Klima

Nach einem schweren Sturm auf der Merivale Road in Ottawa am 21. Mai 2022 ist ein Fahrzeug zwischen umgestürzten Stromleitungen und Strommasten zu sehen.Justin Tang/The Canadian Press

Wenn Stromleitungen auf heftige Stürme, Eisansammlungen oder umstürzende Bäume treffen, muss etwas nachgeben. Oft ist es der bescheidene hölzerne Strommast, der wie ein Streichholz zerbricht.

Im vergangenen Mai zog eine Reihe heftiger Stürme, bekannt als Derecho, über Ontario hinweg. Hydro One meldete 1.900 gebrochene Masten – ein Unternehmensrekord. Ottawa Hydro verlor mehr als 400 Stromleitungen und mehrere Kilometer Stromleitungen. Hydro-Québec ersetzte 1.125 Masten sowie 400 Transformatoren und 40 km Elektrokabel.

Ende September berichtete Nova Scotia Power, dass die anhaltenden Winde des Hurrikans Fiona mehr als 2.000 Masten beschädigten, was zu den größten Sturmreaktionsmaßnahmen in der Geschichte des Energieversorgers führte.

Die meisten Kanadier genießen eine erstaunlich zuverlässige Stromversorgung. Doch laut einer Studie der North American Electric Reliability Corp. (NERC), einer internationalen Regulierungsbehörde, die das große Stromnetz des Kontinents überwacht, ist das Wetter die Hauptursache für größere Übertragungsausfälle.

Während eines schweren Sturms in Ottawa am 21. Mai 2022 stürzten Stromleitungen und Strommasten auf Autos auf der Merivale Road. Justin Tang/The Canadian Press

Ein Arbeiter geht am 25. September 2022 in Dartmouth, NS, an Stromleitungen vorbei, die vom posttropischen Sturm Fiona zerstört wurden.Darren Calabrese/The Canadian Press

Hurrikanartige Winde und Tornados zerstören Übertragungsleitungen. Sturmfluten überschwemmen tief gelegene Sendestationen. Extreme Hitze überfordert Transformatoren in Umspannwerken und kann Waldbrände auslösen, die Masten in Fackeln verwandeln. Ansammlungen von Schnee und Eis können selbst die widerstandsfähigsten Bäume zum Fallen bringen und Leinen und Stangen mit sich bringen.

Es wird erwartet, dass der Klimawandel die Häufigkeit und Intensität extremer Wetterereignisse in vielen Gebieten erhöhen wird. In einem im Sommer veröffentlichten Bericht sagte das NERC, dass die Auswirkungen extremer Wetterbedingungen auf die Zuverlässigkeit des Großstromnetzes des Kontinents bereits zunehmen.

Viele große Energieversorger gehen davon aus, dass der Klimawandel ihre Infrastruktur zunehmend belasten wird. Ihre Vorbereitungen bescheren dem Geschäft mit Strommasten einen wahren Boom – und die Konsequenzen könnten sich schon bald auf Ihrer Stromrechnung bemerkbar machen.

Warum Ihr Zuhause nicht für extreme Wetterbedingungen ausgelegt ist

Achten Sie bei Ihrem nächsten Spaziergang auf die Stromleitungen um Sie herum. Besonders in alten Vierteln werden sie wahrscheinlich an Holzpfählen aufgereiht. Durch die Behandlung mit industrietauglichen Konservierungsmitteln wie Kreosot, chromatiertem Kupferarsenat oder Pentachlorphenol sind die Stangen kaum von der majestätischen Douglasie, Zeder oder Kiefer zu unterscheiden, aus der sie stammen.

Einige werden von gespannten Abspannseilen getragen. Oft sieht man oben Querarme, die die Linien stützen.

