenden öffentlichen Interesses,

einschließlich solcher sozialer oder wirtschaftlicher Art, notwendig ist und

2. zumutbare Alternativen, den mit dem Projekt verfolgten Zweck an anderer

Stelle ohne oder mit geringeren Beeinträchtigungen zu erreichen, nicht

gegeben sind.“ (BNatSchG §34 (3))

Pflicht zur Unterrichtung der EU Kommission

Soweit prioritäre Arten in bereits eingetragenen FFH-Gebieten, nach Definition der

FFH-Richtlinie betroffen sind, müssen alle notwendigen Ausgleichsmaßnahmen

ergriffen werden, um sicherzustellen, daß die globale Kohärenz von Natura 2000

geschützt ist. Über die ergriffenen Ausgleichsmaßnahmen muss die EU-Kommission

unterrichtet werden (Richtlinie 92/43/EWG (FFH-Richtlinie)).

44

„Die zuständige Behörde unterrichtet die Kommission über das

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit über die

getroffenen Maßnahmen.“ (BNatSchG §34 (5))

Im Fall des Nationalparks Niedersächsisches Wattenmeer sind prioritäre Arten

betroffen, so dass für die Querung des Nationalparks mit einer Kabeltrasse die in

jedem Fall alle notwendigen Ausgleichsmaßnahmen ergriffen werden müssten und

außerdem die EU-Kommission über diese unterrichtet werden müsste.

3.3.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

In der Raumplanung Niedersachsens wird dem Nationalpark und den Natura2000-

Flächen, d. h. den FFH- und den Europäischen Vogelschutzgebieten, im

niedersächsischen Küstenmeer der Vorrangstatus zugewiesen. Damit sind andere, mit

den Schutzzielen unvereinbare, Nutzungen dieser Flächen ausgeschlossen (vgl. NROG,

2007). Damit ist die Querung dieser Gebiete mit einer Kabeltrasse grundsätzlich nicht

möglich.

Die wirtschaftliche Nutzung des Nationalparks wird allerdings nicht völlig

ausgeschlossen:

„Die hohe Schutzwürdigkeit des Nationalparks einerseits und die wirtschaftliche

Bedeutung des Wattenmeeres andererseits verlangen nach Lösungen, die

beiden Ansprüchen gerecht werden müssen. Die Gliederung des Nationalparks

in Zonen unterschiedlicher Schutz- und Nutzungsintensität ist ein

Lösungsansatz. So wurde die Erholungszone (Zone 3) speziell für die

Gestaltung von Freizeitaktivitäten durch Einheimische und Touristen

eingerichtet und bildet Schwerpunkte des Fremdenverkehrs innerhalb des

Nationalparks. Die touristische Infrastruktur und das touristische Angebot

insbesondere an maritimen / wassergebundenen und anderen

regionaltypischen Urlaubsformen soll damit gesichert und entwickelt werden.“

(ML, 2008 b)

Für eine Trassenführung durch Nationalparks muss die Befreiung von den Verboten

der Nationalparkgesetze erwirkt werden (vgl. Norderney-Trasse). Dies bedarf im

Allgemeine jedoch eines komplexen und zeitaufwändigen Verfahrens und steht damit

dem ambitionierten Zeitplan für den Ausbau der Offshore-Windenergie auf See

entgegen.

45

3.3.3 Kabelkonflikte

Genehmigung und Bau der Norderney-Trasse bestätigen, dass die Verlegung von

Hochspannungskabeln in Schutzgebieten nicht ohne einen erheblichen Mehraufwand

insbesondere im Genehmigungsverfahren möglich ist. Die Schutzgebiete sind

Schutzzielen gewidmet, dies kann eine Tier- und Pflanzenart oder eine

Landschaftsform sein. Im Fall einer Wanderbaustelle in Schutzgebieten zur Anbindung

der OWPs an das Hochspannungsnetz ist deren Auswirkung auf das Schutzziel in der

Bauphase letztlich entscheidend (ML, 2005).

Während der Bauphase, im Fall der Reparatur und in der Zeit des Rückbaus kommt es

zu einer zeitlich begrenzten akustischen, optischen und physikalischen Störung der

Umwelt. Je nach Schutzziel des Gebietes müssen die Auswirkungen auf bestimmte

Arten genauer betrachtet werden.

In der Betriebsphase erwärmt sich die direkte Umgebung des Kabels in Abhängigkeit

von Kabeltyp und übertragener Leistung. Beeinflussungen des Edaphon und der

Umwelt müssen untersucht werden.

Der Naturschutz ist die schwerwiegendste räumliche Nutzungskonkurrenz einer

Kabeltrasse, da er rechtlich und flächenmäßig eine vergleichsweise sehr hohe Stellung

im Untersuchungsgebiet hat. In der Raumordnung wurde jedoch vom Land

Niedersachsen festgestellt:

„Für die konkreten Linienführungen [der Trassen] sind neben den Belangen der

Schifffahrt ganz besonders die Belange des Nationalparks „Niedersächsisches

Wattenmeer“ zu berücksichtigen. Sofern diese Trassenkorridore parallel zu

Schifffahrtswegen aus Sicherheitsgründen und wegen des Inselschutzes nicht

möglich sind, sind verträgliche Trassierungsmöglichkeiten durch den

Nationalpark vorzusehen.“ (ML, 2005).

3.3.4 Verminderungsmaßnahmen

Durch schonende Verlegeverfahren (z.B. Vibrationskabelpflug, siehe Ausführungen in

Abschnitt 2.3) ist der Eingriff zu minimieren. Es zeigte sich in der Vergangenheit, dass

teilweise die Einflüsse von Bauvorhaben auf die Flora und Fauna im Küstenbereich

durch Terminierung gemindert oder sogar behoben werden können (ML, 2005).

46

3.4 Schifffahrt

Die Schifffahrt stellt in den Flussmündungsbereichen von Elbe, Weser, Jade und Ems

eine der konfliktreichsten Nutzungsformen dar. Die räumlichen Ansprüche der

Schifffahrt werden in Deutschland von der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des

Bundes (WSV) vertreten. Im Untersuchungsgebiet sind untergeordnet die Wasser- und

Schifffahrtsdirektion Nordwest (WSD-NW), bzw. Nord (WSD-N) zuständig. Lediglich im

Emsästuar ist der Verlauf der Staatsgrenze zu den Niederlanden und damit der

Zuständigkeitsbereich der WSD-NW nicht abschließend festgelegt (vgl. Buchholz,

2005). Die Zusammenarbeit mit den Niederlanden erfolgt auf der Basis

völkerrechtlicher Verträge.

In den folgenden Kapiteln werden die unterschiedlichen beanspruchten Räume, ihre

Repräsentation in der Raumplanung, der gesetzliche Rahmen und mögliche Konflikte

von Hochspannungsseekabeln mit der Schifffahrt sowie Verminderungsmaßnahmen in

den unterschiedlichen Räumen beschrieben. Tabelle 7 in Anhang B gibt einen

Überblick zu den verwendeten Datensätzen zur Darstellung der von der Schifffahrt

beanspruchten Gebiete. In Karte D-2, Karte D-9 und Karte D-16 sind die von der

Schifffahrt im Untersuchungsgebiet beanspruchten Gebiete hochauflösend dargestellt.

3.4.1 Räumlicher Anspruch

Grundsätzlich benötigt die Schifffahrt zur Navigation eine, entsprechend dem

maximalen Tiefgang der revierspezifischen Schiffe, ausreichend tiefe Fläche zum

Manövrieren. Weiterhin müssen Flächen zum Ankern zur Verfügung stehen. Beim

Ankern wird der Seeboden beansprucht. Im Falle des Notankerns kann auch außerhalb

der vorgesehenen Ankergebiete Boden betroffen sein. Das gesamte

Untersuchungsgebiet fällt in den Bereich der Bundeswasserstraßen, die in Abbildung

16 dargestellt sind. Für Steuerung und Unterhalt der Schifffahrt in den

Bundeswasserstraßen sind bestimmte Rechtsräume, Verkehrsflächen und

naturräumliche Flächen definiert. Sie werden nachfolgend dargestellt.

Die unterschiedlichen Rechtsräume werden in verschiedenen Gesetzen mit

unterschiedlichem Fokus definiert und überlagern sich teilweise. Der jeweilige Fokus

liegt dabei entweder auf der Regelung des Verkehrs, der Unterhaltung und dem

Betrieb der Verkehrsflächen (s. SeeAufgG) oder dem Umgang mit der

Wasserstraßeninfrastruktur (s. WaStrG).

Die Verkehrsflächen des gesamten Untersuchungsgebietes fallen in den Bereich der

Seeschifffahrtsstraßen. Hinsichtlich Unterhaltung und Betrieb sind Seewasserstraßen

bzw. Binnenwasserstraßen maßgeblich.

47

Abbildung 16 Bundeswasserstraßen (Ausschnitt) (Quelle: WSV)

Seeschifffahrtsstraßen

Seeschifffahrtsstraßen gemäß § 1 der Seeschifffahrtsstraßen-Ordnung (SeeSchStrO)

sind

die Wasserflächen zwischen der Küstenlinie bei mittlerem Hochwasser oder der

seewärtigen Begrenzung der Binnenwasserstraßen und einer Linie von drei

Seemeilen Abstand seewärts der Basislinie5,

die durchgehend durch Sichtzeichen B. 11 der Anlage I der SeeSchStrO

begrenzten Wasserflächen der seewärtigen Teile der Fahrwasser im

Küstenmeer,

die in (SeeSchStrO, § 1 (3-21)) gesondert aufgelisteten Teile der

angrenzenden Binnenwasserstraßen.

Der Geltungsbereich der Seeschifffahrtsstraßen-Ordnung ist in Abbildung 17

dargestellt. In der Emsmündung gilt die Schifffahrtsordnung Emsmündung

(EmsSchO), die fast vollständig der Seeschifffahrtsstraßen-Ordnung entspricht.

Im Rahmen der in den Seeschifffahrtsstraßen-Ordnungen festgelegten nationalen bzw.

bilateralen Verkehrsvorschriften (SeeSchStrO und EmsSchO) sind Fahrwasser als die

Teile der Wasserflächen definiert, die durch die jeweils nach § 2 der SeeSchStrO bzw.

Artikel 1 der EmsSchO geltenden Sichtzeichen bzw. Schifffahrtszeichen

5 Basislinie: Grenze eines Staates an der Seeseite

48

gekennzeichnet sind oder die, soweit dies nicht der Fall ist, für die durchgehende

Schifffahrt bestimmt sind.

Abbildung 17 Seeschifffahrtsstraßen (Quelle: SeeSchStrO, Anlage III Karte zu § 1 Abs. 5)

See- und Binnenwasserstraßen

Nach dem Bundeswasserstraßengesetz (WaStrG) sind Seewasserstraßen

„die Flächen zwischen der Küstenlinie bei mittlerem Hochwasser oder

der seewärtigen Begrenzung der Binnenwasserstraßen und der

seewärtigen Begrenzung des Küstenmeeres. Zu den Seewasserstraßen gehören

nicht die Hafeneinfahrten, die von Leitdämmen oder Molen ein- oder beidseitig

begrenzt sind, die Außentiefs, die Küstenschutz-, Entwässerungs-,

Landgewinnungsbauwerke, Badeanlagen und der trockenfallende

Badestrand.“ (WaStrG, § 1 Abs. 2).

Die Binnenwasserstraßen sind in Anlage 1 des WaStrG aufgelistet und über ihre

Endpunkte definiert. Abbildung 16 bietet einen kartographischen Überblick über die

Grenzen zwischen See- und Binnenwasserstraßen im Untersuchungsgebiet.

Neben den gesetzlich definierten Räumen sind verschiedene Räume definiert, die sich

auf Betrieb und Unterhalt der Wasserstraßen beziehen. Sie basieren hauptsächlich auf

naturräumlichen Einheiten und beschreiben den räumlichen Anspruch der Wasser- und

Schifffahrtsverwaltung des Bundes. Sie werden nachfolgend dargestellt.

49

Fahrrinne

Unter Fahrrinnen versteht man die Bereiche der Fahrwassers, für die bestimmte Tiefen

definiert bzw. planfestgestellt sind und nach Möglichkeit vorgehalten werden. Litmeyer

und Giertz (2006) haben allgemeine Kriterien aufgestellt, die die vertikale Dimension

des beanspruchten Raumes umschreiben:

Planfestgestellte Sohllage als Basistiefe

Ankereindringtiefen

Baggertoleranzen

revierspezifische Tiefstlagen der Fahrrinnensohle

aktuelle und zukünftige Ausbauziele

Um bei horizontalen morphologischen Verlagerungen in der Rinne die Schifffahrtsroute

anpassen zu können und auf entsprechenden Tiefen zu halten, werden zusätzlich zur

eigentlichen Fahrrinne Seitenbereiche der Fahrrinnen beansprucht. Diese

Seitenbereiche werden von den beiden Wasser- und Schifffahrtsdirektionen Nord und

Nordwest pauschal als „kabelfreie Zonen“ für die innere Deutsche Bucht vereinbart

(Rischmüller, 2002). Aufgrund der im Vergleich zum freien Seeraum erhöhten

Ansprüchen und Unwägbarkeiten besteht in diesen Räumen ein deutlich erhöhter

Bedarf an Freiheitsgraden, z.B. für Manövrierräume, Ankermanövern (inklusive

etwaiger Driftwege) und entsprechendem Raumbedarf, so dass hier auch der Begriff

des Uneingeschränkten Manövriergebietes geprägt wurde (Laue, 2009). Diese

„kabelfreien Zonen“ bzw. „uneingeschränkten Manövergebiete“ sind in Abbildung 18

dargestellt. Präziser beschreibt Laue (2006) den räumlichen Anspruch über den Begriff

der morphologischen Rinne.

Abbildung 18 Von den Wasser- und Schifffahrtsdirektionen Nord und Nordwest vereinbarte

„kabelfreie Zonen“ im Bereich der Deutschen Bucht

(Quelle: Rischmüller, 2002, S.22)

50

Morphologische Rinne

Laue (2006) definiert die Kernbereiche der Seewasserstraßen über den Begriff der

„morphologischen Rinne“. Er erklärt die morphologische Rinne als

„Bereich innerhalb eines Ästuars, der durch die äußerste Umhüllende

aller für die Schifffahrt notwendigen Fahrrinnenlagen gebildet wird.“

(Laue, 2006)

Die Möglichkeit der morphodynamischen Verlagerung von Rinnen wird damit in die

Betrachtung einbezogen. Durch die Morphodynamik kann z. B. ein Hauptrinnensystem

zugunsten eines Nebenrinnensystems an Bedeutung verlieren und schließlich selbst

zum Nebenrinnensystem werden. Solche Vorgänge können die Verlagerung von

Abschnitten der Fahrrinne / des Fahrwassers aus nautisch-verkehrstechnischen

und/oder wirtschaftlichen Gründen erforderlich machen (vgl. Laue, 2006).

Beispielsweise wird bei der Fahrwasserunterhaltung nach Möglichkeit weitgehend den

morphologischen Entwicklungen gefolgt, um keinen, – der natürlichen Entwicklung

entgegen gerichteten, – unverhältnismäßig hohen Baggeraufwand betreiben zu

müssen (Laue 2009).

Für einen solchen Fall fordert Laue (2006):

„Fahrrinnenoptimierungen zur Verringerung von

Unterhaltungsaufwendungen müssen weiterhin realisierbar sein. (z.B.

möglichst dem Verlauf des Talweges - der größten Wassertiefe - folgen)“.

Laue schließt sich der Forderung von Rischmüller, diese Ausweich- und

Erweiterungsräume (morphologischen Rinnen) für die Fahrrinne von Bauwerken und

Kabeln freizuhalten, an.

3.4.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

Im LROP der niedersächsischen Raumplanung wird den Fahrrinnen bzw. Fahrwasser

der Schifffahrt im niedersächsischen Küstenmeer der Vorrangstatus zugewiesen (vgl.

ML 2008 a). Damit sind andere, mit den Schutzzielen unvereinbare, Nutzungen dieser

Flächen ausgeschlossen (vgl. NROG, 2007). Die „bedeutsamen Gebiete für die

Schifffahrt“ des ROKK (ML 2005) orientieren sich an den „kabelfreien Zonen“ nach

Rischmüller (2002). Im ROKK wird dazu festgestellt:

„So hat die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung ohne fachübergreifende

Abstimmung größere Areale wegen möglicher Ankerverbotszonen und

Kabelgefährdungen zu Tabubereichen erklärt. Bei einzelnen anstehenden

Planungen ist jedoch nach Würdigung aller Aspekte im Rahmen einer

Gesamtabwägung zu klären, ob und unter welchen Bedingungen Kabel oder

Korridore realisierbar sind.“ (ML, 2005).

51

Hier wird deutlich, dass zu diesem Konflikt keine generellen raumplanerischen

Aussagen getroffen werden können. Statt dessen müssen detaillierte

Einzelfallprüfungen, z.B. Raumordnungsverfahren durchgeführt werden. In Abschnitt

3.4.4 (Verminderungsmaßnahmen) werden Maßnahmen beschrieben, die der

Vereinbarkeit von Schifffahrt und Seekabeln dienen können.

Gesetzlicher Rahmen

Den gesetzlichen Rahmen für die Schifffahrt im Untersuchungsgebiet bilden aus

verkehrsbezogener Sicht das Seeaufgabengesetz (SeeAufgG) und die

Seeschifffahrtsstraßen-Ordnung (SeeSchStrO). Alle infrastrukturellen Aspekte der

Wasserstraßen im Untersuchungsgebiet werden durch das Bundeswasserstraßengesetz

(WaStrG) geregelt.

Das Seeaufgabengesetz hat die Abwehr von Gefahren für die Sicherheit und

Leichtigkeit des Schiffsverkehrs sowie die Verhütung von der Seeschifffahrt

ausgehender Gefahren und schädlicher Umweltauswirkungen zum Ziel.

Die Seeschifffahrtsstraßen-Ordnung ergänzt die Kollisionsverhütungsregeln (KVR) im

deutschen Küstenmeer und schreibt Fahrregeln, Signale und Zeichen vor. Sie gilt auf

den Seeschifffahrtsstraßen (siehe hierzu auch Abschnitt 3.4.1). Ausgenommen davon

ist die Emsmündung in der, basierend auf einem bilateralen Vertrag mit den

Niederlanden, die Schifffahrtsordnung Emsmündung (EmsSchO) gilt.

Sowohl in der SeeSchStrO als auch in der EmsSchO ist ein Ankerverbot für einen

Umkreis von 300 Metern um Leitungstrassen und in der SeeSchStrO auch explizit von

Kabeln vorgeschrieben. Ausgenommen hiervon ist das Notankern.

Weiterhin ist in beiden Verordnungen vorgeschrieben, havarierte Schiffe aus dem

Fahrwasser zu schaffen (SeeSchStrO § 37 Abs.1 bzw. EmsSchO § 27 Abs.1). Hieraus

ergibt sich für parallel zur Fahrrinne verlegte Kabel ein Risiko in einem solchen Fall

durch ein sinkendes Schiff, Ankereinwirkung oder durch Schiffe mit großem Tiefgang

die auf der Böschung aufsetzten, zerstört zu werden.

Kommt es zu einer Beschädigung eines Kabels durch ein Schiff bzw. einen Anker,

unterliegt die Haftung durch den Reeder und Kapitän dem komplexen

schifffahrtsrechtlichen Haftungsregime. So ist der zu leistende Schadensersatz z.B.

abhängig von der Schiffsgröße (Trost, 2009).

Die Bundeswasserstraßen befinden sich im Eigentum des Bundes (GG, Artikel 89,

Abs.1) und werden durch die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)

verwaltet. Diese Verwaltungsaufgaben umfassen u.a.: Strompolizeiliche Aufgaben,

Setzen und Betreiben von Schifffahrtszeichen, Unterhaltung, Ausbau und Neubau von

Bundeswasserstraßen, einschließlich der Durchführung entsprechender

Genehmigungsverfahren.

Nach § 1 des WaStrG sind Seewasserstraßen und Binnenwasserstraßen

Bundeswasserstraßen (WaStrG, § 1 Abs.1) (siehe auch Abbildung 16). Für die

Unterhaltung von Seewasserstraßen gilt einschränkend:

52

„Die Unterhaltung der Seewasserstraßen (§ 1 Abs.1 Nr. 2) umfasst nur die Erhaltung

der Schiffbarkeit der von der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes

gekennzeichneten Schifffahrtswege, soweit es wirtschaftlich zu vertreten ist. …“

(WaStrG, § 8 Abs. 5). Die Erhaltung der Schiffbarkeit umfasst auch die Sicherstellung

eines festgelegten Solltiefenniveaus, das die Passage von Schiffen bestimmter Größe

mit entsprechendem Tiefgang sicherstellt:

„Wenn es die Erhaltung des ordnungsgemäßen Zustands nach Absatz 1 erfordert,

gehören zur Unterhaltung besonders die Räumung, die Freihaltung, der Schutz und die

Pflege des Gewässerbettes mit seinen Ufern […]“ (WaStrG, § 8 Abs. 2).

Um den erforderlichen Zustand einer Bundeswasserstraße und die Sicherheit und

Leichtigkeit des Verkehrs zu gewährleisten, erfordert das Verlegen und der Betrieb von

Seekabeln „in, über oder unter einer Bundeswasserstraße oder an ihrem Ufer, wenn

durch die beabsichtigte Maßnahme eine Beeinträchtigung für die Schifffahrt zu

erwarten ist“ eine Genehmigung des zuständigen Wasser- und Schifffahrtsamtes

(WaStrG, § 31 Abs. 2).

3.4.3 Potenzielle Konflikte mit Hochspannungs-Seekabeln

Mögliche Konflikte zwischen Unterwasserhochspannungskabeln und der Schifffahrt

sind unterschiedlichster Art und lassen sich in solche während der Kabellege- bzw.

Reparaturphase und solche, die während der Betriebsphase auftreten gliedern.

3.4.3.1 Potenzielle Konflikte während der Lege-/Reparaturphase

Während der Lege- bzw. Reparaturphase eines Unterwasserhochspannungskabels in

von Schiffen frequentierten Gebieten kann es grundsätzlich zu einer Einschränkung

der Leichtigkeit und Sicherheit des Schiffsverkehrs kommen. Das Ausmaß einer

solchen Einschränkung ist in hohem Maße abhängig von der Breite der Wasserstraße,

bzw. Fahrrinne im Bereich der Baustelle und der Frequenz der Schiffsbewegungen in

diesem Gebiet, sowie von der Dauer der Verlegearbeiten.

Konkret besteht die Einschränkung für einzelne Schiffe in einer Reduzierung des

Fahrwasserquerschnitts, was je nach Schiffsgröße und erforderlichem Manöver zu

einer Einschränkung der Freizügigkeit, zur Verkleinerung des Manövrierraumes, und

Einschränkungen des Tidefahrplans führen kann. Sollte die Vollsperrung einer

Fahrrinne nötig sein, würde das zur Stauung des Schiffsverkehrs führen (Litmeyer und

Giertz, 2006).

