Gesundheitsschutz

Auch beim Stromnetzausbau gelten die Grenzwerte der 26. Bundes-Immissionsschutzverordnung (26. BImSchV). Diese schützen vor allen nachgewiesenen gesundheitlichen Risiken, die von den statischen und niederfrequenten elektrischen und magnetischen Feldern ausgehen können, wie sie in der unmittelbaren Umgebung von Stromleitungen auftreten.

Elektrische und magnetische Felder

Elektrische Geräte und Leitungen erzeugen zwei Arten von Feldern: Elektrische und magnetische Felder. Ein elektrisches Feld entsteht, sobald an einem Gerät oder einer Stromleitung eine Spannung anliegt. Dazu muss nicht einmal Strom fließen (ruhende Ladungen). Immer wenn Strom durch eine Leitung oder ein Gerät fließt, entsteht in der direkten Umgebung zusätzlich ein Magnetfeld (bewegte Ladungen).

Die Größe des elektrischen Feldes wird von dem Ladungsunterschied bestimmt, der in Volt/Meter angegeben wird. Magnetische Felder entstehen immer dann, wenn Strom fließt.  Je größer der Stromfluss, desto höher ist auch die magnetische Flußdichte, die in Tesla angegeben wird:

In Deutschland erfolgt die elektrische Energieversorgung in der Regel mit Wechsel- oder Drehstrom, der eine Frequenz von 50 Hertz (Hz) hat. Dies bedeutet, dass in einer Sekunde 50 sogenannte Perioden durchlaufen werden. Pro Periode finden zwei Richtungswechsel statt. Somit wechseln alle 10 Millisekunden die Spannung, die Polarität und der Strom die Richtung. Daher spricht man hier von einem elektrischen und einem magnetischen Wechselfeld. 

Elektrische und magnetische Felder sind ein Teil des elektromagnetischen Spektrums. Dieses erstreckt sich über den gesamten Bereich von den statischen elektrischen und magnetischen Feldern über die optische Strahlung (Licht) bis zur ionisierenden Strahlung. Je höher die Frequenz der Wechselfelder, desto größer ist ihre Energie. Bei elektrischen und magnetischen Wechselfeldern mit einer Frequenz von 50 Hertz handelt es sich um niederfrequente Felder. Haushaltsgeräte und die Strahlung der Sonne weisen deutlich höhere Frequenzen auf.

Elektromagnetisches Spektrum; Quelle [1]

Bei Gleichspannung und Gleichstrom  – wie bei der Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) – tritt hingegen keine Umkehrung der Spannungspolarität und kein Richtungswechsel des Stromes auf, was elektrische und magnetische Gleichfelder zur Folge hat. Das elektrische Feld wird begrenzt durch das Kabel. Das Magnetische Feld bildet sich drumherum.

 Wenn Strom durch eine Leitung fließt, entsteht in der Nähe ein Magnetfeld, Quelle: Eigene Darstellung.

Grenzwerte

In Deutschland werden die Grenzwerte für elektrische und magnetische Felder zum Schutz der Bevölkerung in der 26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (26. BImSchV) geregelt. Sie basieren auf internationalen Empfehlungen (z.B. der Weltgesundheitsorganisation WHO, der Internationalen Kommission zum Schutz vor Nichtionisierender Strahlung ICNIRP und der Europäischen Union). Die Grenzwerte beziehen sich auf die maximale Auslastung der Leitung und sind in vielen europäischen Ländern einheitlich [2]. Im durchschnittlichen Betrieb sind Leitungen zu etwa50-60 Prozent ausgelastet.
Für Stromleitungen mit Wechselstrom (50 Hz) gilt ein Grenzwert für die magnetische Flussdichte von 100 µT und für die elektrische Feldstärke von 5 kV/m. Bei Gleichstromleitungen findet kein Richtungswechsel der Polung und des Stromflusses statt (Frequenz: 0 Hz). Das elektrische Feld innerhalb des Kabels wird durch die Isolation abgeschirmt. Der Grenzwert für die elektrische Feldstärke beträgt daher 0 kV/m. Die magnetische Flussdichte wird auf maximal 500 µT begrenzt [3]. Die Grenzwerte bei Gleichstrom liegen höher, weil magnetische Gleichfelder kein elektrisches Feld induzieren.

Zusätzlich zu den Grenzwerten gelten in Deutschland eine Reihe von Bestimmungen, die dem Gedanken der Vorsorge Rechnung tragen. So sind Überspannungen von Häusern durch neue Leitungen nicht mehr gestattet. Auch sind die zuständigen Übertragungsnetzbetreiber aufgefordert, Leiterseil-Anordnungen und Strommasten so zu optimieren, dass sie möglichst geringe elektrische und magnetische Feldstärken erzeugen.

Abstandsregelungen 

In Deutschland werden keine allgemeingültigen Abstandsregelungen bei der Errichtung von Stromleitungen verwendet. Vielmehr werden zum Schutz der Bevölkerung vor gesundheitlichen Risiken durch elektrische und magnetische Felder Grenzwerte festgelegt, die zu keinem Zeitpunkt überschritten werden dürfen.

Beim Bau einer neuen Hoch- oder Höchstspannungsfreileitung werden die geltenden gesetzlichen Grenzwerte für elektrische und magnetische Felder auch dann eingehalten, wenn die Leitung sehr nah an Wohnhäusern vorbeigeführt wird. Dies garantieren immissionsschutzrechtliche Prüfungen, die für eine Baugenehmigung notwendig sind. Eine Kontrolle führt die zuständige Landes- bzw. Bundesbehörde durch [4].

