In diesem Artikel sehen wir uns alternative Optionen für Strommasten an und geben einen Überblick über ihre Auswirkungen auf Sicherheit, Wartung und allgemeine Umweltauswirkungen. Wir werden uns auch alternative, leicht verfügbare Lösungen ansehen, mit denen die Lebensdauer von standardmäßig behandelten Strom- und Telekommunikationsmasten aus Holz verlängert werden kann.
Die folgenden Informationen stammen aus einem von AquAeTer, Inc. veröffentlichten Bericht über die Ökobilanz von Masten aus Holz, Stahl, Beton und Verbundwerkstoffen (vollständiger Bericht auf Anfrage erhältlich). Die im Bericht verwendeten Produkte repräsentieren allgemeine Produktkategorien, die sich in Design und Materialzusammensetzung unterscheiden. Drei der am häufigsten verwendeten Alternativen zu Holzmasten sind Stahl, stahlverstärkter Beton und Verbundwerkstoff/Kunststoff. Die Verbundwerkstoffe bestehen aus einer Glasfaserkonstruktion, die manchmal mit einer äußeren Kunststoffbeschichtung versehen ist. Aus Kostensicht sind bei allen oben genannten Optionen in der Regel die Anschaffungskosten höher, wobei Verbundwerkstoffe aufgrund ihres Ressourcenbedarfs bei der Herstellung besonders teuer sind.
Obwohl wir davon ausgehen können, dass diese teureren Alternativen eine längere Lebensdauer haben, sind sie anfällig für viele der gleichen Probleme wie Holzmasten. Obwohl es keine typische Auslaugung und Fäulnis gibt, die wir bei Holzmasten beobachten, leiden sowohl Beton- als auch Stahlmasten unter Korrosion der Erdleitung. Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn die Masten in sauren Böden aufgestellt werden. Die Lebensdauer von Verbundmasten, die im Bodenkontakt verwendet werden, ist derzeit unbekannt, wobei Osmose ein potenzielles Problem darstellt, wenn herkömmliche Polyesterharzsysteme verwendet werden. Osmose schwächt Verbundstoffe im Laufe der Zeit erheblich. Kostspieligere Epoxidharzsysteme bieten eine viel höhere Beständigkeit gegen Osmose, ebenso wie kunststoffummantelte Verbundstoffe.
Anekdotische Berichte deuten darauf hin, dass Beton- und Stahlmasten typischerweise eine Lebensdauer von etwa 40 Jahren haben. Der Einsatz in sauren Böden in Kombination mit Mängeln in der Verzinkungsqualität kann bei verzinkten Stahlmasten in deutlich kürzerer Zeit zum Versagen führen.
Betonmasten sind schwer und schwieriger zu handhaben als herkömmliche Holzmasten. Die Unternehmen, mit denen wir zusammenarbeiten und die Betonmasten verwendet haben, sagen uns, dass das deutlich höhere Gewicht dieser Masten neue Anforderungen an Transport und Hebezeuge sowie neue Herausforderungen bei der Durchführung eines sicheren und effizienten Installationsprozesses mit sich bringt. Dadurch steigen die Kosten des Mastes und die Installationskosten erheblich. Außerdem ist anzumerken, dass diese Masten nicht leicht zu erklimmen sind. Die Leitfähigkeit der Stahlbewehrung im Inneren des Mastes ist für viele Stromverteilungsunternehmen ebenfalls ein erhebliches Problem.
Die Verwendung alternativer Mastmaterialien kann auch erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben, insbesondere was die CO2-Emissionen bei der Mastherstellung betrifft. Die meisten Versorgungsunternehmen haben im Rahmen ihrer Verpflichtung zur unternehmerischen und sozialen Verantwortung CO2-Reduktionsziele. Die Verwendung alternativer Mastmaterialien kann einen erheblichen Einfluss auf die Erreichung dieser Ziele haben. Während Holzmasten typischerweise etwa 320 kg CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen und speichern, erzeugt die Herstellung von Masten aus alternativen Materialien erhebliche Mengen CO2.
Ein typisches Versorgungsunternehmen beispielsweise, das jährlich 30 Masten ersetzt, wird durch die Umstellung von Holzmasten auf verzinkte Stahlmasten einen Anstieg der CO2-Emissionen um 33,000 Tonnen pro Jahr verzeichnen. Während die Umstellung auf Beton zu einem Emissionsanstieg von 53,000 Tonnen führt, erhöht sich der Ausstoß durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen um 35,000 Tonnen pro Jahr*.
*Quelle „Schlussfolgerungen und zusammenfassender Bericht einer Ökobilanz von Strommasten“, erstellt von AquAeTer Inc.