Das Raumordnungsverfahren zum Offshore-Windpark Riffgat stellte 2006 in Hinblick

auf die dortige Beeinträchtigung der Schifffahrt fest, dass Baustellen, welche je nach

Sediment, Tiefe und Strecke für einige Tage an den Kreuzungsstellen der Fahrwasser

entstehen, bei Fahrwasserbreiten von > 200 m problemlos umfahren werden können

(ML, 2006). Im Bereich verhältnismäßig enger Fahrrinnen, u.a. im Wattenmeer kann

es zu Engpässen beim Passieren des Kabellegeschiffes kommen (vgl. Harnach, 2002).

53

Diese betreffen auch kleinere Fischereifahrzeuge sowie Sportboote. Solche Boote

verfügen jedoch über geringeren Tiefgang und damit einen größeren

Manövrierspielraum. Beeinträchtigungen können auch durch die Querung stark

frequentierter Zufahrten zu den Häfen der Inseln eintreten.

Weiterhin weisen Litmeyer und Giertz (2006) auf eine zusätzliche Belastung stark

benutzter Wasserstraßen durch Baustellenverkehr hin. Zusätzlich erhöhe sich die

Unfallgefahr durch erforderliche Ausweichmanöver (Litmeyer und Giertz, 2006; Giertz,

2005).

3.4.3.2 Potenzielle Konflikte während der Betriebsphase

Konflikte in Betrieb befindlicher Seekabel mit Belangen der Schifffahrt können sich

einerseits durch die Gefahr des Aufankerns ergeben. Andererseits schränken

vorhandene Seekabel die Unterhaltungs- und mögliche Verlagerungs- bzw.

Erweiterungsmaßnahmen der Wasserstraßen ein.

Konflikte durch Ankern

Zunächst ergibt sich eine großflächige „Entwertung des Ankergrundes“ (Litmeyer und

Giertz, 2006), da die SeeSchStrO und die EmsSchO das Ankern innerhalb 300 m

beiderseits eines Kabels verbietet (s.o.; SeeSchStrO § 37 Abs. 1 bzw. EmsSchO § 27

Abs. 1). Im Notfall gilt dieses Verbot jedoch nicht. In so einem Fall kann es

vorkommen, dass ein Schiffsanker ein Kabel beschädigt oder zerreißt. Die

Ankereindringtiefe in den Boden ist dabei abhängig von Bodenart, Wassertiefe,

Schiffsgröße und Ankertyp. Gegebenenfalls ist dann vom Reeder bzw. Kapitän

Schadensersatz zu leisten (Kapitel 3.2.2 bzw. Trost, 2009). Bei kleinen Fahrzeugen

(z. B. Sportbooten) ist auch umgekehrt der Verlust des Ankergeschirrs denkbar (siehe

Trost, 2006).

Laue (2009) ergänzt:

„Eine Interaktion von Anker und Kabel beinhaltet – je nach Schiffsgröße –

immer auch eine Gefahr für das betroffene Schiff selbst (da z. B. ein Verhaken

des Ankers am Kabel auftreten kann oder das Heben des Ankers u. U.

behindert wird und der Ortswechsel des Schiffes erschwert wird) oder sich ein

Ankerverlust ergeben kann und das Schiff damit jeder Möglichkeit zum

Festmachen im freien Seeraum beraubt wird. Darüber hinaus ergeben sich

durch derlei Szenarien auch Gefahren für den umgebenden Schiffsverkehr.“

Zur Eintrittwahrscheinlichkeit eines Schadensfalles am Seekabel durch Aufankern sind

zahlreiche Risikoanalysen durchgeführt worden (siehe Christensen, 2006; GAUSS

(Hrg.) 2003a und b; Hannemann, 2006). Die ausschlaggebenden Parameter einer

solchen Analyse sind die Mächtigkeit der Überdeckung des Kabels und die

revierspezifischen Schiffsgrößenklassen (Schiffsgröße, Ankertyp und damit

54

Eindringtiefe) sowie Anzahl der Schiffsbewegungen. Als zusätzlicher Indikator lässt

sich die Zahl der revierbezogenen Schiffsunfälle werten.

Alle Studien ermitteln ein geringes Risiko der Beschädigung des Seekabels durch

Anker. Es beträgt beispielsweise im Weserrevier bei 0 m Überdeckung einmal pro 336

Jahre (Hannemann, 2006) oder für die Kabeltrasse, die Borkum West (heute: alpha-

ventus) anbinden soll einmal pro 456 Jahre (GAUSS, 2003a). Im Untersuchungsgebiet

sind größere Schiffe aufgrund ihres Tiefgangs auf die Fahrrinne angewiesen. Außerhalb

der Fahrrinne ist damit das Risiko von Kabelschäden durch große Anker sehr gering.

Konflikte durch Unterhaltungs- und Ausbauarbeiten der Wasserstraße

Die Präsenz eines Kabels innerhalb oder im Umfeld einer Wasserstraße schränkt ihre

Unterhaltungs- bzw. Ausbaumöglichkeiten ein. Innerhalb der Fahrrinne sind in der

Regel Unterhaltungsbaggerungen nötig, um ihrer Verschlickung bzw. Versandung

entgegenzuarbeiten und ihre Sohle auf der vorgegebenen Tiefe zu halten. Derartige

Nassbaggerarbeiten gefährden ein Kabel, sofern dieses nicht über ausreichende

Überdeckung verfügt. Bei der Querung einer Fahrrinne muss in diesem

Zusammenhang berücksichtigt werden, dass oft große Transportkörper

(Unterwasserdünen) solche Rinnen hinabwandern. Ein auf dem Kamm eines solchen

Transportkörpers verlegtes Kabel würde schnell freigespült (vgl. Heyer, 2006).

Konflikte durch havarierte Schiffe

Parallel zum Fahrwasser verlegte Kabel sind der Gefahr ausgesetzt, durch havarierte

Schiffe beschädigt oder zerstört zu werden. Sofern es noch möglich ist, sind havarierte

Schiffe verpflichtet, bei drohendem Sinken das Fahrwasser zu verlassen (SeeSchStrO

§ 37 Abs. 1 bzw. EmsSchO § 27 Abs. 1). Da sie damit gegebenenfalls auf der

Böschung bzw. den Seitenbereichen eines Fahrwassers abgesetzt werden, besteht in

Bezug auf verlegte Kabel die Möglichkeit einer Beschädigung, insbesondere wenn

keine oder eine zu geringe Bodenüberdeckung vorhanden ist.

Die Eintrittwahrscheinlichkeit einer Beschädigung durch ein havariertes Schiff unter

Berücksichtigung der Eintrittswahrscheinlich einer Beschädigung durch Ankern

plausibler Weise als gering angenommen werden. Weiterführende standortspezifische

Untersuchungen wären hier allerdings stets notwendig.

Fahrrinnenverlagerung

Parallel zum Fahrwasser verlegte Kabel setzten auch einer Anpassung oder

Erweiterung der Fahrrinne Grenzen. Im Extremfall kann durch morphodynamische

Vorgänge die Verlagerung von Abschnitten des Fahrwassers erforderlich werden (vgl.

Kapitel 4.2.1: Begriff der „morphologischen Rinne“ nach Laue, 2006).

55

3.4.4 Verminderungsmaßnahmen

Maßnahmen zur Verminderung oder Vermeidung eines Konfliktes zwischen Belangen

der Schifffahrt und Hochspannungs-Seekabeln lassen sich in solche, die für Verlege-

bzw. einer möglichen Reparaturphase und solche, die für die Betriebsphase relevant

sind gliedern.

Verminderungsmaßnahmen in der Lege-/Reparaturphase

Konflikte während der Lege- oder Reparaturphase von Hochspannungs-Seekabeln mit

Belangen der Schifffahrt lassen sich einerseits durch möglichst geringe räumliche

Überschneidung und andererseits durch möglichst geringe zeitliche Ausdehnung sowie

durch die Wahl eines geeignete Bauverfahrens und der einzusetzenden Baugeräte

begrenzen.

Um die räumliche Überschneidung von Seekabelrouten mit durch die Schifffahrt

beanspruchten Gebieten möglichst gering zu halten, sollten Kabel möglichst außerhalb

der in Abschnitt 3.4.1 beschriebenen Räume geplant werden. In horizontaler

Dimension ist allerdings nahezu der gesamte Untersuchungsraum dieser Studie von

den WSD als „kabelfreie Zone“ deklariert worden.

Müssen Kabeltrassen Schifffahrtswege kreuzen, dann fordern Litmeyer und Giertz

(2006) mit Bezug auf die Lege- und mögliche Reparaturphasen:

Mindestens die halbe „Fahrwasserbreite“ ist freizuhalten

Querung auf dem kürzesten Wege (senkrecht zum Fahrweg)

Verlegeverfahren, die die Schifffahrt nicht behindern und/oder gefährden

Verkehrssicherungsmaßnahmen

Bezeichnung der Baustelle

Bereitstellung geeigneter Verkehrssicherungsfahrzeuge

Nach Aussagen von Meyerjürgens (2009) lässt sich eine möglichst kurze

Beeinträchtigung des Schiffsverkehrs durch vergleichsweise hohe

Verlegegeschwindigkeiten mittels Einsatz eines Remotely Operated Vehicles (ROV)

erreichen. Dabei ließe sich auch eine kurzfristige Räumung des Fahrwassers

durchführen.

Verminderungsmaßnahmen in der Betriebsphase

Theoretisch ließen sich alle in der Betriebsphase eines Kabels möglichen Konflikte

durch eine ausreichende Trenchtiefe (jenseits der größtmöglichen Ankereindringtiefe

unter Einbezug der Baggertoleranz bei Unterhaltungs- und Ausbauarbeiten)

vermeiden. Praktisch ist das aber nicht in jedem Fall technisch realisierbar (vgl.

Ausführungen in Abschnitt 2.3).

Damit ein Seekabel nicht freigespült wird und um die Unterhaltungsmaßnahmen und

Ausbaumöglichkeiten einer Wasserstraße nicht zu gefährden, sollte es weder im

56

Sohlenbereich der Fahrrinne noch in dem Bereich, in dem morphodynamische

Verlagerungen der Fahrrinne stattfinden können, verlegt werden (vgl. Heyer, 2006).

Um ein Seekabel gegen Ankereinwirkung zu schützen, muss eine ausreichende

Überdeckung gegeben sein. Kann dies nicht durch eine entsprechende tiefes Verlegen

erreicht werden, so kann die Überdeckung ggf. durch Steinschüttungen gewährleistet

werden.

Unter anderem De la Motte (2006) und Meyerjürgens (2009) geben in diesem

Zusammenhang zu bedenken, dass eine tiefe Einbettung eines Kabels zwar Schäden

durch Ankereinwirkung entgegenwirkt, die Reparatur eines solchen Kabels jedoch

signifikant länger dauert. Die sinnvolle Grabentiefe eines Seekabels muss also in

Abwägung der Wahrscheinlichkeit eines Schadenfalles insbesondere durch

Ankereinwirkung und der entsprechenden Reparaturzeiten und damit verbundenen

Beeinträchtigungen der Schifffahrt und Kosten erfolgen.

3.5 Kabeltrasse, Pipeline

3.5.1 Räumlicher Anspruch

Neben den zu erwartenden Kabeltrassen zur Anbindung der Offshore-Windenergie

liegen auf unterschiedlichen Trassen Kommunikations-, und Energiekabel, sowie

Rohstoffleitungen / Pipelines in Norddeutschen Küstenmeer. Tabelle 7 in Anhang B

gibt einen Überblick zu den verwendeten Datensätzen zur Darstellung bestehender

und geplanter Kabeltrassen und Pipelines. In Karte D-3, Karte D-10 und Karte

D-17 sind die Kabeltrassen im Untersuchungsgebiet dargestellt.

In Elbe- und Wesermündung gibt es bisher weder Kabeltrassen noch Pipelines. Durch

die Jade ist die Netzanbindung des Offshore-Windparks „Nordergründe“ geplant.

Entlang des westlichen, niederländischen Emsufers führt das NorNed-Seekabel, ein

450 kV- Gleichstromkabel. Das NorNed-Seekabel ist im Bezug auf ursprüngliche

Bedenken bzgl. der morphologischen Stabilität im niederländischen Emsufer ein

positives Beispiel für eine erfolgreiche Kabellegung in einem Flussmündungsbereich.

Der Realisierung des NorNed-Seekabels setzten allerdings umfangreiche und

detaillierte standordspezifischen Untersuchungen voraus.

Die Kreuzung der bestehenden aktiven und inaktiven Kabel und Leitungen bedeutet

einen erhöhten Arbeitsaufwand, und eine zeitliche Verlängerung der von der Baustelle

ausgehenden Beeinträchtigungen. Es ist mit finanziellen Zusatzbelastungen in

Abhängigkeit der Anzahl und Art zu kreuzender Trassen zu rechnen.

„Bei Beachtung der technischen Regeln und rechtzeitiger Abstimmung mit den

Unternehmen bzw. Betreibern sind jedoch keine Beeinträchtigungen der

bestehenden Leitungen zu erwarten.“ (ML, 2006)

57

3.5.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

Im Jahr 2008 bestehen zwei Kabeltrassen zur Anbindung von OWPs im norddeutschen

Küstenmeer wobei es sich um die genehmigte Einzelfalllösung der Netzanbindung des

OWP Nordergründe in der Außenjade, sowie um die Norderney-Trasse handelt, die

von 3.000 MW bis zu 3.500 MW Kapazität aufweist (neue energie, 2007 und MU,

2009) – dies entspricht voraussichtlich der Leistung von 9 OWPs – und zunächst den

Strom aus dem OWP Borkum-West der Firma PROKON Nord Energiesysteme abführt.

Die Norderney-Trasse dient der Anbindung der in der Pilotphase gebauten OWPs an

den Netzknoten Diele (LK Leer) und wird in den kommenden Jahren mehrere Kabel

gebündelt aufnehmen (ML, 2008b). Ein weiteres Kabel zur Anbindung des Offshore-

Windparks Riffgat für die Erprobung der Windenergienutzung auf See (ENOVA

Energieanlagen GmbH), ebenfalls im Küstenmeer des Landes Niedersachsen, ist durch

die Osterems geplant.

Im Jahr 2008 ist eine ROV zur Netzanbindung des OWP Riffgat positiv abgeschlossen

und hinzukommt, dass die Anbindung der innerhalb der 12 sm Zone liegenden OWPs

geprüft wird (ML, 2005). Dies betrifft derzeit die OWPs Riffgat und Nordergründe,

sowie für Projekte die in Zukunft möglicherweise in den von Niedersachsen bis zum

31.12.2010 im Raumordnungsplan ausgezeichneten Eignungszonen für die Offshore-

Windenergie innerhalb der 12 sm Zone gebaut werden könnten. Der Projektbetreiber

Enova Energieanlagen GmbH hat nach der landesplanerischen Feststellung der

Osterems Trasse seit 2008 die Möglichkeit die zur Projektumsetzung notwendigen

Genehmigungsverfahren (soweit bekannt schifffahrtspolizeirechtlich, wasserbaulich,

Nationalparkbefreiung und FFH-Verträglichkeitsprüfung) einzuleiten.

Bis zum Jahr 2010 beabsichtigt das Land Niedersachsen eine Novellierung des

Landesraumordnungsprogramms (LROP), in der unter anderem eine weitere Trasse für

den gebündelten Anschluss der in der Ausbauphase entstehenden OWPs (bis zu 5000

MW) ausgezeichnet werden soll. (ABB, 2009)

„In der Bekanntmachung der Planungsabsichten (Ministerialblatt vom

4.5.2005) hat Niedersachsen dazu u. a. angekündigt, dass für die Abführung

der bis 2015 zu erwartenden Energie aus dem Offshore-Windparks eine neue

Trasse zur Querung der 12 Seemeilenzone und zur weiteren Abführung des

Stromes an Land bestimmt werden soll.“ (ML, 2005)

Bei der Suche nach Möglichkeiten, die Offshore Energie an Land und in die

Verbrauchszentren zu leiten gelten in der Raumordnung folgende Prinzipien: Eingriffe

in den Naturhaushalt müssen minimiert werden, vorhandene Infrastrukturen sind

nachhaltig zu nutzen und technisch und wirtschaftlich optimierte Lösungen müssen

gefunden werden. Die Raumplaner stellten jedoch 2008 fest:

58

„[…] es [ist] derzeit noch nicht möglich, eine Trasse durch die 12-Seemeilen-

Zone räumlich konkret festzulegen.“ (ML, 2008)

Durch die Norderney Trasse herrschen zwar momentan noch vor der Küste

Niedersachsens hervorragende Bedingung für die Entwicklung neuer Windparks mit

Anschluss an den Netzknotenpunkt Diele. Es wird aber gleichzeitig deutlich, dass die

zeitnahe Festlegung einer zusätzlichen Trasse für den weiteren Ausbau der Offshore-

Windenergie in der deutschen AWZ der Nordsee von zentraler Bedeutung bleibt. Die in

der vorliegenden Studie durchgeführten Untersuchungen für die Verlegung von

Seekabeln in den Flussmündungsbereichen von Elbe, Weser, Jade und Ems könnten

die Erarbeitung eines alternativen Konzepts für die Netzanbindung unterstützen.

Abschließend bleibt festzuhalten, dass es im Gegensatz zu Belangen des

Naturschutzes oder der Schifffahrt keine Vorrang- oder Vorbehaltsgebiete für

Kabeltrassen im Untersuchungsgebiet gibt.

3.5.3 Kabelkonflikte

Grundsätzlich können Pipelines und Seekabel durch bauliche technische Maßnahmen

von anderen Kabeln gekreuzt werden. Bei einem Parallelverlauf ist die Genauigkeit,

mit der die Position des bereits im Boden befindlichen Kabels dokumentiert ist,

entscheidend. Mindestabstände zwischen Kabeln dienen der Konfliktminderung in der

Bau- und Rückbauphase.

Im Untersuchungsgebiet sind derartige Maßnahmen (mit Ausnahme bei der geplanten

Netzanbindung von „Nordergründe“) nicht nötig.

3.5.4 Verminderungsmaßnahmen

Konflikte zwischen Kabeln werden durch Mindestabstände und eine Koordination

während der Bauphase gemindert.

3.6 Küstenschutz und Wasserbau

3.6.1 Räumlicher Anspruch

Küstenschutz und wasserbauliche Maßnahmen umfassen eine Vielzahl anthropogener

Eingriffe im Untersuchungsgebiet. Die räumlichen Ansprüche von beispielsweise

Buhnen, Leitdämmen und Fahrwasserunterhaltungsmaßnahmen unterscheiden sich

stark. Eine Prognose der Entwicklung der Umgebung derartiger Wasserbauwerke ist

äußerst komplex und wird teilweise mit numerischen Modellen unternommen (vgl.

Kapitel 4). Es besteht jedoch kein einheitliches Modell in dem die Nutzung und der

Schutz (Erhalt) der Küste durch den Menschen für das norddeutsche Küstenmeer

zusammenhängend simuliert werden.

Die Wasserbauwerke im Jadeästuar sind soweit bekannt in keinem

Raumordnungsverfahren genauer auf ihre Vereinbarkeit mit einer Trasse untersucht

59

worden. Mögliche Nutzungskonkurrenzen können daher nur anhand der im

Küstenbereich um Borkum bekannten Raumordnungsverfahren beschrieben werden.

Eine kartographische Darstellung der Küstenschutz- und Wasserbaulichen Maßnahmen

ist in Karte D-4, Karte D-11 und Karte D-18 dargestellt.

Vor Borkum liegen im Untersuchungsgebiet Klappstellen und Unterwasserbuhnen (ROV

Borkum-West, 2002). Hier ist aus Gründen des Küstenschutzes ein Eingriff in die

Sedimentdynamik kritisch zu beurteilen.

„Die empfindlichen Unterwasserbuhnen vor Borkum reichen mit ihren

Schüttkegeln an der schmalsten Stelle noch näher [als 300 m] an das betonnte

Fahrwasser heran. Im Bereich der Sandplaten nordwestlich Borkum muss die

Trasse ggf. an die Morphologie des Seebodens angepasst werden, da in

tidebeeinflussenden Flachwasserzonen der Seegaten erhebliche nautische und

sicherheitstechnische Probleme bestehen. Wie die nähere Prüfung im Verlauf

des Raumordnungsverfahrens ergeben hat, erhöht sich wegen der starken

morphologischen Veränderungen in verschiedenen Abschnitten die erforderliche

Verlegetiefe auf 5 m und mehr im Boden. Solche Verlegetiefen setzen im

ersten Arbeitsschritt die Baggerung eines hinreichend breiten Grabens mit

flachen Böschungen voraus, in die dann der Spülschlitten in einem weiteren

Arbeitsgang die Verlegrinne einarbeitet.“ (ROV Borkum-West, 2002)

Wasserbauliche Küstenschutzmaßnahmen wie Buhnen und stromregulierende

Leitdämmen liegen in morphologisch dynamischen Bereichen. Vor Buhnen kommt es

häufig zu Auskolkungen. Die Umgebung solcher Bauwerke ist in der Regel als

morphodynamisch sensibler Bereich anzusehen.

3.6.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

Küstenschutzbauwerke und wasserbauliche Maßnahmen im Bereich der

Bundeswasserstraßen unterliegen der Planfeststellung. Die Realisierung zukünftiger

Bauvorhaben hängt vom Planermessen der Behörde ab. Wie im Fall der

Fahrrinnenanpassung an Unter- und Außenelbe (beantragt 2007) deutlich wird, kann

es hierbei durch Einwände von Naturschutzverbänden zu Veränderungen der

Bauvorhaben kommen.

Die Fahrwässer werden an die morphologischen Veränderungen der Ästuare und an

die Anforderungen, insbesondere den zunehmenden Tiefgang, der Schifffahrt

angepasst. Dies geschieht beispielsweise durch den Ausbau der Fahrrinne. Mit den

Baumaßnahmen sind erhebliche Sedimentumlagerungen verbunden, die im gesamten

Flussmündungsbereich entlang der Wasserstraßen eine hohe anthropogene Dynamik

des Flussbettes bedeuten.

60

3.6.3 Kabelkonflikte

Arbeiten an der Fahrrinne müssen mit Arbeiten an Kabeltrassen koordiniert werden,

da bei einer zeitlichen und/oder räumlichen Überschneidung von Baustellen in

Interessengebieten der Schifffahrt mit zusätzlichen Risiken gerechnet werden muss.

In Folge von Baumaßnahmen wird vor Kolkbildung gewarnt (ROV Borkum-West,

2002). Diese können die Topologie im Bereich der Kabeltrasse verändern und in

Abhängigkeit der Umweltbedingungen die Lagerungstiefe der Kabel beeinflussen.

Sowohl Reparaturen und Unterhaltungsmaßnahmen an Seekabeln, als auch andere

Wasserbaumaßnahmen sind zeitlich nur begrenzt planbar. Eine Maßnahme kann in

Folge umweltbedingter morphologischer Umlagerungen spontan erforderlich werden.

In Bereichen hoher Dynamik kann auch eine laufende Neuüberdeckung der Kabel

erforderlich werden. Daher besteht das Risiko der Überschneidung mit

Wasserbaumaßnahmen.

