Starke Verbindung für sichere Energietrassen
GFK-Vortriebsrohre und unterirdische Stromleitungen
Deutschland strebt bis 2045 Klimaneutralität an – ein Beitrag zur Einhaltung des 1,5-Grad-Ziels des Pariser Klimaabkommens [1]. Der Ausbau erneuerbarer Energien und der Stromtransport von Nord nach Süd sind hierfür zentrale Bausteine. Für grabenlose Bauweisen in dichtbesiedelten Gebieten, Kreuzungsbereichen (Straßen, Schienen, Wasserwege) oder sensiblen Infrastrukturbereichen sind GFK-Schutzrohre die Lösung: Per Vortriebsverfahren verlegt, schützen die durchweg nichtleitenden Rohre sowohl Erdkabel als auch die Umgebung dauerhaft.
Wandel in der Energieversorgung
Um den CO2-Ausstoß zu reduzieren, soll der Stromanteil aus Erneuerbaren Energien bis zum Jahr 2030 gegenüber 2021 auf 80% gesteigert werden [2, §1]. Dies macht den Ausbau der Stromnetze zu einer zentralen Herausforderung. Aktuellen Schätzungen zufolge müssen mehr als 13.000 km der Übertragungsnetze erneuert oder neu gebaut werden [3]. Mit dem »Gesetz zur Änderung von Bestimmungen des Rechts des Energieleitungsbaus«, das im Dezember 2015 in Kraft trat, wurde zudem festgelegt, dass die leistungsfähigen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitungen (HGÜ), die auch als Stromautobahnen bezeichnet werden, vorrangig als Erdkabel zu verlegen sind [4].
Die unterirdische Verlegung der HGÜs bietet Vorteile, sowohl aus technischer als auch aus gesellschaftlicher Perspektive [vgl. auch 5]. Erdkabel haben eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Wetterereignissen: Während Freileitungen durch Stürme, Blitzeinschläge oder Eisbildung beschädigt werden können, sind Erdkabel vor äußeren Einflüssen geschützt. Zudem erzeugen sie nur magnetische Gleichfelder und keine äußeren elektrischen Felder oder Koronaentladungen [vgl. auch 6], was für den Gesundheitsschutz gerade in der Nähe von Wohngebieten von Bedeutung ist. Ferner stellen HGÜ-Leitungen einen zentralen Bestandteil der kritischen Infrastruktur dar. Eine stabile und zuverlässige Energieversorgung ist essenziell für nahezu alle Bereiche des öffentlichen Lebens, von Krankenhäusern über Verkehrssysteme bis hin zur digitalen Kommunikation und gilt somit als Daseinsvorsorge.
Grabenlos verlegt – technisch bewährt
Der unterirdische Leitungsbau ist komplex – sowohl der bauliche Aufwand als auch die Kosten liegen dabei deutlich über denen von Freileitungen. In ländlichen Gebieten erfolgt die Verlegung meist in offenen Gräben, die abschließend wieder verfüllt werden. In urbanen Räumen oder dort, wo bereits bestehende Infrastrukturen – wie Straßen, Bahntrassen oder Gewässer – gequert werden müssen, bieten sich grabenlose Verfahren an. Dazu zählen beispielsweise das Horizontalbohrverfahren (HDD), das Pressbohren oder auch der Rohrvortrieb. Diese grabenlosen Verfahren ermöglichen eine unterirdische Trassenführung mit minimalem Eingriff an der Oberfläche: Aufgrabungen, Bodenversiegelungen oder Beeinträchtigungen sensibler Flächen werden dabei weitestgehend vermieden.
Mehr als nur Schutz vor Beschädigungen
Wartung und Reparaturen gestalten sich bei Erdkabeln komplexer als bei Freileitungen, da Schäden schwerer zu lokalisieren sind und Wiederherstellungsmaßnahmen mehr Zeit in Anspruch nehmen. Umso wichtiger ist es, die Leitungen zuverlässig gegen mechanische Beschädigungen zu schützen. Bewährt hat sich hierbei der Einsatz von Schutzrohren, in die die HGÜ-Leitungen eingezogen werden.
