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E-Power Pipe®

E-Power Pipe® – Verfahrensinnovation zur Schutzrohrverlegung

Mit E-Power Pipe® hat Herrenknecht ein neues Verfahren entwickelt, um Kabelschutzrohre kleineren Durchmessers mit Haltungslängen von über einem Kilometer schnell und sicher im Untergrund zu installieren. Die grabenlose Technologie kann präzise gesteuert und bei nur geringen Überdeckungen eingesetzt werden und bietet somit beim Hochspannungs-Netzausbau eine bodenschonende Alternative zur konventionellen offenen Bauweise.

 

Hoher Bedarf nach neuen Übertragungsnetzen

Der Ausbau von Stromübertragungsnetzen und der Neubau von Fernleitungen erfolgt typischerweise durch oberirdisch verlaufende Freileitungen. Hierbei müssen häufig in aufwendigen Verfahren die Zeit- und Budgetpläne der Behörden und Planer auf die Ansprüche von Anwohnern und Grundstückseigentümern abgestimmt werden. Dies gilt insbesondere in dichtbesiedelten Regionen wie Deutschland.

Gemäß dem in Deutschland geplanten Netzausbau (Netzentwicklungsplan Strom 2030, Version 2017, 2. Entwurf) ergibt sich ein Neubaubedarf von rund 2.400 Kilometern Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ), die vorrangig als Erdkabel auszuführen sind. Die Hauptanforderung besteht darin, die Kabel in geringer Tiefenlage und in einem fest definierten, geringen Abstand mit hoher Genauigkeit über möglichst lange Strecken (>1 Kilometer) zu verlegen.

Für den Bereich der nicht-begehbaren Durchmesser bei der Einzelverlegung von Erdkabeln erfüllte bislang kein grabenloses Bauverfahren alle Kriterien hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Bauzeit. Mit der Technologie E-Power Pipe® hat Herrenknecht ein neues Verfahren entwickelt, das diese Lücke schließt.

Neuentwickelte Maschinentechnik

E-Power Pipe® kombiniert und entwickelt die bewährten Bohrtechnologien Horizontal Directional Drilling (HDD) und AVN bzw. Direct Pipe® weiter. Das Herzstück ist die von Herrenknecht neu entwickelte Vortriebsmaschine AVNS350XB mit einem Bohrdurchmesser von 505 Millimetern.

Die komplett ferngesteuerte AVNS350XB ist mit einer Strahlpumpe als Förderpumpe sowie mit einem in die Vortriebsmaschine integrierten Hydraulikaggregat und verbesserten Steuerungs- und Navigationssystemen ausgestattet. Durch den Einsatz der Strahlpumpen-Fördertechnik für das Abraummaterial können nun im kleinen Durchmesserbereich bis zu 10-fach längere Haltungen realisiert werden als bisher – das bedeutet über 1.000 Meter lange Vortriebe bei einer geringen Installationstiefe von 1,5 Metern. Mit hoher Präzision hält die Maschine den geplanten Streckenverlauf ein und kann dabei bestehende Infrastrukturen wie Rohrleitungen, Straßen, Schienen oder kleinere Gewässer sicher und schnell unterqueren.

  • Verfahren zur grabenlosen Verlegung von Schutzrohren für Erdkabel
  • Technologiekombination von Rohrvortrieb (Microtunnelling) und Horizontal Directional Drilling
  • Haltungslänge: über 1.000 Meter
  • Installationstiefe: min. 1,5 Meter
  • Neu entwickelter Maschinentyp AVNS350XB mit Strahlpumpe, integriertem Hydraulikaggregat sowie verbesserter Steuerung und Navigation
  • Geringe Belastung von Umwelt und Anwohnern, keine aufwendigen Rekultivierungsmaßnahmen
  • Schnelle und sichere Erstellung der Bohrung und des Produktrohreinzugs
  • Komplett ferngesteuerte Vortriebsmaschine
  • Kein schweres Gerät zwischen Anschlusspunkten
  • Permanente Bohrlochstützung durch Maschine und Vortriebsrohr
  • Vortrieb unter Grundwasser möglich

Zweistufiges Verlegeverfahren

Am Startpunkt wird ein Pressenrahmen installiert, mit dessen Vorschubkraft Vortriebsrohre und Vortriebsmaschine entlang der vorgegebenen Trasse in Richtung des Zielpunkts gedrückt werden. Das Bohrloch bleibt hierbei permanent durch die Maschine bzw. die Vortriebsrohre sicher gestützt. Nach dem Durchstich am Zielpunkt wird die Vortriebsmaschine von den Vortriebsrohren getrennt. Im Anschluss wird das vorgefertigte Kabelschutzrohr mit den noch im Bohrloch befindlichen Vortriebsrohren verbunden und über den Pressenrahmen im Startschacht eingezogen. Nach der Installation des Schutzrohrs ist die Mission von E-Power Pipe® abgeschlossen. Der finale Einzug der Erdkabel erfolgt in einem zweiten Schritt durch entsprechend spezialisierte Unternehmen.

Bestandteil der Verfahrensinnovation war die Entwicklung von neuen, verlängerten Vortriebsrohren, die einen nahezu kontinuierlichen Vortrieb ermöglichen. Speziell für diese Vortriebsrohre entwickelte Herrenknecht einen passenden Pressenrahmen mit 10 Metern Hub und einer Vortriebskraft von 350 Tonnen. Durch eine Drehung um 180° im Startschacht kann er gleichzeitig den Rückzug des Kabelschutzrohrs bewältigen und nimmt damit eine Doppelfunktion ein.

Erfolgreiches Pilotprojekt

E-Power Pipe® wurde erstmals im Dezember 2016 Vertreten von Bauindustrie, Ingenieurbüros, Netzbetreiber und Politik präsentiert. Im Frühjahr 2017 stellte Herrenknecht zusammen mit der Amprion GmbH, einem in Europa führenden Übertragungsnetzbetreiber, und der RWTH Aachen mit einem erfolgreichen Pilotprojekt in Borken (Nordrhein-Westfalen) die Leistungsfähigkeit von E-Power Pipe® unter Beweis.

Drei parallele Bohrungen mit 300 Meter Länge in geringer Tiefenlage wurden für die Verlegung von HDPE-Rohren für den späteren Kabeleinzug eingebracht. Bestleistungen von bis zu 126 Metern Vortrieb pro Tag bei der Pilotbohrung und 266 Metern pro Tag beim Rückzug des Schutzrohres belegten die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bereits beim Pilotprojekt.

Kooperation

Die Entwicklung des Verfahrens wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert (BMWi-Forschungsvorhaben IBoTec) und von Herrenknecht in Zusammenarbeit mit der Amprion GmbH und der RWTH Aachen durchgeführt.

Links:

Unser innovatives Verfahren E-Power Pipe® erhält den Umwelttechnikpreis:

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.

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Jack Brockway Geschäftsführer Herrenknecht Tunnelling Systems USA Inc.
Gerhard Goisser COO Herrenknecht Tunnelling Systems USA, Inc.