3.6.4 Verminderungsmaßnahmen

In Anbetracht des vergleichbar hohen Konfliktpotenzials zwischen

Wasserbaumaßnahmen, Küstenschutz und Trassenbau, das mit einem Trassenkorridor

innerhalb und/oder entlang der Wasserstraßen verbunden ist, haben sich in der

Vergangenheit die Trenchtiefe und das Verlegungsverfahren als entscheidend

herausgestellt.

Im Fall der Borkum West Anbindung beurteilte die Forschungsstelle Küste (ROV

Borkum-West, 2002) welche Trenchtiefe bautechnisch machbar und zugleich unter

den starken morphologischen Veränderungen angemessen ist. In Teilen der

Westerems beträgt diese 5 m und mehr. Grundsätzlich müssen Kabel in den Ästuaren

voraussichtlich tiefer gelegt werden als in den Verkehrtrennungsgebieten und

Küstenverkehrszonen.

Da Buhnen und Küstenschutzbauwerke häufig mit Kolkbildung und Schüttkegelbildung

zusammen fallen, muss eine Kabeltrasse in ausreichendem Abstand geführt werden,

um eine Gefährdung der Bauwerke auszuschließen. Alternativ können die Bereiche im

HDD Verfahren untertunnelt werden (vgl. Kapitel 2), wobei die Destabilisierung der

Küstenschutzbauwerke durch Kabel ausgeschlossen wird und die stabilisierende

Wirkung der Buhnen auf die Küste sich positiv auf die permanente Überdeckung des

Kabels auswirken kann.

61

3.7 Seehäfen

3.7.1 Räumlicher Anspruch

Die Seehäfen werden in Ems und Jade im Folgenden detaillierter beschrieben, da sich

in den Ästuaren dieser Flüsse, wie in Kapitel 7 ausgeführt werden wird,

morphodynamisch besser geeignete Gebiete zur Ausweisung von Trassenkorridoren

befinden als in der Elbe. Die räumliche Verortung der entsprechenden Seehäfen ist in

Karte D-5, Karte D-12 und Karte D-19 hochauflösend dargestellt.

Das Land Niedersachsen ist im Untersuchungsgebiet durch eine Vielzahl von

Inselhäfen charakterisiert: Baltrum, Bensersiel, Borkum, Emden, Harlesiel, Juist,

Langeoog, Neßmersiel, Neuharlingersiel, Norddeich, Norderney, Spiekeroog,

Wangerooge. Diese Häfen sind für die Inselversorgung von großer Bedeutung (MW,

2007). In Einzelfällen muss der Inselverkehr beim Bau von Kabeltrassen mit der

Wanderbaustelle abgestimmt werden.

Das Gebiet des ehemaligen Spülfeldes „Rysumer Nacken“ bei Emden ist ein

potenzielles Erweiterungsgebiet für den Hafen Emden. Das Areal eignet sich zur

Anlage eines Vorhafens mit einer Tiefe von 12,5 m unter Seekartennull (SKN). Im

vereinfachten ROV zur Anbindung des OWP Borkum West wurde 2002 bereits

festegestellt, das ein Trassenverlauf dieses potenzielle Hafengebiet umgehen muss

(ROV Borkum-West, 2002).

Der JadeWeserPort in Wilhelmshaven wächst derzeit stark und ein neuer Container-

Terminal wird ab 2010 Großcontainerschiffen zur Be- und Entladung dienen (MW,

2007). In Stade-Bützfleth wird derzeit ebenfalls der Hafen ausgebaut, 2009 soll ein

neuer Terminal fertig gestellt werden (MW, 2007). Die niedersächsischen Seehäfen

Brake, Papenburg, Leer, Oldenburg und Nordenham werden in diesem

Forschungsvorhaben nicht genauer untersucht, da sie landeinwärts von möglichen

Anlandungspunkten der Kabeltrassen zur Anbindung der OWPs in der Nordsee liegen.

3.7.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

Durch die Seeschifffahrt auf Elbe, Weser, Ems und Jade (Wilhelmshaven) sind Teile

des Untersuchungsgebietes besonders geeignet für die Ansiedlung hafenorientierter

Industrie.

„Die in Stade, Cuxhaven, Loxstedt bei Bremerhaven, Wilhelmshaven und

Emden in der zeichnerischen Darstellung […] festgelegten großflächigen

"Vorranggebiete hafenorientierte wirtschaftliche Anlagen" sind für eine künftige

Wirtschaftsentwicklung des Landes in diesen küstennahen Bereichen von

herausragender Bedeutung und von anderen, diesem Ziel entgegenstehenden

Nutzungen freizuhalten.“ (ML, 2008b)

62

Die prioritären Gebiete zur Entwicklung hafenorientierter Industrie (siehe Karte D-5,

Karte D-12 und Karte D-19) werden in den kommenden Jahren von Baumaßnahmen

betroffen sein, die auch die Wassertiefe und Sedimentlagerung beeinflussen können.

Daher scheinen diese Gebiete nicht für die Verlegung von Seekabeln geeignet. Eine

Anlandung des Kabels seewärts (im Bezug auf das Ästuar) der

Hafenentwicklungsgebiete oder eine Trassenführung unter Vermeidung dieser Gebiete

ist vorzuziehen.

3.7.3 Kabelkonflikte

Gebiete der Hafenentwicklung werden umgangen, daher kommt es zu keinen primären

Konflikten. In Folge der Baumaßnahmen kann es zu veränderten Sedimenttransporten

in der Umgebung der Anlagen kommen. Sie sind, vergleichbar den wasserbaulichen

Maßnahmen über den Untersuchungszeitraum, nicht prognostizierbar.

3.7.4 Verminderungsmaßnahmen

Ein Abstand zu den prioritären Gebieten der Hafenentwicklung und die technisch –

wasserbauliche Lösung von einzelnen Berührungspunkten dieser Nutzungskonkurrenz

kann zur Vermeidung und Verminderung von möglichen Konflikten führen. Die

Untertunnelung von Konfliktgebieten kann eine Lösung sein.

3.8 Rohstoff-Gewinnung

3.8.1 Räumlicher Anspruch

Die Suche und Förderung von volkswirtschaftlich bedeutenden Bodenschätzen wie z.B.

Kohlenwasserstoffe, Stein- und Braunkohle oder Kali- und Steinsalze unterliegt in der

Bundesrepublik Deutschland den Vorschriften des Bundesberggesetzes (BBergG). Es

werden dabei "bergfreie" und "grundeigene" Bodenschätze unterschieden.

Grundeigene Bodenschätze stehen im Eigentum des Grundeigentümers, bergfreie

Bodenschätze dagegen sind nicht Teil des Grundstückeigentums.

Basierend auf den bergbaulichen Karten sind in Karte D-6, Karte D-13 und Karte

D-20 die Erlaubnisse und Bewilligungen in den Ästuaren hochauflösend dargestellt.

In der Ems handelt es sich um drei bewilligte Erdgasfördergebiete (Karte D-6):

1. Bewilligung: Juist-Emsmündung

Bodenschätze: Erdgas Berechtsamsakte: B20010 Feldgröße (km²)

Rechtsinhaber: GDF SUEZ E&P DEUTSCHLAND GMBH Befristung bis zum:

22.11.2007

2. Bewilligung: Groothusen-Emshörn

Bodenschätze: Erdgas Berechtsamsakte: B 20024 Feldgröße (km²): 12,7

Rechtsinhaber: BEB Erdgas und Erdöl GmbH Befristung bis zum: 03.09.2011

63

3. Bewilligung: Groothusen I-Erweiterung

Bodenschätze: Erdgas Berechtsamsakte: B 20024 V Feldgröße (km²): 34,6937

Rechtsinhaber: BEB Erdgas und Erdöl GmbH Befristung bis zum: 31.05.2011

und ein großes Gebiet in welchem die Erlaubnis zur Förderung von

Kohlenwasserstoffen erteilt ist.

1. Erlaubnis: Krummhörn

Bodenschätze: Kohlenwasserstoffe Berechtsamsakte:B01004-I Feldgröße

(km²): 466,5675 Rechtsinhaber: BEB Erdgas und Erdöl GmbH Befristung bis

zum: 30.04.2011

In der Norddeutschen Bucht im Bereich der Außenjade und des Weserästuars nördlich

von Wangerooge befinden sich vier bewilligte Sandfördergebiete (Karte D-13).

1. Bewilligung: Delphin

Bodenschätze: Sand Berechtsamsakte: Allg. 92-49-I Feldgröße (km²):9,2054

Rechtsinhaber: ReGe Hamburg Projekt-Realisierungsgesellschaft mbH

Befristung bis zum: 21.03.2017

2. Bewilligung: BREWABA 1

Bodenschätze: Sand Berechtsamsakte: Allg. 92-50-I Feldgröße (km²): 3,7412

Rechtsinhaber: Brewaba Wasserbaugesellschaft Bremen mbH Befristung bis

zum: 14.08.2031

3. Bewilligung: HBH 1

Bodenschätze: Sand Berechtsamsakte: Allg. 92-51 Feldgröße (km²): 6,245

Rechtsinhaber: Hansestadt Bremisches Hafenamt Befristung bis zum:

30.11.2016

4. Bewilligung: Nordsee 2

Bodenschätze: Sand Berechtsamsakte: Allg. 92-55-I Feldgröße (km²):7,4564

Rechtsinhaber: Nordsee Nassbagger- und Tiefbaugesellschaft mbH Befristung

bis zum: 14.12.2032

In der Norddeutschen Bucht im Bereich des äußeren Elbästuars befindet sich ein

bewilligtes Erdölfördergebiet (Karte D-20):

1. Bewilligung: Heide-Mittelplate I

Bodenschätze: Erdöl (Erdgas) Berechtsamsakte: B 20233 Feldgröße (km²):

123,774118 Rechtsinhaber: RWE-DEA AG Befristung bis zum: 21.12.2011

Im Küstenmeer östlich des Weserästuars wurde die Erlaubnis für ein Gebiet zur

Kohlenstoffförderung erteilt (Karte D-13):

1. Erlaubnis: Cuxhaven

Bodenschätze: Kohlenwasserstoffe Berechtsamsakte: B 20092 – IV Feldgröße

(km²): 1163,3283 Rechtsinhaber: RWE-DEA AG Befristung bis zum:

31.12.2010

64

Die oben aufgeführten Gebiete im Bereich der Ästuare sind bei der Untersuchung der

Möglichkeiten zur Verlegung der Netzanbindung in den Flussmündungsbereichen zu

berücksichtigen und je nach Konfliktpotenzial (siehe Abschnitt 3.8.3) in

ausreichendem Abstand durch die Trasse zu umgehen.

3.8.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

„In der Küstenzone sollen Bodenschätze (wie Öl, Erdgas, Salz, Kies, Sand, Torf,

Klei und Ton) bei raumbedeutsamen Planungen und Maßnahmen berücksichtigt

werden, damit die Rohstoffvorkommen langfristig nutzbar bleiben. Bei

Rohstoffentnahmen in der 12-Seemeilen-Zone sind die möglichen

Auswirkungen für die Materialbilanz (Erosion, Verlandung) zu berücksichtigen,

um Beeinträchtigungen für andere Belange und Nutzungen, v.a. für den

Küstenschutz und die Schifffahrt, zu vermeiden.“ (ML, 2008b)

In der Genehmigungspraxis ist ein Mindestabstand von ca. 400 m von Gas-

Förderstellen einzuhalten, durch den bau- und betriebsbedingte Beeinträchtigungen

auf die Förderung ausgeschlossen werden können (ROV Borkum-West, 2002).

Wer bergfreie Bodenschätze aufsuchen will (Aufsuchung = Suche nach oder

Feststellung der Ausdehnung von Bodenschätzen), benötigt dazu eine Erlaubnis gemäß

§ 7 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige Behörde. Für die Länder

Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und den Festlandsockel der

Nordsee ist dies das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG). Die

Erlaubnis gewährt das Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes (Erlaubnisfeld)

Bodenschätze aufzusuchen. Das Erlaubnisfeld ist über Tage flächenmäßig begrenzt

und erstreckt sich bis in die „ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt.

Die Themenkarten „Erlaubnisse“ zeigt die aktuell vom LBEG vergebenen

Erlaubnisgebiete, unterteilt nach Erlaubnissen onshore und offshore.

Im Unterschied zu den Erlaubnissen für das Aufsuchen bergfreier Bodenschätze,

benötigt, wer diese gewinnen (abbauen) will, eine Bewilligung gemäß § 8 BBergG oder

das Bergwerkseigentum gemäß § 9 BBergG. Die Erteilung erfolgt durch die zuständige

Behörde. Für die Länder Niedersachsen, Schleswig-Holstein, Hamburg, Bremen und

den Festlandsockel der Nordsee ist dies ebenfalls das Landesamt für Bergbau, Energie

und Geologie (LBEG). Sowohl Bewilligung als auch Bergwerkseigentum gewähren das

Recht, innerhalb eines bestimmten Feldes Bodenschätze zu gewinnen.

Das Bergwerkseigentum ist darüber hinaus ein „grundstücksgleiches“ Recht, das heißt

es ist grundbuch- und beleihungsfähig. Das Feld der Bewilligung oder des

Bergwerkseigentums ist über Tage flächenmäßig begrenzt und erstreckt sich bis in die

„ewige Teufe“, also theoretisch bis zum Erdmittelpunkt.

65

3.8.3 Kabelkonflikte

In allen Gebieten, wo dem Seeboden oberflächlich Rohstoffe, wie z. B. Sand und Kies

entnommen werden sind keine sicheren Kabelrouten denkbar. Die Baggerarbeiten zur

Entnahme der Rohstoffe würden ein Seekabel freilegen und beschädigen oder

zerreißen. Gebiete, in denen dagegen die Förderung von Kohlenwasserstoffen geplant

oder durchgeführt wird, können – unter Einhaltung der Mindestabstände zu den

Förderstellen – nach entsprechender Einzelfallprüfung durchaus von Kabeltrassen

gequert werden.

3.8.4 Verminderungsmaßnahmen

Die Umgehung der Gebiete kann als grundlegende Konfliktvermeidung aufgefasst

werden.

3.9 Fischerei

3.9.1 Räumlicher Anspruch

Die Klasse Fischerei umfasst die raumplanerisch getrennt beschriebenen Bereiche

Küstenfischerei und Marikultur.

Die Küstenfischerei im Untersuchungsgebiet ist in traditionellen Familienbetrieben

organisiert. 2002 wurden 140 Kutter gezählt auf denen je zwei bis drei Personen

arbeiten. Wichtigste Zielarten sind die Nordseegarnele, Miesmuschel, Plattfische,

Seezunge, Scholle und Rundfische, insbesondere Kabeljau und Wittling (Hahne, 2004).

Jeder Fischer hat seinen angestammten Fanggrund, jedoch werden die bedeutenden

Fangplätze in den Ästuaren häufig auch von mehreren Fischern befischt. Aufgrund der

überlieferten Ortskenntnisse und traditioneller Beziehung zwischen Fischer und

Fangrund ist ein Gebietsverlust für den Fischer schwerwiegend, insbesondere auch

aufgrund der Tatsache dass keine Ausweichmöglichkeiten in den stark genutzten

Küstengewässern bestehen. (Hahne, 2004)

Wirtschaftlich hat die Fischerei in der Volkswirtschaft Niedersachsen einen Anteil von

0,06% an der Wertschöpfung (2004) (Hahne, 2004). Dem steht ein

Beschäftigungsanteil von 0,05% gegenüber (2004) (Hahne, 2004), die

Arbeitsplatzeffekte sind gering, da arbeitsintensive Verarbeitungsstufen im Ausland zu

Buche schlagen. Derzeit nicht genau quantifiziert, aber für die Landesentwicklung

wichtig, sind die zwischen der Fischerei und dem Tourismus bestehenden Synergien.

Geographisch ist das Gebiet der Schollenbox, ein Plattfisch-Aufwuchsgebiet von

Bedeutung, dass an der 3 sm Grenze beginnt und bis in die AWZ vor der deutschen

Nordseeküste hineinreicht.

„Dieses Schutzgebiet [Schollenbox] begünstigt die Küstenfischer, die daher

auch die Ausweisung der niedersächsischen Teilfläche als fischereiliches

Vorranggebiet fordern.“ (Hahne, 2004)

66

Abbildung 19: Baumkurrenkutter der Fischereiwirtschaft im Küstenmeer (Ecomare, 2009)

Die Marikultur im Norddeutschen Küstengebiet umfasst Miesmuschelkulturflächen.

Diese liegen östlich des Emsfahrwassers im Bereich des Küstenmeers zwischen den

Inseln Borkum, Memmert, Juist, und weiter östlich zwischen Langeoog, Spiekeroog,

sowie Mellum (im Bereich der Jade) und dem Festland.

Die Küstenfischer sind nicht Eigentümer, sie haben keine Befugnis, bestimmte Gebiete

ausschließlich zu nutzen. Mit Ausnahme der Muschelfischerei gibt es keine gesicherten

Nutzungsrechte (Hahne, 2004). Im norddeutschen Küstenmeer gibt es keine

ausschließlich der Fischerei vorbehaltenen oder durch sie allein genutzten Flächen.

Die Einschränkungen des Sektors durch parallele Nutzungen und die Entwicklung

bereits bestehender Konkurrenzen (Baggergutmanagement, Schifffahrt) scheint mehr

Gewicht zu haben als die durch einen Trassenkorridor entstehenden Störungen. Dies

hängt mit dem zeitlich und räumlich begrenzten Einflusses der Trassen in der Bau-

bzw. Reparaturphase auf die Fischerei zusammen. (ML, 2008b)

Die Karte D-7, Karte D-14 und Karte D-21 zeigen die bedeutsamen Gebiet für die

Fischerei und Marikulturflächen im Untersuchungsgebiet.

3.9.2 Status in der Raumplanung/Gesetzlicher Rahmen

In Bezug auf den Sektor sind keine gesetzlich bindenden Planungsvorschriften

bekannt. Der FAO-Verhaltenskodex für verantwortungsvolle Fischerei ist global von

Bedeutung für die Fischer und auf europäischer Ebene besteht eine Gemeinsame

Fischereipolitik (GFP). Beide Regelwerke / Institutionen äußern sich durch Richtlinien

bzw. Fangbeschränkungen die zum verantwortungsvollen Umgang mit marinen

Ressourcen bestimmt sind und haben somit keinen Einfluss auf die Bewertung der

Nutzungsklasse im Kontext dieser Untersuchung (Hahne, 2004).

Trotz der Forderungen der Fischer finden sich im LROP und den Ergänzungen zum

LROP von Niedersachsen und auch in den Dokumenten des integrierten

Küstenzonenmanagements (siehe hierzu auch Abschnitt 3.2) keine Hinweise auf eine

Auszeichnung von Vorranggebieten (Hahne, 2004). Dies ist auf die schwache Position

der Fischerei in der Raumplanung zurückzuführen (Brandt, 2008). Die Verordnung zur

Änderungen des Landes-Raumordnungsprogramm Niedersachsen vom 21. Januar

2008 empfiehlt lediglich in Bezug auf die Küstenfischerei in der Schollenbox,

heimatnahen Fanggebieten der Garnelenfischerei und der Muschelkulturflächen

Einschränkungen zu vermeiden (ML, 2008b).

67

In Zukunft sollen die Belange der Fischer mit dem Ziel der Förderung einer

nachhaltigen Entwicklung der Branche verstärkt durch eine Festlegung im Landes-

Raumordnungsprogramm berücksichtigt werden (ML, 2008b). Inwieweit dies

geschehen wird ist fragwürdig, da aus Gründen der Flottenüberalterung, steigender

Brennstoffpreise und mangelnden Nachwuchses an Arbeitskräften tendenziell ein

Rückgang der Küstenfischerei prognostiziert werden kann (Brandt, 2008).

Marikulturflächen sind laut Verordnung zur Änderung der Verordnung über das

Landes-Raumordnungsprogramm in der Planung zu berücksichtigen.

3.9.3 Kabelkonflikte

Neben Raumanspruch, wirtschaftlichen und gesetzlichen Rahmenbedingungen der

Küstenfischerei ist ihre technische Umsetzung im Rahmen des Forschungsvorhabens

bedeutsam um Konflikte mit Kabeltrassen zu erörtern.

Es werden die in Abbildung 19 dargestellten Grundschleppnetze, sog. Baumkurren,

eingesetzt um Plattfische wie z. B. Schollen, Seezungen, und Nordseegarnelen zu

fangen. Das bis zu mehreren Tonnen schwere Geschirr wird über den Grund gezogen,

wobei an der Unterseite der Kurre Ketten angebracht sind, die die Fische

aufscheuchen. Die sog. Weckerketten dringen bis ca. 10 cm tief in das Sediment ein

(Kraus, 2009), die Größe der Kurren ist durch die gesetzliche Beschränkung der

Antriebsleistung der Fahrzeuge auf max. 221 kW begrenzt. Da die Kabel in der Regel

eingespült werden und wesentlich (Faktor 10) tiefer im Sediment liegen besteht kein

Konflikt mit der Küstenfischerei in der Betriebsphase der Kabel. Im Bereich der

Kabeltrassen gilt für die Küstenfischerei die gleiche Gesetzgebung wie für den

Schiffsverkehr: verkehrsrechtliches Fischereiverbot. In den Flussmündungen werden

auch Miesmuscheln mit Dedgen gefischt, die ebenfall einige cm tief in das Sediment

eindringen (Ruth, 2009).

Vor Anker wird mit Hamen gefischt, deren Prinzip in Abbildung 20 dargestellt ist. Das

Hamenfahrzeug liegt dabei mehrere Stunden vor Anker. Hamenfischerei geschieht

außerhalb des Fahrwasser im Bereich der Elbe. Neben den ausgezeichneten

Redeplätzen nutzt die Fischerei Ankerplätze während Ruhepausen, diese liegen in

durch Sandbänke oder Inseln vor Seegang geschützten Gebieten (Ruth, 2009).

Abbildung 20: Hamenfischrei vor Anker (Elbe)

68

Die Sedimentaufwirbelung während der Bauphase, insbesondere in tonigen Lagen hat

negativen Einfluss auf die Marikulturflächen, wobei die Auswirkungen im Einzelnen

nicht näher erforscht sind. Es kann in Abhängigkeit von Schadstoffbelastung des

Sediments, Dauer der Exposition, Intensität der Trübung zu Belastung, verringerter

Wachstumsleistung oder sogar zum Absterben der Muscheln kommen (Ruth, 2009). In

Fällen der Trassenführung durch oder nahe Marikulturflächen scheint daher eine

genaue Dokumentation angebracht.

Die Wanderbaustelle muss von der Fischereischifffahrt umfahren werden und schränkt

diese somit zeitweise ein. Die Dauer der Bauphase in den Fanggebieten ist somit

entscheidend.