Gleichwohl müssen Schutzrohre weit mehr Anforderungen gerecht werden als nur eine robuste Ummantelung der Höchstspannungskabel zu stellen. Ein wichtiger technischer Aspekt bei der Erdverlegung ist die Wärmeentwicklung im Rohrinneren, die bei allen stromführenden Leitungen durch elektrische Widerstände immer entsteht. Um eine Überhitzung und Materialschäden zu vermeiden, muss diese an die dämmenden Materialien des Stromkabels respektive den umgebenden Baugrund abgegeben werden. Wärmeleitfähige Bettungsmaterialien fördern dabei den thermischen Abtransport im Leitungsverbund. Schutzrohre müssen daher nicht nur über eine hohe Temperaturbeständigkeit verfügen, sondern auch eine effiziente Wärmeableitung gewährleisten. Zudem ist eine dauerhafte Resistenz gegenüber chemischen Einflüssen aus dem Erdreich sicherzustellen, um die Langzeitstabilität zu gewährleisten.
GFK-Vortriebsrohre – Schutzrohre mit Mehrwert
Ein bisher unterschätzter Werkstoff, der die spezifischen Anforderungen an Schutzrohre für HGÜ-Leitungen optimal erfüllt, ist glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK). Als nicht leitfähiges Material zeichnet sich GFK durch hohe Korrosionsbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Form- und Temperaturstabilität sowie mechanische Belastbarkeit aus – auch unter extremen Umgebungsbedingungen. Gleichzeitig ist GFK wartungsarm, langlebig und bietet damit eine wirtschaftliche und nachhaltige Alternative zu Schutzrohren aus konventionellen Materialien wie beispielsweise Stahlbeton, Polymerbeton, Stahl oder Thermoplaste.
Insbesondere im grabenlosen Leitungsbau, etwa beim Rohrvortrieb, haben sich Vortriebsrohre aus GFK als leistungsstarke Systemkomponente bewährt. Sie verbinden die technischen Vorteile des Werkstoffes mit den spezifischen Anforderungen der Verlegungsmethode. Wegen ihres verhältnismäßig geringen Eigengewichts erleichtern sie Transport und Einbau und senken so die Montage- und Installationskosten. Gleichzeitig bieten GFK-Vortriebsrohre eine hohe statische und dynamische Tragfähigkeit, die ihren Einsatz auch bei großen Tiefenlagen und anspruchsvollen geologischen und hydrogeologischen Bedingungen ermöglicht. Aufgrund der geringen Wandstärke im Vergleich zu konventionellen Vortriebsrohren lassen sich zudem kleinere Vortriebsaußendurchmesser realisieren. Dadurch werden Bodenaushub, Energie und Baukosten eingespart und Bauzeiten reduziert. Dank des sehr wartungsarmen Materials und der sehr guten Abrasionsfestigkeit haben Vortriebsrohre aus GFK zudem geringe Betriebskosten.
Knowhow macht den Unterschied
Als führender Hersteller von GFK-Rohren verfügt Amiblu über langjährige Expertise in der Herstellung und dem Einsatz von Vortriebsrohren. Sie werden seit Jahren erfolgreich bei Vortriebsprojekten von drucklosen und druckbelasteten Leitungen, kurvenreichen Trassen und Querungen sensibler Infrastrukturen, wie Bahntrassen und Wasserwegen, eingesetzt. Darüber hinaus besitzen Amiblu GFK-Vortriebsrohre die herstellerbezogene Produktqualifikation im Druckbereich von Eisenbahnverkehrslasten (HPQ DB, ehemals EBA-Zulassung) und können somit auch im Eisenbahnsektor, beispielsweise zur Unterquerung von Schienen, eingesetzt werden. Die erstmalige Verlegung von GFK-Vortriebsrohren in Bahn-Qualität per Vortrieb erfolgte 2016 im Hamburger Hafen. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein Flowtite GFK-Vortriebsrohr zur Anbindung eines neuen Docks vorgetrieben. Das Rohr dient seitdem als Hüllrohr für eine Hochspannungsleitung.