Die Geschichte, wie Stangen allgegenwärtig wurden, begann im Jahr 1844. Damals baute Samuel Morse (bekannt als Morsezeichen) eine 65 km lange Telegrafenlinie zwischen Washington DC und Baltimore – der erste dokumentierte Einsatz von Holzstangen. Herr Morse hatte ursprünglich vor, die Leitung unterirdisch zu verlegen, aber die ersten Drahtsegmente erwiesen sich als defekt; Einer seiner Partner schlug vor, das Projekt am schnellsten und kostengünstigsten zu realisieren, indem man Kabel über dem Kopf an Holzpfählen befestigte.

Versorgungsarbeiter reparieren am 24. Mai 2022 Leitungen entlang der Hawthorne Road in Ottawa, nachdem ein schwerer Sturm das Stromverteilungsnetz der Stadt erheblich beschädigt hatte.Justin Tang/The Canadian Press

Als in den 1880er Jahren die ersten Stromnetze gebaut wurden, hatte sich der Ansatz mit Masten und Oberleitungen fest etabliert.

Und so bleibt es auch. Obwohl Stahl- und Betonmasten in einigen Teilen Nordamerikas weit verbreitet sind, erfreuen sich Holzmasten nach wie vor großer Beliebtheit. Bei extremen Wetterbedingungen erweisen sie sich jedoch manchmal als das schwächste Glied des Systems.

„Eigentlich ist es so einfach: Wenn ein großer Sturm aufzieht, kommt es vor allem deshalb zu Ausfällen an Ihren Verteilermasten, weil Bäume neben der Vorfahrt umfallen, gegen die Leitungen stoßen und die Stromleitungen mit sich bringen „Die Pole werden abgebaut“, sagte Andrew Phillips, Vizepräsident für Übertragungs- und Verteilungsinfrastruktur beim Electric Power Research Institute (EPRI), einer unabhängigen, gemeinnützigen Forschungs- und Entwicklungsorganisation mit Hauptsitz in Palo Alto, Kalifornien.

Nordamerikas führender Hersteller von Strommasten aus Holz, Stella-Jones Inc. mit Sitz in Montreal, beliefert alle großen Energieversorger des Kontinents. Das Unternehmen stellt jedes Jahr mehr als eine Million Masten in Werken in British Columbia, Alberta, Manitoba, Ontario, Quebec und Nova Scotia sowie in den gesamten Vereinigten Staaten her.

Der Umsatz des Unternehmens mit Strommasten hat sich seit 2013 mehr als verdoppelt. Eric Vachon, CEO von Stella-Jones, sagt, dies liege zum Teil daran, dass viele Masten in Nordamerika in den Jahrzehnten um den Zweiten Weltkrieg herum installiert wurden. Holzstangen halten etwa 70 Jahre, daher ist es an der Zeit, sie auszutauschen.

„Während unsere Kunden ihre Infrastruktur ändern, denken sie darüber nach, das Netz zu härten“, sagte Herr Vachon. „Unsere Kunden suchen nach höheren und dickeren Masten“, fügte er hinzu, um schwerere Drähte und Transformatoren sowie heftigeres Wetter unterzubringen.

Aber es gibt eine Falte. Laut einem aktuellen Bericht des North American Wood Pole Council eignen sich nur etwa 5 bis 10 Prozent der Bäume in einem typischen Wald für Pfähle. Der Rat warnte davor, dass die Erntehelfer mindestens ein Jahrzehnt länger warten müssen, bis die Bäume ausreichend wachsen, wenn die Energieversorger weiterhin große Masten bevorzugen. Das würde die Preise erhöhen und Bestellungen verzögern. Stattdessen werden die Versorgungsunternehmen dazu ermutigt, kleinere Masten zu kaufen und die Spannweiten zwischen ihnen zu verkürzen.

Ein kleiner Konkurrent von Stella-Jones, RS Technologies Inc. mit Sitz in Calgary, wittert eine Chance. Der Duft erinnert an einen frisch geknickten Holzpfahl.

CEO George Kirby sagte, dass die Masten, die ursprünglich zum Bau von Stromnetzen verwendet wurden, hauptsächlich aus Urwäldern stammten. Heutige Stangen werden früher geerntet, wodurch sie schwächer und kurzlebiger sind als ihre Vorgänger.