In der Betriebsphase sind keine Einflüsse auf die Fischerei und Marikultur bekannt. Für

die in Abbildung 20 dargestellte Hamenfischerei kann eine im Zuge der

Trassenführung entstehende Ankerverbotszone in der direkten Umgebung des Kabels

zu einer Einschränkung führen. Hamenfischerei ist nur im Bereich der Elbmündung

bekannt (Ruth, 2009). Die Hauptsorge der Fischer ist ein Verbot der Bodenfischerei im

Trassen-Bereich, dem zu Folge Fanggebietsverluste entstünden. (Hahne, 2004)

Im ROV der Riffgat Kabeltrassen wurde die Anzahl der Trassenkilometer im Sublitoral

zu Einstufung des Konfliktpotentials Fischerei / Kabeltrasse herangezogen, da diese für

die Länge der Bauphase in befischten Gewässern und somit die Beeinträchtigung der

Fischerei ausschlaggebend sind. In der Betriebsphase sind laut ROV keine

Auswirkungen auf die Belange der Fischerei zu erwarten (ML, 2006).

Das vereinfachte ROV zur Anbindung des OWP Borkum-West (ROV Borkum-West,

2002) stellt fest, dass in den Sommermonaten vornehmlich die Priele der Watten,

sowie im Frühjahr und späten Herbst hingegen die tieferen Bereiche vor den Inseln

befischt werden (ROV Borkum-West, 2002).

3.9.4 Verminderungsmaßnahmen

Eine geeignete zeitliche Abstimmung der Bauphase kann zu einer Minderung der

Nutzungskonflikte Fischereiwirtschaft / Trassenbau führen und sollte daher angestrebt

werden.

69

3.10 Zwischenfazit

Nutzungskonkurrenzen können nicht pauschal gegeneinander aufgewogen werden. Es

gibt keine einheitliche Bewertungsgrundlage, anhand derer Nutzungskonflikte

entsprechend ihrer Bedeutung klassifiziert werden können. Die Abwägung und

Bewertung von räumlichen Nutzungskonflikten erfordert stets eine

Einzelfallbetrachtung.

Demzufolge lassen sich auch räumlich manifestierte Nutzungskonkurrenzen nicht

klassifizieren, um daraus grundsätzlich geeignete Gebiete oder Ausschlussgebiete für

Trassenkorridore von Hochspannungs-Seekabeln abzuleiten. Die begründeten

Einschätzungen des Konfliktpotenzials möglicher Trassenkorridore mit anderen

Nutzungen des Raumes werden im Folgenden zusammengefasst und Empfehlungen

für die Einzelfallbetrachtung gegeben.

Den Nationalparks, Natura2000-Gebieten und Seeschifffahrtsstraßen im

niedersächsischen Küstenmeer werden im LROP der niedersächsischen Raumplanung

Vorrangstatus zugewiesen (vgl. ML 2008 a). Damit sind andere, mit den Schutzzielen

unvereibare, Nutzungen dieser Flächen grundsätzlich ausgeschlossen (vgl. NROG,

2007). Die Querung dieser Gebiete mit einer Kabeltrasse sollte deshalb soweit wie

möglich nicht in Betracht gezogen, und im Ausnahmefall auf das Mininum reduziert

werden.

Zeitlich unbefristete Nutzungskonkurrenzen zu Hochspannungskabeln stellen

Naturschutz,

Schifffahrt und

Rohstoffgewinnung

dar.

Ein Eingriff wie die Verlegung von Seekabeln ist mit den Schutzzielen der

Nationalparks nicht vereinbar und kann ausschließlich über die Befreiung von den

Verboten der Nationalparkgesetze erreicht werden. In Natura2000-Gebieten, die sich

nicht mit den Nationalparks decken, ist im Einzelfall zu prüfen, ob ein Zielkonflikt

vorliegt.

Die Schifffahrt repräsentiert eine Anzahl von komplexen räumlichen

Nutzungskonflikten mit möglichen Trassenkorridoren. Temporäre Konflikte können im

Fahrwasser während des Kabellegens auftreten. Das Konfliktpotenzial im

Zusammenhang mit der Unterhaltung und Erweiterung der Fahrrinne (siehe Abschnitt

3.4) besteht während der gesamten Betriebsdauer eines Trassenkorridors. Sowohl

dem Konfliktpotenzial mit Vorraussetzungen für die Unterhaltung als auch für eine

mögliche Erweiterung von Fahrrinnen sind aber nur vage Raumdefinitionen zugeordnet

(siehe u.a. „morphologische Rinne“, Abschnitt 3.4.1).

70

Die durch die natürliche Morphodynamik veränderlichen Raumansprüche der

Schifffahrt repräsentieren auch gleichzeitig Risikoräume für den Betrieb von

Seekabeln. In Räumen hoher Morphodynamik besteht also ein hohes Risiko, dass

Kabel streckenweise unterspült werden. Auf den dabei entstehenden sogenannten

‚free span’ wirken hohe dynamische Kräfte, die ein Kabel zerstören können – es sei

denn das Kabel wird auf diese zusätzlichen Kräfte ausgelegt. Räume hoher

Morphodynamik eignen sich daher nur in Ausnahmefällen als Trassenkorridore. Der

Ausbau von Fahrrinnen zur Aufnahme des zunehmenden Schiffsverkehrs erfordert

genügend Raum seitlich der Fahrrinnen. Hierzu existieren aber keine konkreten

Ausbauszenarien.

Um Konfliktpotenzial mit der Schifffahrt im Untersuchungsgebiet angemessen zu

reduzieren sollten folgende Grundsätze beachtet werden:

Trassenkorridore sollten Gebiete hoher Morphodynamik möglichst meiden;

alternativ sollten besonders große Trenchtiefen oder die mechanische

Verstärkung des Seekabels und ein regelmäßiges „Monitoring“ sichergestellt

werden.

Innerhalb der Fahrwasser sollten keine Kabel verlegt werden.

Fahrwasserparallele Verlegungen sollten einen Sicherheitsabstand einhalten.

Nicht vermeidbare Fahrwasserquerungen sollten möglichst im 90° Winkel

erfolgen.

Räumliche Nutzungskonkurrenzen zwischen Trassenkorridoren und Rohstoffgewinnung

ergeben sich dann, wenn an der Bodenoberfläche Rohstoffe abgebaut werden. Dies ist

bei Sand- und Kiesgewinnung der Fall so dass diese Nutzungen als unvereinbar mit

sicheren Seekabelrouten betrachtet werden können. Im Falle eines Konfliktes muss

abgewogen werden, welche Nutzung die Interessen der Allgemeinheit bevorzugen.

Für die übrigen räumlichen Nutzungskonkurrenzen ist festzuhalten, dass mittels der

beschriebenen Verminderungsmaßnahmen Konflikte im Allgemeinen sinnvoll und

ausreichend reduziert werden können.

71

4 Überblick über numerische Modelle zum Sedimenttransport

Im Rahmen der Untersuchungen der vorliegenden Studie wird die Stabilität der

Gewässersohle in der Deutschen Bucht vor dem Hintergrund möglicher

Trassenführungen für Seekabel bewertet.

Für die Auswahl des methodischen Ansatzes wird in diesem Kapitel ein kurzer

Überblick über den Stand der Technik der numerischen Modellierung

morphodynamischer Prozesse gegeben.

4.1 Die numerische Modellierung von Sediment- und Morphodynamik

Der Begriff der Modellierung wird im Sprachgebrauch unterschiedlich, teilweise

missverständlich verwendet und verstanden. Ein Modell ist grundsätzlich ein

reduziertes Abbild eines realen Systems unter Berücksichtigung seiner wesentlichen

Eigenschaften. Das kann ein Gedankenmodell, physikalisches Abbild, oder eine

Beschreibung des Systems mit Hilfe mathematischer Gleichungen sein. Unter

Modellierung kann sowohl die Modellbildung, die Modellentwicklung, oder die

Anwendung bestimmter Modellsysteme auf konkrete Fragestellungen verstanden

werden. Unter numerischer Modellierung wird meist die Entwicklung und Anwendung

von Computerprogrammen verstanden, die mathematische Gleichungen zur

Beschreibung eines Problems lösen.

Im Bereich der Meeres- und Küstenforschung sind in den letzten Jahrzehnten eine

Vielzahl akademischer und kommerzieller hydrodynamisch-numerischer

Modellsysteme entwickelt worden, die mit unterschiedlichen Ansätzen und Methoden

hydro- und sedimentdynamische Prozesse auf diskreten Gittern simulieren können

(Abbildung 21). Diese Verfahren sind mittlerweile gängige Werkzeuge in Verwaltung,

Ingenieurwesen und Forschung (Zielke 1999).

Hydrodynamische Prozesse, wie Strömung und Wasserstand lassen sich durch die

numerische Lösung bekannter Grundgleichungen berechnen, wenn Anfangs- und

Randbedingungen für die Initialisierung und Steuerung der Simulation bekannt sind.

Für die Simulation von Sedimenttransportprozessen am Gewässerboden werden mit

den berechneten hydrodynamischen Zustandsgrößen meist empirische

Transportgleichungen gelöst. In einem weiteren Schritt können die lokal ermittelten

Sedimenttransportraten zur Berechnung der Bodenänderung verwendet werden. Für

morphodynamische Simulationen wird die so neu berechnete Bodenmorphologie für

den jeweils nächsten Rechenschritt verwendet. Da eine Simulation größerer Zeiträume

in Echtzeit für gängige Untersuchungsgebiete mit heutigen Rechenleistungen nur

eingeschränkt durchführbar ist, werden Methoden zur „morphologischen

Beschleunigung“ angewandt (Latteux 1995; Zanke 2008). Dies umfasst beispielsweise

die Anwendung „morphologischer Faktoren“, mit denen die berechneten

Bodenänderungen multipliziert werden, um eine längere Modellperiode zu simulieren

(Hirschhäuser and Zanke 2002; Winter 2006b).

72

Abbildung 21 Morphodynamische Modellklassen.

Schematisch sind für Küstenquerprofil- und Küstenlinienmodell die initiale und

veränderte Topographie gezeigt. Küstenflächenmodelle zeigen flächenhafte

Bodenänderungen.

Mit den Grundgleichungen der Strömungsmechanik ist theoretisch eine vollständige

und korrekte Beschreibung hydrodynamischer Zusammenhänge möglich. Allerdings

ergeben sich bei der praktischen Anwendung auf reale Systeme Einschränkungen, da

bestimmte Prozesse nur ungenügend bekannt sind (z. B. Turbulenz, Bodenreibung,

Transport) und durch die Diskretisierung (Abbildung und Beschreibung des realen

Systems auf einem Rechengitter) Details verloren gehen, die durch zusätzliche

Parameter berücksichtigt werden müssen (Malcherek 2001).

Numerische Modelle bedürfen deshalb meist einer Anpassung des Systems an die

konkrete Problemstellung. Diese Kalibrierung oder Eichung muss für konkrete

Bedingungen im Untersuchungsgebiet anhand von Naturmessdaten erfolgen. Eine

unabhängige Qualitätskontrolle (Validierung) von numerischen Modellen muss in

einem Vergleich von Modellergebnissen mit Naturmessdaten erfolgen, die nicht zur

Kalibrierung des Modells verwendet wurden. Die Notwendigkeit von Kalibrierung und

Validierung von Modellsystemen gilt insbesondere für die empirischen Gleichungen in

den Sedimenttransportmodellen und für die Berechnung morphologischer Entwicklung.

Leider existieren zu diesem Zeitpunkt noch keine allgemein akzeptierten und generell

gültigen Methoden und Vorschriften zur objektiven Evaluation von numerischen

Modellen. Veröffentlichungen der letzten Jahre zeigen aber, dass hydrodynamische

Küstenmodelle für Wasserstände hohe Genauigkeiten und auch teilweise für

Strömungsgeschwindigkeiten akzeptable Ergebnisse produzieren. Die nur selten

73

vorhandenen Informationen über Schwebstofftransporte, und nahezu unmögliche

belastbare Messungen von Bodentransportraten in der Natur machen eine Evaluation

von Sedimenttransportmodellen – von vereinzelten Punktmessungen abgesehen -

schwierig. Eine Validierung morphodynamischer Modelle beschränkt sich so in der

Regel auf eine Abschätzung von Sedimentbudgets von Teilgebieten und qualitative

Gegenüberstellungen von flächenhaft gemessenen und berechneten

Bodenänderungen.

Eine Vielzahl nationaler und internationaler Forschungsprojekte hat sich in den

vergangenen Jahrzehnten mit der numerischen Modellierung morphodynamischer

Prozesse befasst. Dabei sind für unterschiedliche Untersuchungsgebiete umfangreiche

Studien durchgeführt worden, die auf die Entwicklung, Anwendung, Evaluation und

den Vergleich verschiedener Modellsysteme abzielen (z. B. de Vriend et al. 1993;

Southgate 1995; Nicholson et al. 1997; Hirschhäuser 2004; Mayerle and Zielke 2005;

Roelvink 2006; Winter 2006a). Eine vergleichende Analyse dieser Studien ist durch die

Verwendung unterschiedlicher – meist qualitativer - Darstellungen der Modellqualität

nicht abschließend möglich. Es konnte aber vielfach gezeigt werden, dass nach

sorgfältiger Kalibrierung und Validierung von Einzelmodulen und des Gesamtsystems

für Teilbereiche durchaus naturähnliche Umlagerungsraten morphologischer Einheiten

berechnet werden können (Mayerle and Zielke 2005). Deutliche Schwächen zeigen

morphodynamische Simulationen bei der Nachbildung natürlicher

Rinnenverlagerungen (Mäandrierung) oder Ausbildung komplexer natürlicher

Rinnensysteme - dies gilt insbesondere für die Verwendung unkalibrierter Modelle

(Davies et al. 2002; Camenen and Larroude 2003; Grunnet et al. 2004; Lakhan 2004;

Winter 2006b). Eine aktuelle Ausschreibung des Kuratoriums für Forschung im

Küsteningenieurwesen (KFKI) für ein interdisziplinäres mehrjähriges

Forschungsprogramm fokussiert momentan auf die Modellierung der großskaligen

Morphodynamik in der Deutschen Bucht.

In einem neueren Beitrag fassen Heyer et al. (2007) Ergebnisse und Erfolge deutscher

Forschungsprojekte zum Thema zusammen. Sie zitieren Van Rijn (2004) mit einer

Darstellung, nach der allgemein akzeptierte prozess-orientierten Simulationsmodelle

für Zeiträume bis zu 10 Jahren anwendbar sind (siehe hierzu auch Tabelle 5).

Heyer et al. (2007) sind jedoch der Ansicht, dass „zur gesicherten Abschätzung der

Folgen von Baumaßnahmen auf langfristige morphologische Entwicklungen noch keine

allgemein anerkannten Simulationsverfahren und Modelle publiziert sind“. In einer

Gegendarstellung betont Zanke (2007) den langjährigen Einsatz numerischer

Modellsysteme für entscheidungsunterstützende morphodynamische Analysen. Ein in

der Nachhersage von Szenarien erfolgreich kalibriertes Strömungs- und

Sedimenttransportmodell kann beispielsweise eine Abschätzung des Effekts von

Strombaumaßnahmen abbilden, wenn eine Variante (mit Ausbau) einer

Referenzsimulation (ohne Ausbau) gegenübergestellt wird. Siehe dazu beispielsweise

Auflistungen von Anwendungen der Systeme TIMOR in Zanke (2007), Delft3D in

www.delftsoftware.nl, MIKE in www.dhigroup.com.

 

  

 

                     

     

  

     

 

     

 

     

 

     

 

   

     

     

 

   

 

       

   

     

 

     

     

     

 

                 

                   

                   

                 

 

                     

             

  

                     

               

                   

               

                   

   

               

                     

                       

               

       

             

           

                   

                     

                   

            

Tabelle 5 Anwendungsbereiche von Prozess­Simulationsmodellen nach Heyer et al. (2007) und

Van Rijn (2004)

Raumskala Zeitskala

Stürme Monate bis

Jahreszeiten

1 bis 5

Jahre

5 bis 10

Jahre

10 bis 100

Jahre

0 – 10 km Küstenprofilmodelle

Flächenmodelle (2DH)

Flächenmodelle (quasi 3D)

Küstenprofilmodelle

Flächenmodelle (2DH)

Verhaltensmmodelle

10 – 100

km

Flussmodelle (1D)

Netzwerkmodelle (1D)

Verhaltensmodelle (1D)

In den meisten planungsunterstützenden Anwendungen steht allerdings weniger die

Frage nach der absoluten Genauigkeit der Prognose hinsichtlich ihrer Naturähnlichkeit

im Vordergrund, als vielmehr die Quantifizierung der Unterschiede von zwei

Modellsimulationen verschiedener Ausbauvarianten (z. B. Clasmeier et al. 2004).

4.2 Bewertung

Eine Bewertung des Einsatzes numerischer Modellsysteme für die Prognose mittel­ bis

langfristiger morphologischer Entwicklung muss die folgenden Umstände

berücksichtigen:

Für den Aufbau von numerischen Modellen sind konsistente synoptische Zustände der

Bathymetrie und Sedimentverteilungen für den Initialzustand und Kontrollzustände

erforderlich. Für die Steuerung der Simulationen müssen die zeitlich variablen

Zustandsgrößen an den offenen Modellrändern (Randbedingungen) für den

Simulationszeitraum bekannt sein. Für eine Bewertung von Modellergebnissen ist die

Modellqualität festzustellen.

Ein echt synoptischer Datensatz der Bathymetrie des gesamten

Untersuchungsgebietes der vorliegenden Studie liegt nicht vor, und ist nur unter

hohem Aufwand anzunähern (z. B. Milbradt et al. 2005). Die Verteilung von

sedimentologischen Parametern ist für Teilgebiete vermessen worden. Eine

synoptische Aufnahme existiert nicht.

Die natürlichen (Wind, Wellen, Wasserstand, Strömungen, Transport,

Morphologieänderung) und anthropogenen Randbedingungen (strukturelle Eingriffe)

sind naturgemäß für zukünftige Zeiträume unbekannt. Eine Steuerung von Modellen

muss sich daher auf Szenarien beschränken, die die natürliche Variabilität der

natürlichen Einflussgrößen beschreiben. Für den Zeitraum von 20­30 Jahren liegen

belastbare und verlässliche Szenarien nicht vor.

74

75

Gerade im Hinblick auf die Abhängigkeit von morphodynamischen Simulationen von

der Berechnung des Sedimenttransports sind großskalige quantitative Aussagen zur

natürlichen Sedimentdynamik erforderlich. Diese liegen aber nur für Teilgebiete und

kurze Zeiträume vor. Quantitative Aussagen zur Naturähnlichkeit numerischer

Modellsimulationen im Zeitbereich von 30 Jahren liegen nicht vor.

4.3 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Die numerische Modellierung mittel- bis langfristiger Prozesse ist wissenschaftlich hoch

interessant und Gegenstand mehrerer deutscher und internationaler

Forschungsprojekte der jüngsten Zeit. Vor dem Hintergrund der aufgeführten

Zusammenhänge, der Größe des Untersuchungsgebiets und der Projektlaufzeit sind zu

diesem Zeitpunkt aber numerische Modellsimulationen für Zeitbereiche bis zu 30

Jahren mit dem Ziel einer Quantifizierung natürlicher morphologischer

Umlagerungsraten und der Prognose der Verlagerung morphologischer Einheiten nicht

als belastbar und vertretbar anzusehen.

Es ergibt sich die Notwendigkeit der Prüfung alternativer Verfahren zur Ausweisung

morphologisch stabiler Bereiche in den Mündungsgebieten der Elbe, Weser, Jade und

Ems. Die Verfügbarkeit von umfangreichen Naturmessdaten der zuständigen Behörden

für den Zeitbereich mehrerer Jahrzehnte lassen eine Bewertung der morphologischen

Stabilität, also eine konzeptionelle Modellbildung aufgrund von Naturmessdaten als

sinnvoll erscheinen.

77

5 Bewertung des Datenbestandes zur Morphodynamik

In Rahmen der Untersuchungen der vorliegenden Studie ist der Bestand an relevanten

Daten zur Erstellung einer morphologischen Stabilitätskarte für die

Flussmündungsbereiche von Elbe, Weser, Jade und Ems sowie deren

Übergangsbereiche zur Deutschen Bucht darzustellen.

Diese sind in weiteren Schritten hinsichtlich einer Eignung für morphodynamische

Analysen zu bewerten.

5.1 Datengrundlage

Als Ergebnis schiffsgestützter Vermessungen der zuständigen Bundes- und

Landesbehörden im Untersuchungsgebiet liegen umfangreiche Datensätze zur

Bathymetrie vor. Diese Daten werden von verschiedenen Behörden für

unterschiedliche Fragestellungen erhoben:

Als hydrographischer Dienst der Bundesrepublik Deutschland führt das Bundesamt für

Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Seevermessungen, das sind die

topographischen Aufnahmen des Meeresbodens und der Wattflächen, durch. Die

meisten Gebiete entlang der Nordseeküste sind alle drei Jahre, einige Bereiche auch

jährlich im Arbeitsprogramm der Vermessungsschiffe des BSH. Für die Peilung der

Tiefe werden in der Regel Vertikalecholote (210 khZ) verwendet, die je nach

Bodenbeschaffenheit und Tiefe 5-20 cm genau sind. Die Ortsbestimmung erfolgt über

GPS. Die gemessenen Wassertiefen werden durch Beschickung auf den aktuellen

Wasserstand auf einen Bezugshorizont (Seekartennull, SKN) reduziert. In der Nordsee

wurde bis 2004 das mittlere Springniedrigwasser (MSpNW) als Seekartennull (SKN)

verwendet. Seit 2005 ersetzt die niedrigste astronomische Tide (Lowest Astronomical

Tide - LAT) das mittlere Springniedrigwasser. Bathymetrische Daten liegen als

Tiefenwerte (Koordinatentripel) gegliedert in nummerierte Bereiche (seit 1998 digital)

vor. Diese Vermessungen werden zur Erstellung der „Topographischen Karten des

Seegrundes“ verwendet. Diese Karten sind die Grundlage von Seekarten in

unterschiedlichen Maßstäben (im Untersuchungsgebiet 1:50.000), die je nach Bedarf

in unterschiedlicher Häufigkeit herausgegeben werden.

78

Abbildung 22 Definition des neuen und alten Seekartenull (SKN)

(Quelle: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie)

Die Wasser- und Schifffahrtsämter (WSÄ) vermessen im Rahmen ihrer Aufgaben der

Fahrwasserunterhaltung die Wasserstraßen ihrer jeweiligen Zuständigkeitsbereiche.

Die in diesem Projekt relevanten Daten der WSÄ Bremen, Bremerhaven,

Wilhelmshaven und Emden werden durch die Wasser- und Schifffahrtsdirektion (WSD)

Nord-West in Aurich; die der WSÄ Brunsbüttel und Cuxhaven durch die WSD Nord in

Kiel koordiniert. Die Ämter nehmen auch die Auswertung SKN bezogen in eigener

Zuständigkeit vor. Es werden überwiegend Einzelstrahllote eingesetzt, seit 1998 auch

Fächerecholote. Diese Peildaten sind seit etwa 1982 digital in der Peildatenbank Küste

bei der Fachstelle für Informationstechnik in Ilmenau (PDBK) abgelegt. Zuständig für

das Peilwesen der Außenelbe ist das WSA Cuxhaven, welches in regelmäßigen

Abständen den Zuständigkeitsbereich abdeckt. Die auf Pegel beschickten Peildaten

werden digital auf der PDBK abgelegt. Die Datenqualität ist abhängig von dem

eingesetzten Instrumentarium. Die Positionierung der Messschiffe erfolgte bis etwa

1995 mit Syledis (Messunsicherheit 10 m), von 1995 bis etwa 2002 mit DGPS

(Messunsicherheit 1 m), Seit 2002 mit PDGPS (Messunsicherheit 5 cm). Für die Tiefe

wird eine Messunsicherheit von 2 dm +1% der Tiefe eingehalten. Da die einzelnen

Dienststellen zu unterschiedlichen Zeitpunkten umgestellt haben, ergeben sich jeweils

Übergangszeiten von mehreren Jahren.