Im ersten Blogbeitrag dieser Reihe haben wir die Ursachen für das Versagen von Holzmasten und die Methoden zu ihrer Vermeidung ausführlich behandelt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Holzmasten in der Regel aufgrund von Verfall im kritischen Erdungsabschnitt des Mastes versagen, da die Wirksamkeit des Holzschutzmittels mit der Zeit durch Oxidation und Auslaugen nachlässt. Dadurch wird der Mast anfällig für Verfall, Festigkeitsverlust und Versagen.
Der Verfall beginnt im mechanisch stark beanspruchten Mastabschnitt in den oberen 200 mm (8 Zoll) des Bodens, wo ideale Bedingungen für den Verfall herrschen. Der hohe Feuchtigkeitsgehalt, Sauerstoff und höhere Temperaturen schaffen nämlich die perfekte Umgebung für den Verfall. Tiefer im Boden und über der Erde sind die Bedingungen für den Verfall im Allgemeinen nicht gegeben, und ein Versagen an diesen Stellen ist höchst unwahrscheinlich. Der Einsatz zusätzlicher Schutzmaßnahmen im gefährdeten Erdleitungsabschnitt des Mastes ist ein äußerst wirksames und bewährtes Mittel, um die traditionelle Schwäche von Holzmasten zu überwinden: den Erdleitungsverfall. Im nächsten Abschnitt werden wir uns die Möglichkeiten ansehen, dies zu erreichen.
Barriereprodukte bieten zusätzlichen Schutz für Holzmasten an den gefährdeten Bodenleitungsabschnitten und erhöhen in Verbindung mit dem Holzschutzmittel die Lebensdauer der Masten. Barrieresysteme gibt es in zwei Arten: Teil- und Vollbarrieren. Teilbarrieren sind in vielen Formen erhältlich, beispielsweise als einfache Bodenleitungshülle, selbstklebendes Klebeband, Schrumpfschlauch, Hülle mit einer Metallfolie hinter der Außenhülle oder als kompletter Überziehbeutel, der den gesamten Bodenabschnitt der Masten abdeckt. Teilbarrieresysteme haben eines gemeinsam: Sie versiegeln die Oberfläche der Masten hinter der Hülle oder dem Beutel nicht. Das bedeutet, dass das Schutzmittel aus dem Holz hinter der Barriere verloren gehen kann und Wasser auf die gesamte Mastoberfläche hinter der Außenbarriere gelangen kann. Durch die Kapillarwirkung zwischen der Außenhülle und dem Holz wird Feuchtigkeit vom Boden zur Oberseite der Hülle „transportiert“. Dadurch entsteht ein feuchtes oder nasses Band an der Oberseite des Beutels oder der Hülle, wodurch Verfall an der Oberseite der Barriere oder hinter der Barriere selbst auftreten kann. Ohne Feuchtigkeit, Sauerstoff, Organismen und Nährstoffe vollständig auszuschließen, besteht immer noch die Möglichkeit von Verfall.
Totalbarrieresysteme haben hinter der äußeren Barriere eine schmelzbare Versiegelung. Die Hülle wird erhitzt, wodurch die innere Auskleidung schmilzt und die Stangenoberfläche versiegelt, wodurch eine luft- und wasserdichte Versiegelung entsteht. Dadurch werden alle Faktoren ausgeschlossen, die für Fäulnis notwendig sind, einschließlich Sauerstoff und Feuchtigkeit. Diese Versiegelung stellt sicher, dass das Holz an der Oberseite der Hülle unter der 25 %-Schwelle bleibt, bei der Fäulnis beginnen kann, und verhindert gleichzeitig den Verlust von Holzschutzmitteln aus der geschützten Zone. Totalbarrierehüllen wie Polesaver machen den herkömmlichen Erdleitungsverfall unmöglich.
Vollständige Barrierehülle mit luft- und wasserdichter Abdichtung zur Mastoberfläche hinter der äußeren Barriere
Diagramm, das den prognostizierten Verlust der Biegemomentfestigkeit von Masten im Laufe der Zeit für standardmäßig mit Holzschutzmitteln behandelte Holzmasten und mit Holzschutzmitteln behandelte Masten zeigt, die mit einem Polesaver Totalbarriere-Hülle.
Alternative Mastarten aus Beton, Stahl und Verbundwerkstoffen können in gewisser Hinsicht vorteilhaft sein; Holzmasten haben sich jedoch aus Kosten-, Installations- und Umweltsicht als attraktiver erwiesen. Totalbarrieresysteme bieten eine bewährte und äußerst effektive Möglichkeit, Holzmasten zu deutlich geringeren Kosten eine Lebensdauer zu verleihen, die mit der von alternativen Mastmaterialien mithalten oder diese sogar übertreffen kann. Im nächsten Blog werden wir uns Teil- und Vollbarrierehülsen genauer ansehen.
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