Bei Hochspannungsleitungen sind die magnetischen Felder am stärksten direkt unterhalb von Freileitungen bzw. oberhalb von Erdkabeln. Mit zunehmendem Abstand von der Leitung nehmen die magnetischen Flussdichten sehr rasch ab. Schon bei Abständen von mehr als etwa 100 m zu einer Freileitung kann davon ausgegangen werden, dass die magnetischen Felder, die durch Hausinstallation und Haushaltsgeräte verursacht werden, größer sind als die Beiträge der Freileitung.

In einzelnen Bundesländern wurden Mindestabstände von Freileitungen zur Wohnbebauung als Ziele oder Grundsätze der Raumordnung festgelegt. Ebenso finden sich Abstandsregelungen für Freileitungen des Übertragungsnetzes im Bundesbedarfsplangesetz (BBPlG). So müssen neu gebaute Freileitungen, die mit einer Spannungen über 110 kV betrieben werden, einen Mindestabstand von 200 m im Außenbereich und 400 m im Innenbereich aufweisen**. Diese Abstände sind aber nicht durch Grenz- oder Vorsorgewerte für elektrische und magnetische Felder begründet, sondern sind vielmehr ein politischer Kompromiss aus verschiedenen Erwägungen wie Wohnumfeld-Schutz und Schutz des Landschaftsbildes.

** Als Außenbereich werden im Baurecht Gebiete bezeichnet, die außerhalb des Geltungsbereiches eines Bebauungsplanes, eines Vorhaben- und Erschließungsplanes und außerhalb der im Zusammenhang bebauten Ortsteile liegen. Mit Innenbereich bezeichnet man im Baurecht die Gebiete der „im Zusammenhang bebauten Ortsteile“ gemäß § 34 Baugesetzbuch (BauGB).

525-kV-HGÜ-Kabel

HGÜ-Leitungen werden mit einer Spannung von 525 kV betrieben. Dies ist die höchste Spannung, die zur Übertragung von Strom in Deutschland verwendet wird. Vor Inbetriebnahme wird ein immissionsschutzrechtliches Gutachten erstellt. In diesem wird simuliert, welche Feldstärken bei einer Vollauslastung zu erwarten sind. 

Für ein 525-kV-HGÜ-Erdkabel ergibt sich direkt über dem Kabel eine magnetische Flussdichte von etwa 56 µT und in Abstand von 25 Metern zur Trassenmitte eine magnetische Flussdichte von etwa 0,23 µT [5].

Das Magnetfeld der Erde hat in Mitteleuropa eine magnetische Flussdichte von etwa 48 µT. Lautsprecher von Telefonhörern oder Headsets weisen magnetische Flussdichten von etwa 80 µT bis 1.000 µT auf [6]. Der Grenzwert von 500 µT für Erdkabel wird also um das ca. 10-fache unterschritten. Die magnetische Flussdichte des Erdkabels entspricht in etwa dem Erdmagnetfeld.

Mögliche gesundheitliche Wirkungen

Ausführliche Informationen zur Wirkung von Wirkungen elektrischen und magnetischen Feldern finden Sie auf den Seiten des Bundesministeriums für Strahlenschutz (BfS)

Elektrische und magnetische Wechselfelder
Während das elektrische Feld sich leicht abschirmen lässt und nicht in den menschlichen Körper eindringen kann, können sehr starke magnetische Wechselfelder im menschlichen Körpergewebe einen Stromfluss induzieren. Zur Sicherung der Bevölkerung vor gesundheitlichen Risiken wurden die oben beschriebenen Grenzwerte eingeführt, die alle nachgewiesenen Risiken ausschließen. 

Elektrische und magnetische Gleichfelder
Untersuchungen des Bundesministerium für Strahlenschutz (BfS) zeigten bisher keine direkten negativen biologischen und gesundheitlichen Wirkungen statischer Magnetfelder bis zu einer Magnetflussdichte von vier Tesla. Dieser Wert ist 8.000-mal höher als der festgelegte Grenzwert bei Gleichstromkabeln.

[1]: https://www.netzentwicklungsplan.de/sites/default/files/paragraphs-files/NEP_EMF_2018_2_0.pdf

[2]: https://www.bfs.de/DE/themen/emf/kompetenzzentrum/netzausbau/schutz/grenzwerte-europa.html

[3]: https://www.gesetze-im-internet.de/bimschv_26/anhang_1.html.

[4]: https://www.netzausbau.de/SharedDocs/Downloads/DE/Publikationen/FlyerMessung.pdf?__blob=publicationFile

[5]: TÜV Süd – Gutachten elektromagnetische Felder – Immissionsschutzrechtliche Ersteinschätzung (ISE) im Rahmen der strategischen Umweltprüfung (SUP) für die Erdkabeltrasse des Vorhabens SüdOstLink – Abschnitt A, Seite 10, 22.03.2019.[6]: Rehm W., Edelman K., Gritsch Th., Darstellung der technischen Möglichkeiten zur Minimierung elektrischer und magnetischer Felder von Niederfrequenz- und Gleichstromanlagen nach dem Stand der Technik, FE-Vorhaben des Bundesamts für Strahlenschutz BfS AG-F3-08313/3614S80020, 2014-11-18