Aufgrund eines Beschlusses des Kuratoriums für Küsteningenieurwesen (KFKI) von

1974 werden die Messkampagnen der zuständigen Behörden in jeweils zu fünf bis

sechs jährigen „synoptischen“ Vermessungen des deutschen Küstenvorfelds

zusammengefasst. Basismaßstab für Aufnahme und Auswertung ist 1:25.000. Bei der

ersten Synoptischen Vermessung der Deutschen Küstengewässer an der Nordsee in

79

den Jahren 1974 bis 1976 und der 1. Wiederholungsvermessung 1979 bis 1981

wurden hydrographische, terrestrische und flugzeuggestützte Vermessungsverfahren

eingesetzt. Bei den synoptischen Folgevermessungen fanden nur noch

hydrographische Verfahren Anwendung. Die Wiederholungszeiträume sind zur

besseren Abstimmung mit der Seevermessungsaufgabe des BSH, die von einer 3-

bzw. 6-jährigen Wiederholung ausgeht, inzwischen auf sechs Jahre verlängert worden.

Die Daten werden in der Peildatenbank Küste (PDBK) abgelegt.

Zuständig als Bündelungsstelle für die nachgeordneten WSÄ nimmt die Vermessungs-

und Kartenstelle der WSD Nordwest die Aufgaben der Herstellung von digitalen

Küstenkarten (1:25.000) wahr. Der Zuständigkeitsbereich erstreckt sich von der

Niederländischen bis zur dänischen Grenze, Die Auswertung erfolgt teilweise nur auf

Bedarf (1975 nahezu vollständig ausgewertet). Die Auswertung der Synopse erfolgt

grundsätzlich auf NN seit 1995 auch NHN bezogen.

Für die Untersuchungen der vorliegenden Studie stehen damit analoge Informationen

über historische morphologische Zustände des Untersuchungsgebietes in Form der

Küstenkarten und Seekarten zur Verfügung. Vermessungsdaten sind weiterhin als

Datentripel digital in der Peildatenbank Küste (PDBK) abgelegt. Konsistente digitale

Geländemodelle für historische Zustände des Untersuchungsgebiets werden von den

Behörden nicht vorgehalten.

5.2 In dieser Studie verwendete Daten

Die Untersuchung der morphologischen Stabilität wurde auf Basis von digitalisierten

Seekarten der Untersuchungsgebiete und digitaler Peildaten der zuständigen Behörden

durchgeführt.

5.2.1 Seekarten

Amtliche Seekarten werden vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH,

früher Deutsches Hydrographisches Institut DHI) für die deutschen Küstengewässer

herausgegeben und liegen für viele Jahrgänge seit Jahrzehnten vor.

Im Rahmen dieser Studie wurden die Seekarten der Flussmündungen Ems (90), Weser

(2,4), Jade (2,7) und Elbe (44) der Jahrgänge 1980 und 2008 verwendet (Abbildung

23). Die Tiefenlinien und Grenzen der Nationalparks wurden mit dem Programm

Didger (Golden Software) aus gescannten Seekarten digitalisiert und auf gleiche

geographische Bezugssysteme referenziert. Zur weiteren Auswertung und

Verdeutlichung der morphologischen Änderungen wurden die jeweiligen Null- und

10 m Tiefenlinien des 1980er Jahrgänge mit der Seekarte von 2008 überlagert.

Die Seekarte der Flussmündung der Ems (90) deckt sowohl die deutsche als auch

niederländische Seite ab. Das Untersuchungsgebiet dieser Studie fokussiert sich

jedoch auf die deutsche Seite; es werden daher keine detaillierten Aussagen für die

niederländische Seite der Ems getroffen werden.

80

Abbildung 23 Verwendete Seekarten der Flussmündungen Ems, Jade, Weser, Elbe.

(Quelle: Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie)

5.2.2 Peildaten

Für die Analyse morphologischer Änderungen in den Flussmündungen wurden digitale

Daten der zuständigen Behörden Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie für

das Gesamtsystem (61 Datensätze, 1982-2008), WSA Emden für die Emsmündung

(26 Datensätze, 1990-2009), WSA Bremerhaven für die Wesermündung (52

Datensätze, 1984-2004) und WSA Cuxhaven (24 Datensätze, 1984-2008) für die

Elbmündung verwendet. Alle Daten wurden direkt der Peildatenbank Küste (PDBK)

entnommen.

81

Abbildung 24 Beispielsdatensatz von BSH Daten für das Jahr 1984 im Bereich der Jademündung.

Abstand der Peildaten-Tripelwerte etwa 200m. Weiße Flächen sind ohne Daten. Grenzen der

Nationalparks in grün

Im Anhang B sind auf Abbildung 50 bis Abbildung 54 die verwendeten Datensätze

flächenhaft dargestellt.

5.3 Bewertung des Datenbestandes hinsichtlich einer möglichen

Modellierung

Aus den in Kapitel 4 dargestellten Ergebnissen ergibt sich die Notwendigkeit der

Prüfung alternativer Verfahren zur Beurteilung morphologisch aktiver Bereiche in den

Mündungsgebieten der Elbe, Weser, Jade und Ems. Die Unsicherheiten, die im

Zusammenhang mit der genannten Modellierungsmethodik (prozessbasierte

numerische Modellprognosen) genannt wurden, lassen eine Bewertung der

morphologischen Stabilität, also eine konzeptionelle Modellbildung aufgrund von

Naturmessdaten als sinnvoll erscheinen.

82

Ein umfangreicher Datensatz zur Morphologie der Untersuchungsgebiete liegt vor. Die,

von den zuständigen Behörden für verschiedene Gebiete und unterschiedliche

Zeitpunkte erhobenen Tiefenpeilungen, bilden den jeweiligen morphologischen

Zustand des hochdynamischen Systems Küste ab. Dieser Zustand enthält also alle

integrierten Wirkungsmechanismen. Der Vergleich einer Abfolge von Messungen für

ein Gebiet lässt also auf dessen morphologische Stabilität schließen. Im Unterschied

zur numerischen Modellierung ermöglicht dieser Ansatz den Überblick über die

tatsächliche morphologische Entwicklung ohne Festlegung auf Steuerungsszenarien

und etwaige Modellfehler.

83

6 Analyse der morphologischen Stabilität

Im Rahmen der Untersuchungen der vorliegenden Studie wird die Stabilität der

Gewässersohle in der Deutschen Bucht vor dem Hintergrund möglicher

Trassenführungen für Seekabel außerhalb der Nationalparks bewertet. Basierend auf

den in Kapitel 4 (Überblick über numerische Modelle zum Sedimenttransport) und

Kapitel 5 (Bewertung des Datenbestandes zur Morphodynamik) dargestellten

Ergebnissen wird in diesem Kapitel die Auswertung morphologischer Daten seit den

1980er Jahren vorgestellt.

Die Untersuchung gliedert sich in zwei Teile: Eine Auswertung auf Grundlage von

Seekarten und eine Analyse von Peildaten der zuständigen Behörden. Seekarten

verschiedener Jahrgänge wurden digitalisiert und einzelne Tiefenlinien überlagert.

Anhand der Verschiebung von Tiefenlinien lassen sich Bereiche hoher Dynamik von

stabilen Bereichen unterscheiden. Die Auswertung von Peildaten gliedert sich in die

Schritte Filterung, Rasterung, Verschneidung und Auswertung verschiedener

Jahrgänge und Untersuchungsgebiete und eine Auswertung anhand der Verschiebung

von Tiefenlinien, Differenzenkarten und der Ausweisung eines morphodynamischen

Raumes.

Der im Laufe der Erstellung der vorliegenden Studie definierte Ausschluss einer

Verlegung von Kabeln innerhalb der Grenzen der Nationalparks Niedersächsisches-,

Hamburger- und Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer begrenzt diese Untersuchung

auf die Flussmündungsgebiete der Ems, Jade, Weser und Elbe.

Eine Verlegung von Seekabeln direkt in den Fahrrinnen ist – wie bereits im

Zwischenfazit von Kapitel 3 (Abschnitt 3.10) angedeutet wurde – aus Gründen hoher

morphologischer Aktivität der in den tieferen Bereichen der Flussmündungen

existenten Bodenformen (auch Transportkörper, Sandwellen, Megariffel oder

subaquatische Dünen genannt) nicht sinnvoll (Knaapen and Hulscher 2002; Heyer

2006). In den dort vorherrschenden Wassertiefen, Bodenmaterial und

Strömungsgeschwindigkeiten bilden sich Bodenformen in der Größenordnung von

Hunderten Meter Länge und mehreren Meter Höhe. Diese wandern in

Größenordnungen von mehreren Zehnern Meter im Jahr. Sie sind oft überlagert von

kleineren Formen in Größenordnungen von mehreren Zehnern Meter Länge und

einigen Dezimetern Höhe. Diese ändern ihre Form im Tidezyklus und passen sich

schnell (in Stunden) unterschiedlichen Abflussbedingungen an (Nasner 1978; Ernstsen

et al. 2006). Die Untersuchung und Quantifizierung dieser kleinskaligen und

kurzfristigen Dynamik ist nicht Bestandteil dieser Studie, die Zusammenhänge sind

aber aus zahlreichen wissenschaftlichen Studien bekannt (Ulrich 1971; Nasner 1976;

Hulscher 1996; Ernstsen 2002; Winter and Ernstsen 2007; Winter et al. 2008). Zur

Untersuchung kommen deshalb hier vor allem die Randbereiche der Flussmündungen

an der östlichen Seite der Ems, sowie westlich und östlich der Jade, Weser und der

Elbe. (vgl. Schreiber et al., 2004).

84

6.1 Datengrundlage

Seekarten der Flussmündungsgebiete von Ems (90), Jade (2,7), Weser (7,5), Elbe

(44) wurden von der Bibliothek des Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie

(BSH) in Rostock für die Jahrgänge 1980 und 2008 beschafft. Die Seekarte der

Flussmündung der Ems (90) deckt sowohl die deutsche als auch niederländische Seite

ab. Das Untersuchungsgebiet dieser Studie fokussiert sich jedoch auf die deutsche

Seite; es werden daher keine detaillierten Aussagen für die niederländische Seite der

Ems getroffen werden.

Bathymetrische Daten der Deutschen Bucht wurden von den zuständigen Behörden

Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH) und den Wasser- und

Schifffahrtsämtern Emden, Bremerhaven, Wilhelmshaven und Cuxhaven zur

Verfügung gestellt. Alle Daten wurden direkt dem Langfristarchiv „Peildatenbank Küste

(PDBK)“ bei der Bundesanstalt für Wasserbau in Ilmenau entnommen. Die beschafften

digitalen Datensätze liegen als ASCII Dateien in unterschiedlichen Formaten vor. Bis

zum Jahr 1990 sind die Datensätze jährlich im Tripelformat (Rechtswert, Hochwert,

Höhe) in Metern im Gauß Krueger Bezugssystem und in der Tiefe referenziert auf

Seekartennull (SKN) archiviert. Ab 1990 liegen die Daten im KUEFO90 Format vor,

welches weitere Metadaten über den taggenauen Zeitpunkt der Vermessungen enthält

und zusätzlich die Höhe über Normalnull (NN) in Metern angibt. Die Vermessungen

des BSH liegen als Gebietspeilungen mit einem mittleren Abstand der Tiefenwerte von

etwa 200 m vor. Die Vermessungen der WSA liegen teilweise als Gebietspeilung und

auch als Querprofil- oder Einzelpeilungen vor. Teilweise liegen Datentripel vor, die

nicht für die Analyse verwendet werden können. Das sind beispielsweise fehlerhafte

Tiefenwerte oder Seezeichen, die im Datensatz mit der Höhe 99 m oder 0 m kodiert

sind.

Die Höhenreferenzierung der Messwerte liegt für den Zeitraum 1982-1989

ausschließlich im ‚alten’ Seekartennull (SKN) vor, welches der Höhe des mittleren

Springniedrigwassers (MSpNW) entspricht. Im Zeitraum 1990-2004 finden sich

Angaben in Seekartennull (SKN) und Normalnull (NN), welches an der deutschen

Nordseeküste etwa dem mittleren Wasserstand entspricht. Seit 2005 wird für das

Seekartennull das Niveau des niedrigstmöglichen Gezeitenwasserstands (Lowest

Astronomical Tide, LAT) angegeben. Das LAT liegt im Bereich der deutschen

Nordseeküste etwa 50 cm unterhalb des MSpNW.

6.2 Methodik

Die Untersuchung der morphologischen Stabilität wurde auf Basis von digitalisierten

Seekarten der Untersuchungsgebiete und digitaler Peildaten der zuständigen Behörden

durchgeführt.

Amtliche Seekarten werden vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrografie (BSH,

früher Deutsches Hydrographisches Institut DHI) für die deutschen Küstengewässer

herausgegeben und liegen für viele Jahrgänge seit Jahrzehnten vor. Aus der

Überlagerung von Tiefenlinien unterschiedlichen Zeitpunkts lassen sich Aussagen über

85

die morphologische Aktivität treffen: Wenn sich die Lage einer Linie im Lauf der Zeit

verschiebt weist das auf morphologische Aktivität hin.

Seekarten sind als Zusammenstellung des jeweiligen Stand des Wissens über die

örtlichen Tiefenverhältnisse zu verstehen - aus technischen Gründen entsprechen aber

selbstverständlich nicht alle abgebildeten Daten dem Zeitpunkt der Veröffentlichung

der jeweiligen Karte. Morphologische Analysen auf Grundlage von Seekarten müssen

also berücksichtigen, dass eine eindeutige zeitliche Zuordnung der abgebildeten

Morphologie nicht möglich ist. Eine direkte Interpretation von Bereichen ohne

Verschiebungen der Tiefenlinien als Gebiet morphologischer Stabilität ist deshalb nicht

möglich. Somit werden die Untersuchungen an Seekarten nur zu qualitativen

Aussagen führen.

Die Darstellung der morphologischen Entwicklung in den Untersuchungsgebieten auf

Basis von Peildaten erfordert eine flächenhafte Darstellung der Daten, die Berechnung

von Linien gleicher Höhe (Isobathen) und die Berechung und Darstellung von

Änderungen. Da eine große Datenmenge und eine Vielzahl von Dateien die

wiederholte Abfolge von gleichen Rechenoperationen erfordert, wurde das

leistungsfähige System Generic Mapping Tools (GMT) gewählt. Das unter GNU Lizenz

kostenfreie Open Source Produkt GMT stellt Module bereit um Datensätze durch

Rastern, Filtern oder verschiedene Arten der Kartenprojektion zu bearbeiten. Das

System läuft auf UNIX / Linux Betriebssystemen und ist für die Verwendung von der

Kommandozeile aus optimiert, um automatische Stapelverarbeitung zu ermöglichen.

Die Bearbeitung der vorliegenden Datensätze gliedert sich in die Arbeitsschritte

Filterung, Rasterung, Verschneidung, Darstellung und Analyse. Mit Ausnahme der

Übersichtskarten (Anhang B) wurde auf die Durchführung von

Koordinatentransformationen verzichtet. Alle Operationen werden nachvollziehbar

automatisch und sukzessive getrennt an den Ursprungsdateien durchgeführt.

6.2.1 Filterung

Im ersten Arbeitsschritt werden die Daten von Inkonsistenzen befreit und als

Datentripel (Rechtswert, Hochwert, Tiefe) in Dateien gespeichert. Die

morphologischen Analysen werden auf SKN (MSpNw) Basis durchgeführt, um

Ungenauigkeiten durch Korrekturen und Umrechnungen zu vermeiden. Die

Umrechnung von LAT nach SKN (MSpNW) erfolgt durch Addition von 0,5 m auf die LAT

basierten Daten. Die Veränderung des SKN seit den 1980er Jahren beträgt für die

Flussmündungsgebiete weniger als 0,2 m und wird im Rahmen dieser Untersuchung

vernachlässigt.

6.2.2 Rasterung

Zum späteren Vergleich von Daten mehrerer Jahrgänge müssen Tiefenwerte auf

gleichen Punkten vorliegen. Unter Verwendung von GMT werden die Tripeldaten auf

ein regelmäßiges Gitter mit den Kantenlängen von 200 m interpoliert. Dabei wird ein

Interpolationsalgorithmus verwendet, der jedem Gitterpunkt einen gewichteten

Mittelwert z der Messpunkte i in einem Suchradius R zuordnet. Dabei wird nach dem

jeweiligen Abstand r des Messpunktes zum Gitterpunkt gewichtet.

86

1

2

2

1

19

1

−

=

=

+==

∑∑

R

rw

w

wzz

i

in

i i

n

i ii

(1)

Zur vergleichenden Verarbeitung der Daten wurden die Daten verschiedener

Jahrgänge auf rechtwinklige Gitter gleicher Geometrie (Gitterweiten, Positionen der

Gitterpunkte) interpoliert.

6.2.3 Verschneidung und Darstellung

Die Morphodynamik der Untersuchungsgebiete wird anhand der Verlagerung gleicher

Tiefenlinien (Isobathen) mehrerer Jahrgänge, durch Differenzbetrachtung zweier

Jahrgänge, und durch Einführung des Parameters „morphodynamischer Raum“

dargestellt.

Isobathen werden durch Interpolation der Gitterwerte eines Jahrgangs durch das GMT

Modul grdcontour berechnet. Abbildung 25 zeigt beispielhaft die Überlagerung von drei

Jahrgängen. Im Unterschied zur Analyse der digitalisierten Isobathen aus Seekarten

werden hier nur die Bereiche abgebildet, für die Daten vorliegen. Der Vorteil dieser

Darstellung ist die Möglichkeit der gleichzeitigen Darstellung mehrerer Datensätze.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit können aber immer nur wenige unterschiedliche

(hier nur -16 m) Tiefenlinien abgebildet werden.

Abbildung 25 Beispiel für Überlagerung von Isobathen (hier -16m Linie) verschiedener Jahrgänge

(hier 1984, 1996, 2005) für das Gebiet der Außenjade.

In grün sind die Grenzen der Nationalparks dargestellt

87

Die Berechnung von Differenzzuständen, das heißt der Subtraktion der Geländehöhen

zweier Zustände an gleichen Gitterpunkten ermöglicht eine flächenhafte Darstellung

von Gebieten positiver und negativer Differenzen (Abbildung 26). Diese können zur

Bilanzierung verwendet werden. Bei der Interpretation müssen folgende Punkte

berücksichtigt werden:

Nur Bereiche, in denen zu beiden Zeitpunkten Werte vorliegen, können verwendet

werden. Die Darstellung beschränkt sich auf Netto-Differenzen zwischen den beiden

Zeitpunkten.

Umlagerungsraten oder -richtungen sind nicht eindeutig ableitbar. Bereiche geringer

Netto-Differenzen können trotzdem hochdynamisch sein (Beispiel Rinnenverlagerung).

Abbildung 26 Beispiel für Differenzen zweier Jahrgänge. Hier 1984 und 1996 für das Gebiet der

Außenjade.

Positiv (rot) sind Bereiche lokaler Zunahme, Negativ (blau) sind Bereiche lokaler Abnahme.

Vor dem Hintergrund der großen Anzahl verfügbarer Datensätze wird deutlich, dass

eine Verwendung von nur wenigen Zuständen für die Isoliniendarstellung oder von nur

zwei Zuständen für Differenzenbetrachtungen zu einer schwer überschaubaren Anzahl

von Kombinationen führt.

Dem Nachteil der notwendigerweise reduzierten Darstellung morphologischer Dynamik

durch obige Methoden wird in dieser Studie durch Einführung des Parameters

morphodynamischer Raum begegnet. Dieser wird definiert als der Raum zwischen den

Einhüllenden der für jeden Gitterpunkt kleinsten und größten Werten aller verfügbaren

Zustände (Abbildung 27).

88

Abbildung 27 Darstellung des Parameters „morphodynamischer Raum“ als Bereich zwischen der

Umhüllenden der jeweils größten und kleinsten Werte an jedem Gitterpunkt

für alle verfügbaren Zustände i=1,2,..5

Dieser Parameter ermöglicht die Einbindung sämtlicher verfügbarer Datensätze in eine

flächenhafte Darstellung. Auf eine Wichtung hinsichtlich Menge und Ausdehnung der

Datengrundlage wurde zugunsten eines leicht interpretierbaren Datensatzes

verzichtet. Die zu erwartende Aussage ist also konservativ - als mindestens

aufgetretene Ausdehnung und Mächtigkeit morphologisch aktiver Bereiche im

Zeitraum der Messdaten anzusehen. Bei der Interpretation ist zu berücksichtigen, dass

eine zeitliche und räumliche Extrapolation dieser Darstellung nicht möglich ist.

Durch die flächenhafte Darstellung besteht die Möglichkeit des Vergleichs mit dem

schematischen Ansatz der von der WSD Nordwest definierten morphologischen Rinne

(Laue 2006).

Abbildung 28 zeigt eine Übersicht des Parameters morphodynamischer Raum

vergleichend in allen Untersuchungsgebieten. Die stärkere Dynamik der Tiderinnen,

Seegatten und Flussmündungen im Vergleich zum Küstenvorfeld vor den Inseln wird

deutlich.

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89

90

6.3 Ergebnisse Seekarten

6.3.1 Untersuchungsgebiet Ems

Das Untersuchungsgebiet Ems wird weitgehend von der Seekarte 90 (Emsmündung)

abgedeckt. Abbildung 29 und Abbildung 30 zeigen die Überlagerung der Seekarte von

2007 mit den digitalisierten Isobathen SKN 0 m und SKN 10 m der Seekarte von

1980.

Die nur qualitativ zu bewertende Überlagerung von Isolinien zeigt eine überwiegend

lokale Veränderung der 0 m Linie. Während der niederländische Bereich süd-westlich

der Insel Borkum stabil erscheint, zeigen sich keine eindeutigen Tendenzen auf der

deutschen Seite. Starke Veränderungen zeigt der Vergleich der 10 m Isolinien

besonders in den flacheren Bereichen der Hubertplate, Horsbornplate, Möwensteert

und im Bereich westlich von Groningen. Dort lässt sich keine eindeutige

Verlagerungstendenz mehr zuordnen. Teilweise sind in den Seekarten Hinweise auf

starke morphologische Aktivität verzeichnet („Tiefen sehr veränderlich“).

Abbildung 29 Seekarte 90 (Emsmündung) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN Nulllinie der Seekarte

von 1980 (rot).