Mechanisch tragfähig und elektrisch nichtleitend
Im Einsatz als Schutzrohre für Stromleitungen bieten GFK-Vortriebsrohre eine Vielzahl funktionaler Vorteile: Sie schützen HGÜ-Kabelsysteme zuverlässig vor mechanischen Beschädigungen. Aufgrund der Kombination von Glasfasern mit der harzbasierten Kunststoffmatrix verfügen Amiblu GFK-Rohre über eine hohe statische Belastbarkeit – sowohl für die ringförmige Erdlastaufnahme als auch hinsichtlich der axialen Druckbeanspruchung beim Vortrieb.
Ergänzend zu den statischen Eigenschaften können die Rohre auch mit spezieller GFK-Manschette als Alternative zu einer Edelstahlkupplung hergestellt werden. Damit sind sie im Gegensatz zu Schutzrohren aus Stahl, Beton oder Polymerbeton komplett nichtleitend. Dieser Aspekt ist gerade mit Blick auf HGÜ-Leitungen besonders wichtig, um gefährliche Streustromkorrosion im Fehlerfall zu vermeiden. Kommt es beispielsweise zu einem Isolationsversagen der HGÜ-Leitung, könnten leitfähige Teile der Schutzrohrleitung den Gleichstrom aufnehmen. Die Folge wäre Streustromkorrosion und Schädigung der Schutzrohrleitung sowie benachbarter metallischer Infrastrukturleitungen. Vollständig nichtleitende GFK-Rohre ermöglichen dagegen eine dauerhaft elektrische Entkopplung der Leitung und des umgebenden Erdreichs, woraus eine erhöhte Lebensdauer der Schutzrohrleitung resultiert. Zudem verstärken GFK-Schutzrohre ohne Edelstahlkupplung nicht das magnetische Gleichfeld um eine HGÜ-Leitung.
Nicht elektrisch, aber wärmeleitend
Für Standardanwendungen im Abwasserbereich sind GFK-Vortriebsrohre von Amiblu für Temperaturen bis 50°C ausgelegt, während speziell angepasste Rohre bis zu 90°C hitzebeständig und formstabil sind. Um den Aspekt der Wärmeentwicklung bei HGÜ-Leitungen genauer zu betrachten, wurden Versuche bei der Applus+ IMA (IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH, Dresden) an einem GFK-Vortriebsrohr (Typ Flowtite, Außendurchmesser OD 860, Nennsteifigkeit SN 100000, Mindestwanddicke emin = 35,5 mm) durchgeführt. Ziel der Untersuchungen nach EN ISO 8497:1996 [7] war es, die Wärmetransporteigenschaft bzw. die Wärmeleitfähigkeit des GFK-Vortriebrohres zu bestimmen. Die Wärmeleitfähigkeit ist eine Stoffeigenschaft, die Auskunft darüber gibt, wie gut die Wärme aufgrund eines Temperaturgefälles durch einen Körper transportiert wird. Für den vorliegenden Anwendungsfall ist entscheidend, wie effizient die Wärme aus dem Inneren der Schutzrohrleitung an den umgebenden Baugrund abgegeben wird.
Zur Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit wurde das Rohr in eine Prüfvorrichtung eingebracht und im Inneren mit unterschiedlichen Temperaturen zwischen 40 und 80 °C beaufschlagt, um die Wärmeentwicklung aus den HGÜs darzustellen. Thermoelemente an der Rohraußenwand und im Inneren erfassten dabei kontinuierlich die Temperatur. Aus dem gemessenen Wärmestrom ermittelten die Prüfer den Wert für die Wärmeleitfähigkeit. Dabei zeigten die Ergebnisse deutlich höhere Werte für die Wärmeleitfähigkeit (je nach Innentemperatur zwischen 1,3 und 1,5 W/m*K) als bislang aus der Literatur allgemein für GFK-Materialien bekannt sind. So gibt die Universität Bayreuth beispielsweise einen Wert zwischen 0,25 und 0,35 W/m*K an [8] – wobei dies keine expliziten Werte für GFK-Rohre oder GFK-Vortriebsrohre darstellen. Da GFK ein Verbundwerkstoff ist, hängt der Wert der Wärmeleitfähigkeit wesentlich von der Zusammensetzung der einzelnen Komponenten ab. Amiblu hat hierfür ein Modell entwickelt, mit dem sich die Wärmeleitfähigkeit jedes GFK-Rohres numerisch berechnen lässt.