RS Technologies begann vor etwa zwei Jahrzehnten mit der Herstellung von Verbundstangen aus Glasfaser und Harz; Es verfügt über ein Werk in Tilbury, Ontario, ein weiteres in den USA und plant die Eröffnung eines dritten. Das Unternehmen sagt, dass es sich um „die widerstandsfähigste Stange auf dem Markt“ handelt, unempfindlich gegen Fäulnis und Spechte.

Außerdem wird behauptet, dass die Masten selbstverlöschend sind, so dass die überwiegende Mehrheit nicht ersetzt werden muss, selbst wenn ein Flächenbrand eine Vorfahrt zerstört. Das Unternehmen gibt an, dass sie 80 bis 100 Jahre halten werden.

Vor drei Jahren waren Verbundmasten „um eine Größenordnung teurer“ als Holzmasten, sagte Herr Kirby, aber der Preisunterschied habe sich erheblich verringert. Und Verbundstangen sind leichter und können vor Ort aus ineinander geschachtelten Segmenten zusammengebaut werden, sodass mehr auf demselben LKW transportiert werden können.

Arbeiter begutachten umgestürzte Strommasten, die durch den posttropischen Sturm Fiona in Dartmouth, NS, am 25. September 2022 verursacht wurden.Darren Calabrese/The Canadian Press

Die Holzmastindustrie ist nicht beeindruckt. Eine Studie des Pole Council aus dem Jahr 2019 scheiterte an der „falschen Annahme, dass Nicht-Holz-Stangen den Holz-Stangen irgendwie überlegen seien“. Letztere hätten eine „viel größere Überlastfähigkeit“ und seien bei extremen Wetterbedingungen besser leistungsfähig.

Als Reaktion auf die wachsende Waldbrandgefahr führte Stella-Jones eine feuerfeste Ummantelung für Holzmasten ein. Das Produkt sehe im eingebauten Zustand aus wie der Schirm einer Terrassentür, sagte Herr Vachon, dehne sich aber bei Flammeneinwirkung zu einer mehrere Zentimeter dicken Schutzhülle aus.

Letztes Jahr machte die Hülle 10 Prozent des Angelruten-Umsatzes des Unternehmens aus. Versorgungsunternehmen an der Westküste der USA seien die Hauptabnehmer, fügte Herr Vachon hinzu, aber auch kanadische Versorgungsunternehmen wie BC Hydro und Hydro-Québec hätten Interesse gezeigt.

Einige nordamerikanische Versorgungsunternehmen verwenden Beton- oder Stahlmasten. Hydro One verwendet immer noch überwiegend Holz, setzt aber in letzter Zeit Verbundwerkstoffe in sumpfigen Gebieten, in denen Spechte aktiv sind, und in abgelegenen Gebieten ein, wo Verbundmasten aufgrund des geringeren Gewichts viel einfacher zu installieren sind.

„Sie sind viel teurer als ein Holzmast“, sagte David Lebeter, der neu ernannte CEO von Hydro One, „deshalb haben wir sie für Spezialanwendungen eingesetzt.“ (In seiner vorherigen Position als Chief Operating Officer war Herr Lebeter für die Übertragung und Verteilung verantwortlich.)

Nova Scotia Power verwendet selten Verbundwerkstoffe. Das Unternehmen kauft hauptsächlich mit chromatiertem Kupferarsenat behandelte Holzmasten von Stella-Jones, sagte Matt Drover, der leitende Direktor für Übertragung und Verteilung des Energieversorgers. Außerdem wurden die Ausgaben für das Vegetationsmanagement auf bis zu 25 Millionen US-Dollar pro Jahr erhöht.