Die Nulllinie entspricht dem Übergang der Farbcodiertung grün-blau. Mögliche morphologische

Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

91

Abbildung 30 Seekarte 90 (Emsmündung) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN 10m der Seekarte

von 1980 (rot).

Die Nulllinie entspricht dem Übergang der Farbcodiertung grün-blau. Mögliche morphologische

Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

Hinsichtlich einer Ausweisung einer möglicher Trassierung an der Ostseite der Ems

zwischen Fahrwasser und Grenze des Nationalparks sind unter anderem

Küstenschutzbauwerke (Buhnen) am Westkopf der Insel Borkum und die Zufahrt

Fischerbalje zum Hafen der Insel Borkum zu berücksichtigen (Abbildung 31).

92

Abbildung 31 Ausschnitt aus Seekarte 90 (Emsmündung): Buhnen am Westkopf der Insel Borkum,

als veränderlich markierte Bereiche, Hafenzufahrt Borkum

6.3.2 Untersuchungsgebiet Jade / Weser

Das Untersuchungsgebiet Außenweser und Jade wird von der Seekarte 02

(Mündungen der Jade und Weser) abgedeckt. Abbildung 32 und Abbildung 33 zeigen

die Überlagerung der Seekarte von 2007 mit den digitalisierten Isobathen SKN 0 m

und SKN 10 m.

Ein visueller Vergleich dieser Linien ermöglicht erste Rückschlüsse auf großskalige

morphologische Änderungen. Im westlichen Mündungsgebiet der Jade liegen die 0 m

und 10 m Isolinien eng beieinander - abgesehen von erheblichen Umlagerungen im

Bereich Minsener Oog. Auf der Westseite der Jade auf Höhe Voslapp wird zurzeit der

Tiefwasserhafen Jade-Weser Port gebaut. Morphologische Auswirkungen der Baustelle

(im Bau seit März 2008) im Nah- und Fernbereich sind noch nicht ersichtlich.

Das Gebiet zwischen Jade- und Wesermündung dagegen ist von hoher natürlicher

Dynamik geprägt. Während die 10 m Linie in der inneren Jademündung stabil

erscheint, zeigen die flacheren Bereiche ausgeprägte Veränderungen. Das betrifft die

Änderung der Entwässerungssysteme der Wattflächen aber auch die Verlagerung der

großen Platen und Riffe (Mellum Plate, Tegeler Plate, Robbenplate, Mellum Riff,

Robbenplate). Die Entwicklung zwischen 1980 und 2008 erlaubt hier keine klare

Interpretation der Entwicklung morphologischer Einheiten.

93

Auch die flachen Bereiche an der westlichen Seite der Außenweser sind von starken

Umlagerungen geprägt. Abbildung 35 verdeutlicht die Dynamik des Fedderwarder

Priels, Große Plate und Suezpriels. Die tieferen Bereiche der Außenweser scheinen

stabiler. Hier verhindern umfangreiche Strombaumaßnahmen (Buhnen, Leitdämme) zu

großen Teilen die natürliche Dynamik der Fahrrinne.

Abbildung 32 Seekarte 2 (Mündungen der Jade und Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN

Nulllinie der Seekarte von 1980 (rot).

Die Nulllinie entspricht dem Übergang der Farbcodiertung grün-blau. Mögliche morphologische

Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

94

Abbildung 33 Seekarte 2 (Mündungen der Jade und Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN

10m Linie der Seekarte von 1980 (blau).

Mögliche morphologische Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

Abbildung 34 Seekarte 07 (Jade Innerer Teil) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN Nulllinie (links)

und 10m Linie (rechts) der Seekarte von 1980 (rot).

Die Nulllinie entspricht dem Übergang der Farbcodiertung grün-blau. Mögliche morphologische

Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

95

Abbildung 35 Seekarte 04 (Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN Nulllinie (links) und 10m

Linie (rechts) der Seekarte von 1980 (rot).

Die Nulllinie entspricht dem Übergang der Farbcodiertung grün-blau. Mögliche morphologische

Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

6.3.3 Untersuchungsgebiet Außenelbe

Das Untersuchungsgebiet Außenelbe wird durch die Seekarte 44 (Elbmündung)

abgedeckt. Abbildung 36 und Abbildung 37 zeigen die Überlagerung der Seekarte von

2007 mit den digitalisierten Isobathen SKN 0 m und SKN 10 m. Die Außenelbe ist von

vielen behördlichen und wissenschaftlichen Untersuchungen als äußerst dynamisch

bekannt (vgl. Heyer 2006). Die Überlagerung der 0 m und 10 m Linien im Vergleich

1980 – 2007 ergibt für das gesamte Gebiet keine eindeutig wieder erkennbaren

morphologischen Einheiten. Dies gilt für die Rinnensysteme süd-westlich und nord-

östlich der Fahrrinne und insbesondere für das Gebiet östlich von Cuxhaven

(Medemgrund, Medemrinnne).

96

Abbildung 36 Seekarte 44 (Mündungen der Elbe und Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN 0m

Linie der Seekarte von 1980 (blau).

Mögliche morphologische Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

97

Abbildung 37 Seekarte 44 (Mündungen der Elbe und Weser) Ausgabe 2007 überlagert mit SKN 0m

Linie der Seekarte von 1980 (blau).

Mögliche morphologische Tendenzen sind mit Pfeilen angezeigt.

98

6.4 Ergebnisse Peildaten

Die qualitativen Ergebnisse aus der Analyse der Seekarten werden in diesem Kapitel

gebietsweise mit der flächenhaften Darstellung des morphodynamischen Raumes

verglichen. In Bereichen, die besonderer Erläuterung bedürfen werden zusätzlich noch

Differenzen und Isolinien verschiedener Jahrgänge angeführt.

6.4.1 Emsmündung

Eine Einordnung der hier untersuchten mittelfristigen Morphodynamik in die

langfristige (etwa 100-jährige) Änderung der stark mäandrierenden Rinnensysteme

der Außenems bis hin zum heutigen Stand gibt Laue (2006). Die Dynamik der

Außenems ist wesentlich geprägt durch die natürliche Verlagerung der äußeren Platen

(Ballonplate, Hubertplate), der flachen Bereiche um den Möwensteert und der

Prielsysteme Randzelgat und Emshörn.

Eine Berechnung des Parameters morphodynamischer Raum auf der Grundlage der

Peildaten des BSH und WSA Emden der Jahre 1982 bis 2008 ermöglicht eine Übersicht

über die morphologische Aktivität im Untersuchungsgebiet der Emsmündung.

Abbildung 38 zeigt die laterale Ausdehnung und die Mächtigkeit des morphologisch

aktiven Bereichs.

Die berechnete Mächtigkeit der morphologisch aktiven Schicht in der Außenems im

Zeitraum 1982 bis 2005 variiert von weniger als einem Meter in Randbereichen

innerhalb der Grenzen der Nationalparks bis über 15 Meter in den Bereichen

Horsbornplate bis Möwensteert und Alte Ems, westlich bis südwestlich von Borkum

und im Bereich der Emshörnplate. Entlang der süd-westlichen Grenze des

Nationalparks Niedersächsisches Wattenmeer sind die Mächtigkeiten des

morphodynamischen Raums durchgängig in der Größenordnung mehrerer Meter.

99

Abbildung 38 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der Außenems.

In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks eingezeichnet.

Die Subtraktion der Geländehöhen zweier Zustände an gleichen Gitterpunkten

ermöglicht die Analyse flächenhafter Tiefendifferenzen. Die Differenzen zwischen den

Jahren 1984 und 2005 deuten auf morphologische Änderungen im gesamten Gebiet

hin. Insbesondere die Bereiche um den Möwensteert süd- und südwestlich der Insel

Borkum und die Osterems (Emshörngat, -rinne, -plate) weisen morphologisch äußerst

aktive Gebiete mit resultierenden Umlagerungen in der Größenordnung von über 10

Metern in 15 Jahren auf. Entlang der westlichen Grenze des Nationalparks ergeben

sich in dieser Darstellung sonst Werte in der Größenordnung bis etwa 5 m.

100

Abbildung 39 20 jährige Differenzen der Morphologie (2005-1984).

Rechts: 5m Isobathen der Jahre 1984 (blau), 1995 (grün), 2005 (rot)

Beispielhaft sind Daten der Zeitpunkte 1984 und 2005 hinsichtlich 20 jähriger

resultierender Abtragung und Ablagerung in Abbildung 39 aufgeführt. Die oben

aufgeführte morphodynamische Aktivität der Rinnen und Platen im Bereich des

Möwensteerts und Osterems drückt sich in der Differenzendarstellung durch stark

ausgeprägte parallele Bereiche mit Abtragungen (negativ) über 12 Metern und

Ablagerungen (positiv) in der Größenordnung von bis zu 10 Metern ab. Entlang der

westlichen Grenze des Nationalparks sind diese Werte geringer, in der Größenordnung

weniger Meter, und – abgesehen südlich Borkums (Randzelgat) überwiegend positiv.

Ein Vergleich der 5 m Linie der Jahrgänge 1984, 1995 und 2005 zeigt von Borkum bis

zur Osterems in dieser Auflösung (200 m Raster) deutliche Verlagerungen der Rinne,

aber keine eindeutig gerichtete Tendenzen.

Diese nicht eindeutigen Umlagerungen fallen auch bei einem Vergleich der 15-jährigen

(2005-1990) und 13-jährigen (1995-1982) Differenzen deutlich auf (Abbildung 40):

Zeigt der jüngere Datensatz ähnliche, überwiegend positive Differenzen im Bereich der

Westgrenze des Nationalparks, sind die Tendenzen von 1982 bis 1995 überwiegend

negativ. Dies schließt auch den südlicheren Bereich der Außenems (Dukegat) ein, wo

in dieser Darstellung negative Differenzen bis 4 m auftreten.

101

Abbildung 40 Links: 15-jährige (2005-1990) und rechts: 13-jährige (1995-1982) Differenzen der

Morphologie im Bereich der Außenems

6.4.2 Jademündung

Die Darstellung des morphodynamischen Raums im Bereich der Mündung der Jade

verdeutlicht die starke Heterogenität im Untersuchungsgebiet (Abbildung 41). Das

gesamte Mündungsgebiet ist im Untersuchungszeitraum unterschiedlich stark

umgelagert worden. Teilbereiche weisen Mächtigkeiten des morphodynamischen

Raums von bis zu 15 Metern auf: besonders das bereits genannte Gebiet nord-westlich

von Minsener Oog, die Wangerooger Plate, Jade Plate und die Mellum Plate. Südlich

von Minsener Oog, entlang der Grenze zum Nationalpark Niedersächsisches

Wattenmeer ist das westliche Ufer der Jade aber vergleichsweise gering dynamisch

(MR<2 m).

Der Bereich östlich der Fahrrinne, außerhalb des Nationalparks ist dagegen von

stärkerer Dynamik geprägt. Hier sind die Umlagerungen durchgängig in der

Größenordnung mehrerer Meter südlich von Mellum, auf der Höhe von Mellum Plate

und weiter nördlich dann wiederum erheblich höher.

Durch exemplarische Berechnung der Differenzen zwischen den Tiefenwerten der

Jahrgänge 1984 und 1996 bzw. 2005 ergibt sich ein Überblick über die resultierenden

Umlagerungen in der Außenjade im Zeitbereich von 12 (Abbildung 42) und 21 Jahren

(Abbildung 43).

102

Abbildung 41 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der Außenjade.

In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks eingezeichnet.

In beiden Abbildungen sind Bereiche starker Umlagerungen deutlich abgegrenzt.

Entlang der östlichen Grenze des Nationalparks fallen nördlich und westlich von

Minsener Oog positive Ablagerungen auf. Diese liegen in der Größenordnung von

mehreren Metern im Zeitraum 1984-1996 und bis über 10 Metern im Zeitraum 1984-

2005. Ursächlich ist eine nord-östliche Verlagerung dieses Bereiches (siehe Abbildung

44 ), die als „Druck auf die Fahrrinne“ des Jadefahrwassers bereits in Laue (2006)

erwähnt wird. Weiter südlich entlang der Grenze des Nationalparks sind die

Differenzen schwächer. Isolinien zeigen eine Tendenz der Verlagerung Richtung Osten

bis Schillighörn (Nord-Östliche Spitze des Festlandes). Weiter südlich bis zum Ende der

Grenze des Nationalparks (Hooksiel) sind die resultierenden Abtragungen kleiner 1 m

und eine Verlagerung der Isolinien ist in dieser Auflösung nicht auszumachen.

103

Abbildung 42 12-jährige Differenzen 1984-1996 im Bereich der Außenjade.

Resultierende Ablagerung ist positiv, Abtragung ist negativ. Bereiche ohne Daten sind grau

unterlegt. In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks eingezeichnet.

104

Abbildung 43 21-jährige morphologische Differenzen der BSH Peilungen 1984 und 2005 im

Untersuchungsbereich Jade.

Resultierende Ablagerung ist positiv, Abtragung ist negativ definiert. Bereiche ohne Daten sind

grau unterlegt. In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks

eingezeichnet.

Abbildung 44 Isolinien der BSH Peilungen 1984 (rot) und 2005 (blau) im Untersuchungsbereich

Jade.

Links die 6m, rechts die 10m Linie

105

Eine Betrachtung der östlichen Seite der Jade offenbart die vergleichsweise ungleich

stärkere Dynamik dieses Bereiches. Hier sind resultierende Abtragungen und

Ablagerungen durch die Verlagerung von Rinnen und Platen deutlich durch parallele

positive und negative Bereiche ersichtlich. Größenordnungen liegen hier im Bereich

von 10 Metern resultierender Umlagerung und Verlagerungen von Tiefenlinien bis zu

Kilometern.

6.4.3 Wesermündung

Die Mündung der Weser hinsichtlich ihrer morphologischen Aktivität ist in Abbildung

45 dargestellt. An der westlichen und östlichen Seite des Gebiets zwischen den

Grenzen des Nationalparks wechseln sich ausgedehnte Bereiche mit MR Werten von

mehreren Metern mit langgestreckten Einheiten mit Werten größer als 10 Metern ab.

Wie bereits bei der Analyse der Seekarten fallen besonders die Bereiche Tegeler Plate

und Fedderwarder Priel durch ihre hohe Dynamik auf.

Abbildung 45 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der Außenweser.

In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks eingezeichnet.

106

Entlang und außerhalb der Grenzen des Nationalparks sind MR Werte durchgehend

größer als 2 m mit Ausnahme eines kleinen Bereichs östlich von Mellum. Im südlichen

Teil der Außenweser sind entlang der Strombauwerke (Buhnen) kleinräumige

morphologische Änderungen auffällig (vgl. Laue 2006, Heyer 2006).

12-jährige Differenzen zwischen den BSH Jahrgängen 1984 und 1996 im Bereich der

Außenweser sind in Abbildung 42 dargestellt. In Abbildung 46 ist der südlichere Teil in

der Überlagerung der Jahrgänge 1990 und 2001 des WSA Bremerhaven aufgeführt.

Nördlich der Insel Mellum kennzeichnen die Abtragungen und Ablagerungen in der

Größenordnung von bis zu 10 Metern in 12 Jahren die oben erwähnte Verlagerung der

Mellum-Plate in nord-östlicher Richtung. Weiter südlich, östlich der Insel Mellum ist ein

größerer Bereich mit resultierenden Abtragungen in der Größenordnung einiger Meter

in 12 Jahren auszumachen. Abbildung 46 zeigt den Bereich der Außenweser südlich

der Robbenplate. Hier sind außerhalb der Grenzen des Nationalparks geringere

Differenzen zu erkennen. Dieser Bereich ist durch starke strombauliche Maßnahmen

(Buhnen, Leitdämme) gekennzeichnet, die im betrachteten Zeitbereich den schmalen

Rinnenbereich außerhalb der Grenzen des Nationalparks morphologisch stabilisieren.

Abbildung 46 Morphologische Differenzen der WSA Peilungen 1990 und 2001 im

Untersuchungsbereich Außenweser.

Resultierende Ablagerung ist positiv, Abtragung ist negativ definiert. Bereiche ohne Daten sind

grau unterlegt. In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalp

107

6.4.4 Elbmündung

Die Morphodynamik der Außenelbe ist besonders geprägt durch großskalige

Verlagerungen großer Rinnensysteme, wie etwa der Medemrinne nach Norden.

Abbildung 47 zeigt den morphodynamischen Raum für das Gebiet der Elbmündung.

Dieses hochdynamische Gebiet weist entlang und außerhalb der Grenzen des

Nationalparks MR Werte durchgehend größer als 2 m auf. Erheblich größere Werte

werden in mehreren Teilgebieten erreicht: An der seewärtigen Grenze des

Nationalparks, nördlich von Scharhörn erreicht ein etwa 15 km langer Bereich Werte

bis zu 15 m. Im weiteren Verlauf der Mündung fallen die großräumigen Bereiche um

Mittelgrund, Klotzenloch, Spitzsand und die extrem dynamische Medemrinne mit

Höchstwerten von 20 m Umlagerung auf.

Abbildung 47 Morphodynamischer Raum für den Zeitraum 1982-2005 im Bereich der Außenelbe.

In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks eingezeichnet.

Diese Umlagerungen lassen sich durch die exemplarische Differenzenbildung der

Jahrgänge 1983 und 2005 auf Abbildung 48 weiter verdeutlichen: 22-jährige

Differenzen (1983-2005) im Untersuchungsbereich Außenelbe erreichen lokal Werte

von weit über 10 m. Entlang der nördlichen Grenze des Nationalparks Hamburger

Wattenmeer sind nordwestlich von Scharhörn Abtragungen von über 10 m in 22

Jahren zu erkennen. Weiter westlich sind die Werte in dieser Darstellung positiv. Die

erhebliche Verlagerung der Sände Mittelgrund und kleiner Vogelsand und des

Rinnensystems nach Osten sind in Abbildung 49 zu erkennen. Entlang des Leitdamms

nach Cuxhaven sind morphologische Änderungen in diesem Maßstab vergleichsweise

geringer. Direkt am Bauwerk schwach positiv, weiter innerhalb der Fahrrinne sind

Abtragungen bis über 5 m zu verzeichnen. Die Fahrrinne verläuft weiter östlich direkt

108

am südlichen Ufer der Außenelbe, entlang der Hafenanlagen der Stadt Cuxhaven und

weiteren Küstenschutzbauwerken (Buhnen). Durch den 14 Meter Ausbau der Elbe sind

hier 22-jährige Differenzen flächenhaft negativ in der Größenordnung weniger Meter.

Abbildung 48 22 jährige Differenzen (2005-1983) im Untersuchungsbereich Außenelbe.

Resultierende Ablagerung ist positiv, Abtragung ist negativ definiert. Bereiche ohne Daten sind

grau unterlegt. In grün ist die Lage der Grenzen der Nationalparks

eingezeichnet

Entlang der südlichen Grenze des Nationalparks Schleswig-holsteinisches Wattenmeer

fällt die großskalige Bewegung des Großen Vogelsands nach Osten auf. Die

Verlagerung der Tiefenlinien ist hier in der Größenordnung von Kilometern im

Zeitbereich von Jahrzehnten. Weiter südlich ist weiterhin die Verlagerung der

Medemrinne nach Norden im Differenzenplot durch großflächige Abtragungen im

nördlichen, und Auflandungen im südlichen Bereich und in der Darstellung der

verschobenen 6 m Isolinien in Abbildung 49 deutlich zu erkennen.

109

Abbildung 49 6m Isolinie der BSH Peilungen 1983 (blau) und 1996 (lila) und 2007 (rot) im

Untersuchungsbereich Außenelbe

110

6.5 Zusammenfassung und Zwischenfazit

In Vorbereitung einer Bewertung hinsichtlich der Eignung für die Verlegung von Kabeln

zur Anbindung von Offshore-Windparks wird in dieser Studie ein vergleichender

Überblick über die morphologische Stabilität der Flussmündungen von Ems, Jade,

Weser und Elbe gegeben.

Zwei Methoden wurden angewendet: Zunächst wurden Tiefenlinien von Seekarten

verschiedener Jahrgänge (1980 und 2008) digitalisiert und überlagert. Die Größe der

Veränderung der Tiefenlinien lässt eine qualitative Abschätzung der Dynamik in

verschiedenen Teilgebieten zu. In einem zweiten Schritt wurde eine Vielzahl digital

verfügbarer Peildaten der Jahre 1982 bis 2008 zur Definition des morphodynamischen

Raums (MR) verwendet. Dieser Parameter dient zur Abschätzung der lateralen

Ausdehnung dynamischer Bereiche und der Mächtigkeit der dynamischen Schicht.

Untersucht wurden die Bereiche außerhalb der Nationalparks, unter dem bereits in

Kapitel 3 formulierten Ausschluss der Schifffahrtsrinnen, die - neben anderen

Nutzungskonflikten – als Bereiche starker Strömungsenergie extreme kleinskalige

morphologische Änderungen durch die Dynamik von Bodenformen aufweisen. Es wird

außerdem auf die morphologische Wirkung der unterschiedlichen Strombauwerke

hingewiesen (z.B. Westkopf Borkum, Minsener Oog, Außenweser, Cuxhaven).

Aus den durchgeführten Untersuchungen wird deutlich, dass alle Flussmündungen im

Vergleich mit dem Küstenvorfeld von den Inseln stärkere morphologische Aktivität

aufweisen. In Bereichen der Verlagerung von Rinnen, Platen und anderen

morphologischen Einheiten treten für den Untersuchungszeitraum teilweise extreme

Werte (MR >15 m) auf. Die Darstellung des morphodynamischen Raums verdeutlicht,

dass es für den Untersuchungszeitraum im Bereich der untersuchten Flussmündungen,

außerhalb der Nationalparks keine durchgängigen Bereiche morphologischer Stabilität

(Dynamik < 1 m) gibt. Eine Verlegung von Seekabeln wird deshalb immer unter

Berücksichtigung der lokalen Dynamik in ausreichender Tiefe vorgenommen werden

müssen. Zum Stand der Technik der Legeverfahren wird auf Abschnitt 2.3 dieser

Studie verwiesen.

Durch die flächenhafte Darstellung besteht die Möglichkeit des Vergleichs mit dem

schematischen Ansatz der aus gewässerkundlicher Sicht definierten morphologischen

Rinne. Diese liegt für den Bereich der Mündungen der Jade und Weser vor (Laue

2006) und entspricht für dieses Gebiet in etwa der Ausdehnung des

morphodynamischen Raums >1 m.

Im Vergleich mit den Flussmündungen der Ems, Weser und Elbe sind am westlichen

Ufer der Mündung der Jade Bereiche verhältnismäßig geringer morphologischer

Aktivität zu identifizieren. Dieser Bereich liegt nördlich des im Bau befindlichen

Tiefwasserhafens Jade-Weser-Port, dessen morphologische Wirksamkeit noch nicht

ersichtlich ist.

111

Die genaue Ausweisung von Kabeltrassen erfordert eine hochauflösende Detailstudie

(„Feintrassierung“) unter Berücksichtigung evtl. weiterer hochaufgelöster

morphologischer Daten und anderer Nutzungskonflikte.

113

7 Zusammenführende Analyse

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der Untersuchungen der drei thematischen

Einheiten aus Kapitel 2 (Räumliche Ansprüche), Kapitel 3 (Nutzungskonkurrenzen) und

Kapitel 4-6 (Morphodynamik) exemplarisch zusammmengeführt.

Dazu werden Bereiche “relativer” morphologischer Stabilität identifiziert, indem für

zwei aus Kapitel 2 abgeleitete Trenchtiefen diejenigen Gebiete dargestellt werden, die

aus morphodynamischer Sicht eine dem Stand der Lege- und Trenchingtechnik nach

sichere Lage für Trassenkorridore zur Netzanbindung von OWP bilden können. Von

einer weiteren Einschränkung dieser großflächigen Gebiete vor dem Hintergrund der

jeweils räumlich konkurrierenden Nutzungen im gesamten Untersuchungsgebiet wird

jedoch Abstand genommen; denn die Ausführungen in Kapitel 3 haben bereits gezeigt,

dass eine solche Eingrenzung nur durch Einzelfallprüfungen mit einem wesentlich

höherem Detaillierungsgrad – und damit außerhalb des Umfangs der vorliegenden

Studie – möglich wäre.

Exemplarisch ist es jedoch möglich, einenkonkreten Trassenkorridor für eine der

Flussmündungen der Elbe, Weser, Jade und Ems auszuweisen in dem vergleichsweise

günstige Bedingungen für die Verlegung der Netzanbindung von OWP vorherrschen.

Für diesen Korridor wird zusätzlich die sich aus dem im Kapitel 2 dargestellten

Raumbedarf ergebende Übertragungskapazität angegeben und ins Verhältnis zu den

Ausbauszenarien für die Nutzung der Offshore-Windenergie in der deutschen AWZ der

Nordsee gesetzt.

7.1 Bereiche „relativer“ morphologischer Stabilität

Die Morphodynamik im Untersuchungsgebiet wird anhand des Parameters

„morphodynamischer Raum“ untersucht und dargestellt (siehe Anhang E, darin Karte

E-1, Karte E-5 und Karte E-11). Nach den Ergebnissen aus Kapitel 6 konnten jedoch

in den Flussmündungsbereichen des Untersuchungsgebietes nahezu keine Bereiche

geringer Morphodynamik (d. h. morphodynamischer Raum < 1m) identifiziert werden

(vgl. Karte E-2, Karte E-6 und Karte E-12). Zur Bewertung potenzieller

Trassenkorridore in den Flussmündungsbereichen der Ems, Jade, Weser und Elbe

muss daher die „relative“ morphologische Stabilität betrachtet werden. „Relativ“

bezeichnet dabei die – ausgehend von dem in Kapitel 2 dargestellten Stand der Lege-

und Trenchingtechnik – für die technisch maximal erreichbare Trenchtiefe noch

vertretbare Morphodynamik im Betrachtungsraum.

Auch hier gilt wieder, dass aufgrund des kleinen Maßstabs der morphodynamischen

Untersuchungen keine generellen Aussagen darüber getroffen werden können, wie tief

an bestimmten Stellen der betrachteten Bereiche tatsächlich getrencht werden

müsste, um ggf. lokal vorherrschende höhere Werte für den morphologischen Raum

unterschreiten zu können. Gleichzeitig ist es, wie bereits im Abschnitt 2.3.3

herausgehoben, aus demselben Grund stellenweise evtl. nicht möglich, mit dem Stand

114

der Lege- und Trenchingtechnik den grundsätzlich für den betrachteten Bereich

identifizierten morphodynamischen Raum zu unterschreiten.

Vielmehr wird der Ansatz gewählt, in den Karten diejenigen zusammenhängenden

Bereiche auszuweisen, innerhalb derer die Legung der Kabel unterhalb des

morphodynamischen Raums möglich erscheint, wenn eine maximal mögliche

Trenchtiefe von a) 2 m und b) 3 m angenommen wird. In den ausgewiesenen

Bereichen wäre jeweils für die entsprechende maximal mögliche Trenchtiefe eine

ausreichende Überdeckung der Seekabel und damit ein sicherer Betrieb gewährleistet.

Bei der Interpretation der Resultate müssen folgende Punkte beachtet werden.

Der morphodynamische Raum ist dreidimensional und zeigt bis zu welcher Tiefe -

im Zeitraum und räumlichen Abdeckung der ausgewerteten Daten - in der

Vergangenheit Umlagerungen stattgefunden haben. Auf Basis dieser Betrachtung

der in der Vergangenheit (zum Zeitraum der ausgewerteten Daten siehe Kapitel 5

und 6) beobachteten Morphodynamik wird der morphodynamische Raum als

Indikator für die zukünftig zu erwartende Mobilität gewertet.

Da der morphodynamischen Raum ein Maß für die Dynamik ist stellt er nicht nur

Erosion sondern auch Akkumulation dar. Es ist also möglich, dass in Gebieten,

deren morphodynamischer Raum einen hohen Wert aufweist, über einen

ausreichend langen Zeitraum (z. B. Betriebsdauer eines Seekabels) ausschließlich

akkumuliert wird und sie damit keinen Risikoraum für Seekabel darstellen. Eine

genauere Interpretation lassen die Daten aber nicht zu. Im Hinblick auf den

Untersuchungsmaßstab dieser Studie erscheint es sinnvoll und notwendig, hohe

Werte für den morphodynamischen Raum grundsätzlich als Risikoraum für

Seekabel zu interpretieren.

Die Auflösung der vorhandenen Daten liegt bei etwa 200 m. Zu ergänzen wären

daher die Analyse kleinräumiger Phänomene. So ist bereits in Kapitel 6 darauf

hingewiesen worden, dass in den tiefen Abflussrinnen (im Untersuchungsgebiet

identisch mit den Fahrrinnen) eine hohe Aktivität der dort existenten Bodenformen

(subaquatischen Dünen) vorliegt. Daher wird eine Kabelverlegung in den

Fahrrinnen ausgeschlossen.

Karte E-3, Karte E-7 und Karte E-13 zeigen kumulativ den morphodynamischen

Raum 0-2m und Karte E-4, Karte E-8 und Karte E-14 den morphodynamischen

Raum 0-3m für die verschieden Flussmündungsbereiche. Es wird deutlich, dass alle

potenziellen Trassenkorridore in den Flussmündungsbereichen außerhalb der

Nationalparks über größere Streckenabschnitte mit Trenchtiefen >3 m geführt

werden müssten, um den morphodynamischen Raum zu meiden. Vor allem in Elbe

und Ems weist der morphodynamische Raum über weite Strecken Werte von über 5 m

auf.

Relativ stabile Bereiche sind in der westlichen Jade und in den tiefen Bereichen der

Außenweser zu finden (siehe Abschnitt 6.5). In der Außenweser wird die relative

Stabilität durch Leitdämme gewährleistet (vgl. Karte D-11).

115

7.2 Bereich geringer Nutzungskonkurrenzen

Im gesamten Untersuchungsgebiet herrscht hoher Nutzungsdruck auf den Raum. Es

gibt keine Flächen, die vollständig frei von jeglichen Nutzungsansprüchen sind (siehe

Abbildung 14 und Karte D-1 bis Karte D-21).

Zeitlich nicht befristete Nutzungskonkurrenzen zum Betrieb von

Hochspannungsseekabeln stellen Naturschutz, Schifffahrt, und der Abbau von

Rohstoffen an der Seebodenoberfläche dar.

Den Nationalparks, Natura2000-Gebieten und Fahrrinnen der Schifffahrt im

niedersächsischen Küstenmeer wird im LROP der Vorrangstatus zugewiesen (vgl. ML

2008 a). Damit sind andere, mit den Schutzzielen unvereinbare, Nutzungen dieser

Flächen grundsätzlich ausgeschlossen (vgl. NROG, 2007). Die Querung dieser Gebiete

mit einer Kabeltrasse sollte deshalb soweit wie möglich nicht in Betracht gezogen, und

im Ausnahmefall auf das Minimum reduziert werden.

Die Schifffahrt, vertreten durch die WSV, erhebt Anspruch auf nahezu das gesamte

Untersuchungsgebiet (vgl. Abschnitt 3.4). Die Praxis der

Wasserschifffahrtsdirektionen, großflächig kabelfreie Zonen auszuweisen, stellt daher

ein besonderes Hindernis für die Nutzung der Flussmündungen für die Netzanbindung

der OWP dar. Vielmehr sollten die im Fazit von Kapitel 3 dargestellten Grundsätze

beachtet werden, um auch in diesen Zonen in begrenztem Maße Seekabel verlegen zu

können.

Räumliche Nutzungskonkurrenzen zwischen Trassenkorridoren und Rohstoffgewinnung

ergeben sich dann, wenn an der Bodenoberfläche Rohstoffe abgebaut werden. Dies ist

bei Sand- und Kiesgewinnung der Fall so dass diese Nutzungen als unvereinbar mit

sicheren Seekabelrouten betrachtet werden können. Im Falle eines Konfliktes muss

abgewogen werden, welche Nutzung die Interessen der Allgemeinheit bevorzugen.

Räumliche Konflikte zwischen Seekabeln und den übrigen Nutzungen des Raumes sind

entweder zeitlich befristet oder im Allgemeinen mittels der in den jeweiligen

Abschnitten in Kapitel 3 beschriebenen Maßnahmen sinnvoll zu mindern.

Wie in Kapitel 3 außerdem erläutert wurde, kann das Konfliktpotenzial der

verschiedenen räumlichen Nutzungen mit potenziellen Kabeltrassenkorridoren nicht

pauschal klassifiziert werden. Es wird in jedem Fall eine Einzelbetrachtung mit einem

wesentlich höheren Detaillierungsgrad – und damit außerhalb des Umfangs der

vorliegenden Studie – erforderlich sein. Von einer weiteren Einschränkung der

großflächigen Bereiche relativer morphologischer Stabilität vor dem Hintergrund der

jeweils räumlich konkurrierenden Nutzungen im gesamten Untersuchungsgebiet wird

deshalb Abstand genommen. Allein Nationalparks werden, gemäß dem umwelt- und

naturverträglichem Ausbau der Offshore-Windenergie als Bereiche für die Verlegung

der Netzanbindung ausgeschlossen.

116

7.3 Synthese

7.3.1 Emsmündung

Große Bereiche der Ems sind mit einem morphodynamischen Raum von >5 m

hochdynamisch (siehe Karte E-1). Parallel zur Westküste von Borkum scheint die

Dynamik niedriger zu sein. Hier sind allerdings kleinräumige Strukturen zu

berücksichtigen, die aufgrund der Auflösung der Daten nicht dargestellt werden:

Zum einen treten vor den Buhnen, die die Westküste Borkums schützen,

Auskolkungen von erheblichem Ausmaß auf (siehe Karte D-4). Und zum anderen

führt die Ems-Fahrrinne in einem geringen Abstand von wenigen hundert Metern an

der Küste vorbei (siehe Karte D-2). Innerhalb der Fahrrinne wird aufgrund von

kleinskaligen extremen Änderungen der Morphologie (subaquatische Dünen) eine

sichere Lage von Seekabel ausgeschlossen (vgl. Kapitel 6.5).

Gleichzeitig verkörpern sowohl die Buhnen als auch die Fahrrinne bedeutende

Nutzungskonkurrenzen zu einem potenziellen Trassenkorridor (vgl. Kapitel 3). Die

Standfestigkeit der Buhnen könnte beim Legen von Seekabel mittels konventioneller

Legetechniken in geringer Entfernung nicht garantiert werden. Möglicherweise könnte

dieses Problem mittels des HDD-Verfahrens (siehe Kapitel 2.3) umgangen werden

(Böke, 2009).

Zusätzlich stellt der nördliche Teil des Emsästuars ein bedeutsames Gebiet für die

Fischerei dar (siehe Karte D-7). Im südlichen Teil stellen FFH-Gebiete bedeutsame

Gebiete des Naturschutzes dar (siehe Karte D-1). Der südliche Teil ist zudem für die

Rohstoffindustrie von Bedeutung (siehe Karte D-6).

Zusammengefasst deuten die im Rahmen der vorliegenden Studie durchgeführten

Untersuchungen darauf hin, dass die Realisierung von Seekabelkorridoren für die

Netzanbindung der in der deutschen AWZ der Nordsee geplanten Offshore-Windparks

im Emsästuar schwerer zu realisieren ist, als z.B. in der Jade.

Auch wenn die mit tieferer Trenchtiefe (z. B. mit Hilfe des stehenden Spülschwerts,

vgl. Abschnitt 2.3) höheren Legekosten vermutlich von untergeordneter Bedeutung

sein werden, wären mit einer Netzanbindung im Emsästuar hohe technische

Herausforderungen verbunden. Ein Freispülen des Seekabels könnte vermutlich nicht

auf der ganzen Strecke ausgeschlossen werden; daher müsste geprüft werden, ob und

wie sich das Seekabel auf zusätzliche Kräfte auslegen ließe. Entsprechende Vorhaben

setzen außerdem detaillierte Untersuchungen der morphologischen Stabilität voraus.

7.3.2 Jademündung

Innerhalb des Untersuchungsgebietes finden sich vergleichsweise stabile, da

überwiegend akkumulierende, Bereiche in der westlichen Jade (siehe Kapitel 6.5).

Auch die Anzahl der konkurrierenden Nutzungen ist hier vergleichsweise gering. Die

westliche Jade repräsentiert damit ein vergleichsweise gut geeignetes Gebiet für einen

Trassenkorridor. In Abschnitt 7.4 wird ein exemplarischer Trassenkorridor beschrieben

anhand dessen die Bedingungen in der Jademündung detaillierter dargestellt werden.

117

7.3.3 Wesermündung

In den tiefen Bereichen der Außenweser sind morphodynamisch relativ stabile

Bereiche zu finden (siehe Kapitel 6.5 und Karte E-5). Diese relative Stabilität wird

jedoch nur durch wasserbauliche Maßnahmen (Leitdämmen) gewährleistet (vgl. Karte

D-11). Die Standsicherheit dieser Leitdämme könnte durch Kabellegearbeiten

innerhalb eines möglichen Trassenkorridors gefährdet werden.

Zusätzlich stellt der nördliche Teil des Weserästuars ein bedeutsames Gebiet für die

Fischerei dar (siehe Karte D-14). Im südlichen Teil stellen FFH-Gebiete bedeutsame

Gebiete des Naturschutzes dar (siehe Karte D-8). Der nordöstliche Teil ist zudem für

die Rohstoffindustrie von Bedeutung (siehe Karte D-13).

Es wird daher festgehalten, dass sich die im Rahmen der vorliegenden Studie

durchgeführten Untersuchungen darauf hindeuten, dass sich die Wesermündung nicht

für die Netzanbindung der in der deutschen AWZ der Nordsee geplanten Offshore-

Windparks eignet.

7.3.4 Elbemündung

Die Elbe kommt für die Ausweisung eines Trassenkorridors aufgrund ihrer durchgängig

hohen Morphodynamik nicht in Betracht (siehe Kapitel 6 und Karte E-11). Außerdem

befinden sich auch hier, in ähnlichem Maße wie in Ems und Weser,

Nutzungskonkurrenzen mit bedeutsamen Gebieten des Naturschutzes (FFH und

Europäische Vogelschutzgebiete) sowie Gebiete für die Fischerei und den

Rohstoffabbau.

7.4 Exemplarischer Trassenkorridor Jade

Nach den vorangegangenen Untersuchungen ist die Ausweisung eines exemplarischen

Trassenkorridors in dem als morphodynamisch relativ stabil betrachteten, da

überwiegend akkumulierendem, Gebiet der westlichen Jade möglich. Damit werden

auf der kleinen Maßstabsebene der Untersuchung – und mit Verweis auf die damit

verbundenen Einschränkungen – ein vergleichsweise günstiger Trassenkorridor und

die entsprechenden Nutzungskonkurrenzen beschrieben.

Diese Beschreibung ersetzt keine Machbarkeitsstudie und detaillierte Gutachten zur

lokalen Morphodynamik sowie zu lokalen Nutzungskonflikten bleiben Voraussetzung

für die mögliche Realisierung einer Netzanbindung durch die Jademündung.

Der exemplarische Trassenkorridor Jade liegt nordöstlich bzw. östlich der

Nationalparkgrenze des Niedersächsischen Wattenmeers und südwestlich bzw.

westlich der Fahrrinne Jade (siehe Karte D-9). Soweit möglich vermeidet er Gebiete

hoher Morphodynamik (Karte E-10) und steile Anstiege (enge Lage von Isolinien)

(siehe Karte E-9). Die räumlichen Überschneidungen mit konkurrierenden Nutzungen

sind vergleichsweise gering. Der Bereich zwischen dem Minsener Oog und der

Fahrrinne bildet das „Nadelöhr“ für den Jadekorridor. Die schmalste Stelle zwischen

den Buhnen des Minsener Oogs und der Fahrrinne ist ca. 1 km breit. Der Jadekorridor

hat eine Länge von rund 36 km.

118

Der nördliche Abschnitt des Korridors durchquert europäisches Vogelschutzgebiet,

welches bedeutsames Gebiet für den Naturschutz darstellt (siehe Karte D-8). Mit dem

entsprechenden Schutzgut (Avifauna) sind eventuelle Konflikte auf die Legephase

begrenzt und können durch entsprechende Terminierung des zusätzlichen

Schiffsverkehrs auf ein Minimum reduziert werden.

Der Beispielkorridor Jade hält einen Sicherheitsabstand von mindestens 300 m zur

Fahrrinne (siehe Karte D-9).

Im südlichen Abschnitt könnte die Querung der geplanten Kabeltrasse für die

Netzanbindung des Offshore-Windparks Nordergründe erforderlich sein (siehe Karte

D-10). Eine solche Querung ist jedoch technisch problemlos realisierbar.

Im „Nadelöhr“ für den Jadekorridor, zwischen Minsener Oog und der Fahrrinne, könnte

sich die Passage der Buhnen des Minsener Oog als problematisch erweisen. Hier

müsste eine detaillierte Analyse der Auswirkungen der Buhnen auf die lokale

Morphologie (Auskolkungen, etc.) erfolgen. Zusätzlich müsste sichergestellt werden,

ob ein Abstand von 300 m ausreicht, um die Standsicherheit der Buhnen bei

Kabellegearbeiten zu garantieren.

Im südlichen Abschnitt durchquert der Korridor eine Fläche für Marikultur (siehe Karte

D-14). Während der Legephase der Kabel sind entlang der Trassen Schäden durch

Sedimentaufwirbelung zu berücksichtigen. Die Schäden bleiben aufgrund der

vorherrschenden Sedimentbeschaffenheit (grobes Sediment setzt sich schnell wieder

ab) auf kleinräumige Bereiche beiderseits der Kabelgräben begrenzt.

Mit einer Breite von 300 m bietet der Jadekorridor auf Basis der in Kapitel 2 dieser

Studie zugrunde gelegten Annahmen eine Übertragungskapazität von 7.000 bis

10.000 MW. Damit ließe sich ein Anteil von etwa einem Drittel bis der Hälfte der

gesamten Leistung der in der deutschen AWZ der Nordsee geplanten Offshore-

Windparks an das Stromnetz an Land anbinden. Gleichzeitig ließe sich über den

Jadekorridor damit auch die Hälfte bis zwei Drittel der in Abschnitt 2.1 angenommenen

Leistung anbinden, die außerhalb der bereits heute geplanten oder in der Planung weit

fortgeschrittenen Netzanbindungen übertragen werden muss.

Der Jadekorridor könnte nördlich des geplanten Tiefwasserhafen Wilhelmshaven

(JadeWeserPorts) anlanden. Dort ist bereits die Anlandung der Netzanbindung von

Nordergründe geplant. Auch ist eine 380-kV-Höchstspannungsleitung Wilhelmshaven –

Conneforde geplant. Eine entsprechende Trasse ist bereits als Vorranggebiet

ausgewiesen (vgl. ML, 2008 b).

Nachteilig an einer Netzanbindung durch den Jadekorridor ist jedoch, dass diese 380-

kV-Leitung nach dem LROP für die Aufnahme von Strom aus Offshore-Anlagen nicht

zur Verfügung steht; für die Weiterleitung an Land müssten hier zunächst zusätzliche

Kapazitäten (neue 380 kV-Leitungen) geschaffen werden (ML, 2008 b, Ziffer 08,

Satz 4)6. Der Jadekorridor eignet sich daher nicht für den mittelfristigen Anschluss

von Offshore-Windparks in der AWZ der deutschen Nordsee.

6 In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass das LROP in der Anlage 2 ein Vorranggebiet für Großkraftwerke in Wilhelmshaven ausweist

(ML, 2008 a). Dem Materialband ist zu entnehmen, dass diese Festlegung

 

 

 

 

 

                   

                   

             

 

                              

                       

 

                         

                   

                   

                     

                     

                   

                   

                        

 

                 

 

  

                 

 

     

 

   

   

 

 

   

 

   

 

   

 

   

 

                             

                               

         

                   

                 

                         

                     

                     

         

                       

                     

                                                                                                                                                                   

                             

                                                

 

Sobald jedoch die geplante Trasse für die Höchstspannungsleitung Wilhelmshaven –

Conneforde realisiert worden ist, könnte sie vorrangig ausgebaut werden um

zusätzlich Offshore­Windstrom in die Verbraucherzentren zu transportieren:

„Vorhandene Standorte, Trassen und Verbundsysteme, die bereits für die Energiegewinnung und ­verteilung genutzt werden, sind vorrangig

zu sichern und bedarfsgerecht auszubauen.“ (ML, 2008 a; Ziffer 01, Satz 3).

Es sollte aber nicht außer Acht gelassen werden, dass auch dieser relativ stabile

Korridor morphologisch sehr dynamische Gebiete durchquert. Hier handelt es sich

jedoch um Gebiete in denen vornehmlich akkumulative Tendenzen vorherrschen. Der

Flächenanteil des morphodynamischen Raumes > 3 m beträgt 36% an der

Gesamtfläche des Korridors (siehe Tabelle 6). Um genauere Angaben zu erhalten,

sollte zukünftig eine kleinräumige Analyse der Morphodynamik in dem Gebiet

durchgeführt werden. Tabelle 6 stellt die Anteile unterschiedlich tiefer morphologischer

Räume an der Jadetrasse mit einer Länge von insgesamt 36 km dar.

Tabelle 6 Anteil des morphodynamischen Raumes an der Jadetrasse

morphodynamischer

Raum

< 1 m < 2 m < 3 m > 3 m

Anteil an Jade­

Trassenkorridor in

Prozent 11 % 43 % 64 % 36 %

Zu beachten ist, dass nur die letzten beiden Spalten zu 100 % addiert werden können,

da für die Spalten zwei bis vier der Anteil der jeweils rechten Spalte stets die Anteile

der linken Spalten mit einschließt.

Um ausreichende Grabentiefe in solch hochdynamischen Gebieten zu erreichen kann

ein stehendes Spülschwert (siehe Kapitel 2.3.2.4) eingesetzt werden. Nach

Einschätzung von Engicht (2009) ließen sich in der Jade 3­5 m im gebaggerten

Fahrwasserbereich erreichen und in ihren Steilflanken in kurzen Abschnitten evtl. bis

zu 10 m; dabei müssten aber stets Beschränkungen wie die Windenzugkraft,

Ankerhaltekraft und Bruchlasten berücksichtigt werden.