Wasserkraftteams arbeiten daran, die Stromversorgung in Clarence-Rockland, Ontario, wiederherzustellen, wo am 26. Mai 2022 der Ausnahmezustand herrschte, eine Woche nachdem schwere Gewitter über Ontario und Quebec hinwegfegten.Sean Kilpatrick/The Canadian Press

Im Lenox Laboratory des EPRI in Massachusetts untersucht das Institut, wie man dem ehrwürdigen Holzpfahl neues Leben einhauchen kann. Die Anlage ist im Wesentlichen eine riesige Folterkammer für elektrische Komponenten. Es umfasst Bereiche zur Prüfung unterirdischer Explosionen, Kammern, die die beschleunigte Alterung von Isolatoren und anderen Komponenten simulieren, sowie einen Bereich für Polbruchtests. Dort wirft EPRI Masten gegen maßstabsgetreue Nachbildungen von Stromleitungen ab, wobei mehrere Videokameras die daraus resultierende Verwüstung aufzeichnen.

Die großartige Idee von EPRI besteht darin, Opferkomponenten zu verwenden – beispielsweise die Befestigung von Querarmen mit empfindlicheren Bolzen –, damit die Masten verschont bleiben, wenn Bäume über die Linien fallen.

Die Logik ist einfach: Herr Phillips sagte, dass der Austausch einer abgebrochenen Stange zwischen 24 und 36 Stunden dauert; Eine Traverse dauert nur vier bis sechs Stunden. Aber es ist eine gute Balance. Der Querarm muss weiterhin Belastungen durch z. B. Eisansammlungen tragen.

Versorgungsunternehmen können auch höher bauen. Herr Lebeter sagte, dass Hydro One höhere Masten installiert, wodurch die Leitungen weiter über die Vegetation hinausragen. Das Versorgungsunternehmen verwendet außerdem breitere Traversen, was die Ausbreitung zwischen den Drähten vergrößert und die Wahrscheinlichkeit verringert, dass ein Zweig über mehrere Leitungen fällt.

Eine weitere gängige Methode zur Verfestigung von Netzen besteht darin, Übertragungs- und Verteilungsleitungen zu vergraben. Diese sogenannte „Untergrundverlegung“ kann die Zuverlässigkeit in sturmgefährdeten Gebieten verbessern. Vergrabene Leiter sind nicht nur vor starkem Wind, sondern auch vor Hitze und Eisbildung geschützt.

Der Hauptnachteil dürfte Samuel Morse bekannt sein: Verschiedene Schätzungen gehen davon aus, dass die Erdverlegung 10 bis 20 Mal teurer ist als die Verlegung von Kabeln über Kopf. Ottawa Hydro schätzte kürzlich, dass die Verlegung aller Leitungen 10 Milliarden US-Dollar kosten und 90 Jahre dauern würde.

Untersuchungen deuten darauf hin, dass das Härten von Netzen zwar teuer, aber immer noch billiger ist als die Reparatur vermeidbarer Sturmschäden. The Globe and Mail

Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Härtung von Netzen zwar teuer, aber immer noch kostengünstiger ist als die Reparatur vermeidbarer Sturmschäden. Doch im stark regulierten Stromsektor spielen die Kosten eine große Rolle.

In seinem jüngsten Tarifantrag verwies Nova Scotia Power auf den Klimawandel und große Stürme und strebte für die nächsten Jahre deutliche Tariferhöhungen an. Außerdem möchte das Unternehmen die Rechnungen seiner Kunden mit einem sogenannten „Storm Rider“ belasten, um die Erholung nach schweren Stürmen wie Fiona zu finanzieren.

Dies führte zu einem politischen Aufruhr: Die Provinzregierung von Nova Scotia griff im November in den Tariffestsetzungsprozess ein und legte eine maximal zulässige Erhöhung zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von 1,8 Prozent über zwei Jahre fest.

Der Investitionsplan von Hydro One sieht den Austausch oder die Erneuerung von 65.000 Holzmasten und 1.500 km Übertragungsleitungen sowie einem von zehn Transformatoren vor. Herr Lebeter sagte, dass Hydro One darauf abzielt, die bisher erreichten Kostensteigerungen auf dem Niveau der Inflationsrate aufrechtzuerhalten.

„Wenn wir das mit Bedacht tun“, sagte er, „können wir es mit einem begrenzten Kostenanstieg erreichen.“