Der Einsatz des stehenden Spülschwerts setzt außerdem Wassertiefen von über 2,5 m

voraus. Im Bereich des Jadekorridors liegen die Wassertiefen bei niedrigster möglicher

„[…] das Offenhalten für weitere Großkraftwerke, für die die Lage am seeschifftiefen Fahrwasser für die Anlandung ihrer Primärenergie Standort bestimmend ist“

(ML, 2008 b, Ziffer 03, Sätze 1 und 2)

umfasst. Hier stellt sich also die Frage, ob die geplante Höchstspannungsleitung Wilhelmshaven – Conneforde für geplante Großkraftwerke, nicht aber für Offshore­Windenergie zur Verfügung stehen soll.

119

120

Tide (LAT) durchgängig bei mehr als 5 m und führen daher zu keinen

Einschränkungen.

Lediglich südöstlich des Minsener Oogs überquert der Korridor für ca. 700 m eine

flachere Stelle von rund 3 m Wassertiefe (LAT) (siehe Karte E-9). Bei sorgfältiger

Planung lassen sich Kabel an diese Stelle bei auflaufendem Wasser verlegen, um

jegliches Risiko des Auflaufens der Legebarge zu vermeiden.

Die Bodenqualität erscheint in der kleinmaßstäblichen Betrachtung allgemein im

Untersuchungsgebiet geeignet, um mit dem Stand der Lege- und Trenchingtechnik

ausreichend tiefe Trenchtiefen zu erreichen. Hier müssten aber in situ Untersuchungen

durchgeführt werden, um ein detailliertes Bild der projektspezifischen Bodenqualität zu

gewinnen.

121

8 Fazit und Ausblick

Zusammenfassend ist festzuhalten, dass ein wesentlicher limitierender Parameter für

die Realisierung von Trassenkorridoren für Seekabel in den Flussmündungsbereichen

von Ems, Jade, Weser und Elbe die hohe Morphodynamik ist. Als Messgröße für die

Morphodynamik wurde in dieser Studie der Begriff des „morphodynamischen Raumes“

definiert. Zwar umfasst diese Definition neben der für Seekabel gefährlichen Erosion

des Sediments auch eine weniger kritische Akkumulation des Sediments, allerdings

konnte über weite Teile des Untersuchungsgebiets keine eindeutige Aussage über die

Richtung der Dynamik getroffen werden. Bei der Durchquerung von Gebieten mit

hoher Morphodynamik müssen daher besondere Maßnahmen getroffen werden. Nur im

Schutz der Inseln, im Rückseitenwatt, finden sich Bereiche geringer Morphodynamik

(morphodynamischer Raum <1 m).

Eine Möglichkeit eine sichere Lage von Seekabeln in Gebieten hoher Morphodynamik

zu gewährleisten besteht darin, dass potenzielle Trassenkorridore in den

Flussmündungsbereichen über längere Streckenabschnitte in großen Trenchtiefen von

mehr als 3 m geführt werden. Dies kann, abhängig von der Bodenbeschaffenheit, mit

besonderen technischen Herausforderungen verbunden sein. In der vorliegenden

Studie wurde versucht, Gebiete „relativer“ morphologischer Stabilität zu identifizieren,

d. h. Gebiete in denen der „morphodynamische Raum“ mit dem Stand der Lege- und

Trenchingtechnik unterquert werden könnte. Für die technische Realisierbarkeit

besonders tiefer Trenche sprechen die vergleichsweise günstigen Bedingungen in den

betrachteten Flussmündungsbereichen: durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten

tritt hier überwiegend gröberes und nicht bindiges Sediment auf.

Nach dem Stand der Lege- und Trenchingtechnik können im Allgemeinen nur

Grabentiefen von etwa 1,0 - 1,5 m garantiert erreicht werden. Unter guten

Bedingungen (sandige Böden) lassen sich mit dem Stand der Technik aber mit großer

Sicherheit auch Grabentiefen von bis zu 3 m erreichen. Im Gegensatz zu allen anderen

Trenchingtechniken besitzt darüber hinaus das stehende Spülschwert nach Ansicht

zahlreicher Experten das Potenzial, in nicht bindigen Böden besonders tiefe Trenche

von mehr als 5 m zu erzielen. Dieser Art der Verlegung wird daher im Rahmen dieser

Studie eine besondere Bedeutung beigemessen. Inwieweit ein Einsatz des stehenden

Spülschwerts im Untersuchungsgebiet über längere Strecken tatsächlich möglich wäre,

sollte durch detaillierte Untersuchungen des Sediments weiter ermittelt werden.

Eine weitere Möglichkeit der Verlegung bestünde darin, Seekabel in Gebieten hoher

Morphodynamik in geringeren Trenchtiefen zu verlegen und gleichzeitig

sicherzustellen, dass ein regelmäßiges „Monitoring“ in einem bestimmten Intervall

durchgeführt wird. Bei festgestellter Erosion des Sediments müssten

Gegenmaßnahmen (z. B. Aufschüttungen) ergriffen werden. In diesem Fall müssten

die Kabel trotzdem sicherheitshalber auf zusätzliche mechanische Belastungen

ausgelegt werden, die sich aus einem temporären Freispülen ergeben könnten.

122

In beiden Fällen würden die Kosten für die Verlegung oder die Beschaffung der

Seekabel signifikant ansteigen. Mit Blick auf die gesamten Kosten des Netzanschlusses

ist dieser Kostenanstieg jedoch im Falle der Gleichstromtechnik von untergeordneter

Bedeutung. Dennoch sollten detailliertere Kostenanalysen unter Berücksichtigung

höherer Betriebskosten durch regelmäßiges „Monitoring“ durchgeführt werden.

Nutzungskonkurrenzen lassen sich nicht pauschal gegeneinander aufwiegen. Die

Abwägung und Bewertung von räumlichen Nutzungskonflikten erfordert stets eine

Einzelfallbetrachtung die außerhalb des Umfangs dieser Studie läge. Deshalb wurden

die Gebiete „relativer“ morphodynamischer Stabilität nicht weiter durch die jeweils

identifizierten räumlich konkurrierenden Nutzungen eingeschränkt. Es bleibt lediglich

festzuhalten, dass die Nutzungskonkurrenzen „Naturschutz“ und „Schifffahrt“ von

besonderer Bedeutung für mögliche Netzanbindungen in den Flussmündungsbereichen

von Elbe, Weser, Jade und Ems sind.

Mit Blick auf die Gewährleistung der Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs

können im Fahrwasser während des Kabellegens temporäre Konflikte auftreten; diese

ließen sich durch geeignete Planungen aber vermutlich in ihrer Wirkung beschränken.

Dagegen besteht während der gesamten Betriebsdauer eines Trassenkorridors ein

Konfliktpotenzial im Zusammenhang mit der Unterhaltung und Erweiterung der

Fahrrinne. Insbesondere durch die hohe Morphodynamik im Untersuchungsgebiet und

die hierdurch veränderlichen Raumansprüche der Schifffahrt fällt es schwer,

Risikogebiete und geeignete Gebiete für den Betrieb von Seekabeln eindeutig

voneinander abzugrenzen.

Die Praxis der Wasserschifffahrtsdirektionen, großflächig kabelfreie Zonen

auszuweisen, stellt jedoch ein besonderes Hindernis für die Nutzung der

Flussmündungen für die Netzanbindung der OWP dar. Das Risiko von Kabelschäden

durch Ankereinwirkung ist nach verschiedenen Studien sehr gering. Gleiches lässt sich

auch plausibler Weise – ohne dabei notwendigen standortspezifischen Untersuchungen

mit hiervon abweichenden Ergebnissen vorauszugreifen - für eine Beschädigung durch

ein havariertes Schiff annehmen. Mit ausreichender Überdeckung bzw. Trenchtiefe

durch den Einsatz neuester Lege- und Trenchingtechnik ließe sich der Schutz des

Seekabels weiter verbessern. Es sollte daher erwogen werden, folgende Grundsätze zu

beachten, um auch in den von den WSDs bisher als kabelfreie Zonen ausgewiesenen

Gebieten in begrenztem Maße Seekabel verlegen zu können:

Trassenkorridore sollten Gebiete hoher Morphodynamik möglichst meiden;

alternativ sollten besonders große Trenchtiefen oder die mechanische

Verstärkung des Seekabels und ein regelmäßiges „Monitoring“ sichergestellt

werden.

Innerhalb der Fahrwasser sollten keine Kabel verlegt werden.

Fahrwasserparallele Verlegungen sollten einen Sicherheitsabstand einhalten.

Nicht vermeidbare Fahrwasserquerungen sollten möglichst im 90° Winkel

erfolgen.

123

Außerhalb der Nationalparks konnte nur exemplarisch ein Korridor entlang der

nordöstlich/östlichen Grenze des Nationalparks in der Jade gefunden werden, der eine

„relative“ morphologische Stabilität aufweist. In diesem Bereich sind auch

vergleichsweise geringe räumliche Nutzungskonkurrenzen vorhanden. Mit einer Länge

von rund 36 km und einer Breite von 300 m bietet der „exemplarische Jadekorridor“

eine Übertragungskapazität von 7.000 bis 10.000 MW. Damit ließe sich ein Anteil von

etwa einem Drittel bis der Hälfte der gesamten Leistung der in der deutschen AWZ der

Nordsee geplanten Offshore-Windparks an das Stromnetz an Land anbinden. Das

entspricht der Hälfte bis einem Drittel der Leistung, die außerhalb der bereits heute

geplanten oder in der Planung weit fortgeschrittenen Netzanbindungen übertragen

werden muss.

Nachteilig an einer Netzanbindung durch den “Jadekorridor” ist jedoch, dass am

möglichen Einspeisepunkt nördlich des geplanten Tiefwasserhafen Wilhelmshaven

(JadeWeserPorts) mittelfristig nicht ausreichend Netzkapazitäten zur Verfügung stehen

werden. Die Kapazität der geplanten 380-kV-Höchstspannungsleitung Wilhelmshaven

– Conneforde müsste für den Transport des Offshore-Windstroms erhöht werden.

Es wird dennoch empfohlen, weitere Untersuchungen im Gebiet der Jademündung

durchzuführen mit dem Ziel, ein zur Querung des Nationalparks Wattenmeer (vgl.

Norderney-Trasse) alternatives Konzept weiter auszuarbeiten.

Die im Rahmen dieser Studie gewählte kleinmaßstäbliche Betrachtungsweise

ermöglicht keine abschließende Ausweisung von Kabeltrassekorridoren. Allein

„exemplarisch“ wurde ein Trassenkorridor in der Jade näher betrachtet. Es wird daher

empfohlen, detaillierte und höher aufgelöste Analysen der lokalen Morphodynamik und

des Sediments im Bereich der Jade durchzuführen sowie die lokalen

Nutzungskonkurrenzen zu bewerten. Zusätzlich muss die Erweiterung der Kapazitäten

des Übertragungsnetzes an Land vorangebracht werden.

Die vorliegende Studie liefert einen Überblick über die wesentlichen

Herausforderungen die sich aus der Nutzung der Flussmündungen von Elbe, Weser,

Jade und Ems zur Netzanbindung der Offshore-Windparks in der AWZ der deutschen

Nordsee ergeben würden. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass entweder mit Hilfe

modernster Lege- und Trenchingtechniken ausreichend tiefe Trenchtiefen erreicht

werden müssten, um die morphodynamisch aktiven Bereiche zu unterqueren; oder

dass bei herkömmlichen Trenchtiefen dem Risiko einer streckenweisen Frei- und sogar

Unterspülung des Seekabels mit einer mechanischen Verstärkung des Kabels und

einem „Monitoring“ in regelmäßigen und weiter zu spezifizierenden Intervallen

begegnet werden müsste.

Die Studie bildet damit den Ausgangspunkt für die weitere Entwicklung eines

Konzepts, mit dem die Netzanbindung der Offshore-Windenergie in der deutschen

AWZ möglichst natur- und umweltverträglich, kostenoptimal und sicher realisiert

werden kann. Ein solches Konzept bildet eine der Voraussetzungen für die Erreichung

der ambitionierten Klimaschutzziele der Bundesregierung durch den Ausbau von

erneuerbaren Energien.

125

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Anhang

Anhang A Teilnehmer der durchgeführten Workshops

Arbeitstreffen “Hochspannungskabeltrassenkorridore in Flußmündungen” Berlin, 08.09.2008

Institution Name Bohlen & Doyen Bauunternehmung GmbH Hr. Böke Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Hr. Dr. Zeiler Bundesanstalt für Wasserbau, Abteilung Wasserbau im Küstenbereich Hr. Plüß Bundesanstalt für Wasserbau, Abteilung Wasserbau im Küstenbereich Hr. Rahlf Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Hr. Hölzl E.ON-Netz Offshore GmbH Hr. Meyerjürgens Ecofys Hr. Dr. Burges Ecofys Hr. Hunke Ecofys Hr. Schüler Marum (Universität Bremen) Hr. Dr. Winter Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein

Hr. Stellet

Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer Fr. Sobottka Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft und Küstenschutz Hr. Schmidt Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Landesentwicklung

Hr. Heidrich

Oceanteam Power & Umbilical GmbH Hr. Roos Offshore Forum Windenergie Fr. Dr. Prall Schutzstation Wattenmeer Hr. Schulze Stiftung Offshore Windenergie Hr. Wagner Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord (WSD-N) Hr. Jenner Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord (WSD-N) Hr. Zierul Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nordwest (WSD-NW) Fr. Carsten Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nordwest (WSD-NW) Hr. Nagel

Arbeitstreffen “Morphologische Stabilitätskarte für die Kabelanbindung von Offshore-

Windparks”, Präsentation der vorläufigen Enrgebisse.Hamburg, 14.05.2009

Institution Name Bohlen & Doyen Bauunternehmung GmbH Hr. Böke Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Hr. Dr. Zeiler Bundesanstalt für Wasserbau, Abteilung Wasserbau im Küstenbereich Hr. Plüß Bundesanstalt für Wasserbau, Abteilung Wasserbau im Küstenbereich Hr. Rahlf Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Hr. Hölzl E.ON-Netz Offshore GmbH Hr. Meyerjürgens Ecofys Hr. Hunke Ecofys Hr. Schüler EWE AG Hr. Stehmeier ForWind Fr. Köbke Landesnaturschutzverband Schlewswig-Holstein, BUND, NABU Hr. Schaefer

140

Institution Name Marum (Universität Bremen) Hr. Dr. Winter Nationalparkverwaltung Niedersächsisches Wattenmeer, WWF Hr. Schulz Nationalparkverwaltung Schleswig - Holstein Hr. Hälterlein Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz Hr. Schmidt Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft, Verbraucherschutz und Landesentwicklung

Hr. Heidrich

Offshore Forum Windenergie Fr. Dr. Prall Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord (WSD-N) Hr. Zierul Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord (WSD-N) Hr. Behm Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord (WSD-N) Hr. Isheim Wasser- und Schiffahrtsdirektion Nord-West (WSD-NW) Hr. Laue

141

143

Anhang B Bewertung des Datenbestandes zur Analyse der

Morphodynamik

Abbildungen der Anzahl von Jahrgängen bathymetrischer Daten der verschiedenen

Quellen

Abbildung 50 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des BSH: Überdeckung der

bathymetrischen Daten des BSH für die Jahre 1982 bis 2008 im Gauß-

Krueger Bezugssystem 2

144

Abbildung 51 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des BSH: Überdeckung der

bathymetrischen Daten des BSH für die Jahre 1982 bis 2008 im Gauß-

Krueger Bezugssystem 3

Abbildung 52 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Emden im Gauß-Krueger

Bezugssystem 2.

145

Abbildung 53 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Cuxhaven im Gauß-Krueger

Bezugssystem 3.

Abbildung 54 Anzahl der Jahrgänge bathymetrischer Daten des WSA-Bremerhaven im Gauß-

Krueger Bezugssystem 3.

Anhang C Geodatenquellen

Tabelle 7 Geodatenquellen

Nutzung Layer Bezeichnung Sachstand (letztes Update) Aufn.Maßstab Quelle

Naturschutz Nationalpark NP_TK50.shp 31.08.2007 1:50 000 Geoportal Nds.

Naturschutzgebiet

nsg_TK50.shp

01.01.2009 1:50 000 Geoportal Nds.

Nationalparks Küste 2006

Schifffahrt Fahrrrinne-Emsmündung Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

Fahrrrinne-Wesermündung Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

fiskalische Grenzen Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Emsmündung Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

fiskalische Grenzen Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Wesermündung Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

Fahrrrinne-Wesermündung Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

147

Nutzung Layer Bezeichnung Sachstand (letztes Update) Aufn.Maßstab Quelle

Fahrrrinne-Wesermündung Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

Fahrrrinne-Wesermündung Auszug der digitalen 1:100 000 Wasser- und

Bundeswasserstrassenkarte Schifffahrtsdirektion

(26.05.2009) Nordwest

Prioritäres Gebiet für die Stand 2005 1: 600 000 Raumordnungskonzept

Schiffahrt_ROKK_A Niedersachsen7: Kabel

Bedeutsames Gebiet für die Stand 2005 1: 600 000 Raumordnungskonzept

Schifffahrt_ROKK_A Niedersachsen8: Kabel

Fischerei Miesmuschelkulturflächen Stand 09.2008 Nationalparkverwaltung

Nds. Wattenmeer

für Küstenfischerei und Stand 09.2008 Nationalparkverwaltung

Marikultur relevanten Gebiete Nds. Wattenmeer

Kabel und Electra-Telecom kabels.shp 14.05.2009 Ministerie van Verkeer en

Pipelines Waterstaat

Rijkswaterstaat

Data Cables zuletzt abgefragt Juni 2009 BSH WMS CONTIS

Facilities-Kabel : Data

Cables

Cathode/Electrode zuletzt abgefragt Juni 2009 BSH WMS CONTIS

Facilities-Kabel :

Cathode/Electrode

148

Nutzung Layer Bezeichnung Sachstand (letztes Update) Aufn.Maßstab Quelle

High Voltage Cables zuletzt abgefragt Juni 2009 BSH WMS CONTIS

Facilities-Kabel : High

Voltage Cables

Data Cables zuletzt abgefragt Juni 2009 BSH WMS CONTIS

Facilities-Kabel : Data

Cables

Kabel_C_ Stand 2005 1: 600 000 Raumordnungskonzept

Niedersachsen9: Kabel

Küstenbauwerke Coastline and 23.04.2009 1: 50 000 BSH WMS NAUTHIS

Shorelineconstruction Topography : Layers :

Approach : Natural

Features : Coastline and

Shorelineconstruction

Sea- and 23.04.2009 1: 50 000 BSH WMS NAUTHIS

Shorelineconstruction Areas Topography : Layers :

Approach : Natural

Features : Sea- and

Shorelineconstruction

Areas

Seehäfen Prioritäres Gebiet für Stand 2005 1: 600 000 Raumordnungskonzept

hafenorientiere Industrie_ Niedersachsen10: Kabel

ROKK_A

Prioritärer Standort für Stand 2005 1: 600 000 Raumordnungskonzept

Seehafen_ ROKK_P Niedersachsen11: Kabel

9 Die Flächenabgrenzungen in der zeichnerischen Darstellung des LROP sind, wie auch die Darstellungen des ROKK, nicht als parzellenscharfe Festlegungen zu verstehen. Die Darstellungen am Festland sind auf eine regionale räumliche Konkretisierung durch die Regionalen Raumordnungsprogramme angelegt. Für das gemeinde- und landkreisfreie Küstenmeer fehlt diese Konkretisierungsmöglichkeit. Hier erfolgen ergänzende raumordnerische Abstimmungen insbesondere im Rahmen von Raumordnungsverfahren.

149

Nutzung Layer Bezeichnung Sachstand (letztes Update) Aufn.Maßstab Quelle

Rohstoffförderge Erlaubnisse Offshore zuletzt abgefragt Juni 2009 LBEG WMS - Dienst für

biete bergbauliche Karten

Erlaubnisse Onshore zuletzt abgefragt Juni 2009 LBEG WMS - Dienst für

bergbauliche Karten

Bewilligungen Offshore zuletzt abgefragt Juni 2009 LBEG WMS - Dienst für

bergbauliche Karten

Bewilligungen Onshore zuletzt abgefragt Juni 2009 LBEG WMS - Dienst für

bergbauliche Karten

Niederländische grnsland.shp 20.03.2006 Ministerie van Verkeer en

Grenze Waterstaat

Rijkswaterstaat

150

151

Anhang D Kartographische Abbildungen zu Kapitel 3

Karte D-1 Naturschutz im Emsästuar

152

Karte D-2 Schifffahrt im Emsästuar

153

Karte D-3 Kabeltrassen im Emsästuar

154

Karte D-4 Küstenschutzund Wasserbau im Emsästuar

155

Karte D-5 Seehäfen im Emsästuar

156

Karte D-6 Rohstoffgewinnung im Emsästuar

157

Karte D-7 Fischerei im Emsästuar

158

Karte D-8 Naturschutz im Jade- und Weserästuar

159

Karte D-9 Schifffahrt im Jade- und Weserästuar

160

Karte D-10 Kabeltrassen im Jade- und Weserästuar

161

Karte D-11 Küstenschutz und Wasserbau im Jade- und Weserästuar

162

Karte D-12 Seehäfen im Jade- und Weserästuar

163

Karte D-13 Rohstoffgewinnung im Jade- und Weserästuar

164

Karte D-14 Fischerei und Marikultur im Jade- und Weserästuar

165

Karte D-15 Naturschutz im Elbästuar

166

Karte D-16 Schifffahrt im Elbästuar

167

Karte D-17 Kabeltrassen im Elbästuar

168

Karte D-18 Küstenschutz im Elbästuar

169

Karte D-19 Seehäfen im Elbästuar

170

Karte D-20 Rohstoffgewinnung im Elbästuar

171

Karte D-21 Fischerei im Elbästuar

173

Anhang E Kartographische Abbildungen zu Kapitel 7

Karte E-1 Morphodynamischer Raum – Emsästuar

174

Karte E-2 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0-1 m

175

Karte E-3 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0 - 2 m

176

Karte E-4 Morphodynamischer Raum - Emsästuar: Dynamik 0 - 3 m

177

Karte E-5 Morphodynamischer Raum – Jade/Wesermündung

178

Karte E-6 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 1 m

179

Karte E-7 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 2 m

180

Karte E-8 Morphodynamischer Raum - Jade- Weserästuar: Dynamik 0 - 3 m

181

Karte E-9 Jadekorridor / Hydrographie

182

Karte E-10 Jadekorridor / Morphodynamischer Rau

183

Karte E-11 Morphodynamischer Raum – Elbeästuar

184

Karte E-12 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 1 m

185

Karte E-13 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 2 m

186

Karte E-14 Morphodynamischer Raum - Elbästuar: Dynamik 0 - 3 m

187

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Dokument: 03MAP125_Morphologische

Stabilitätskarte_ENDBERICHT.doc

Zuletzt

gespeichert:

26. Oktober 2009

Autor: Daniel Hunke et al.