Für die praktische Anwendung ist jedoch nicht nur der reine Werkstoffwert entscheidend. Die Wärmeleitfähigkeit ist im Kontext der Einbausituation zu bewerten. In Kombination mit wärmeleitfähigem Bettungsmaterial wird die Wärme zuverlässig in den Baugrund abgegeben, ohne negative Auswirkungen auf die HGÜ-Leitung beziehungsweise das GFK-Schutzrohr zu haben.
Material- und Konstruktionsvorteile beim Rohrvortrieb
Aufgrund ihrer geringen Wandstärke und der hydraulisch glatten sowie wasserabweisenden Außenoberfläche bieten GFK-Vortriebsrohre im Vergleich zu konventionellen Lösungen aus Stahlbeton oder Polymerbeton bei annähernd gleichem Innendurchmesser deutliche Vorteile hinsichtlich Ressourceneffizienz und Vortriebstechnik. Der reduzierte Außendurchmesser wirkt sich unmittelbar positiv auf die gesamte Logistik und den bautechnischen Aufwand aus. Wie sich dies konkret auf der Baustelle auswirkt, zeigt folgendes Beispiel:
Bei einer Vortriebsstrecke von 100 m und einem geplanten Innendurchmesser der Rohrleitung von ca. 800 mm, kann ein GFK-Vortriebsrohr mit einem Außendurchmesser von 860 mm verwendet werden (z. B. Hobas SN 100000, Wandstärke WS = 40 mm, Innendurchmesser ID = 780 mm oder Flowtite HPQ-Rohr SN 100000, WS = 35,5 mm, ID = 789 mm). Im Vergleich dazu hat ein Rohr aus Stahlbeton oder Polymerbeton für denselben Innendurchmesser einen Außendurchmesser von etwa 1.080 mm – also einen um 220 mm größeren Querschnitt bei einer Wandstärke von 140 mm.
Dieser Dimensionsunterschied hat mehrere technische und wirtschaftliche Implikationen, die in Summe zu einer schnelleren Pressung im Rahmen des Vortriebs führen:
- Kleinere Vortriebsmaschine: Der reduzierte Außendurchmesser erlaubt den Einsatz kompakterer Maschinen mit geringerem Platzbedarf.
- Reduzierte Pressenkraft: Die Rohrreibung ist abhängig vom Rauigkeitsbeiwert k und der effektiven Rohrmantelfläche. Kleinere Außendurchmesser (d.h. auch eine kleinere Mantelfläche) in Kombination mit sehr niedrigen Rauheitsbeiwerten (k < 0,01) und einer hydrophoben Außenoberfläche bedeuten daher eine geringere Mantelreibung. Dies führt zu niedrigerem Kraftaufwand beim Vortrieb.
- Kleinere Presswiderlager: Durch die reduzierten Pressenkräfte und kleineren Maschinen genügt ein kleineres Presswiderlager – ein Vorteil besonders in innerstädtischen oder beengten Bausituationen.
- Geringerer Aushub: Der kleinere Bohrdurchmesser verringert das zu fördernde Erdvolumen – ein direkter Beitrag zur Ressourcenschonung.
- Weniger Bentonitverbrauch: Aufgrund des geringeren Ringspalts sinkt der Bedarf an Stütz- und Gleitmitteln signifikant.
Darüber hinaus sind bei GFK-Vortriebsrohren aufgrund ihrer Materialeigenschaften keine Druckübertragungsringe erforderlich. Die Kupplungssysteme können im Rahmen von Kurvenvortrieben abgewinkelt werden und bieten darüber hinaus dauerhaften Schutz vor dem Eindringen von Grundwasser. Mithilfe spezieller Kupplungssysteme können Druckvortriebsrohre auch bei einer Innendruckbelastung und bei hohen Grundwasserständen verwendet werden.
In Summe zeigt sich: GFK-Vortriebsrohre ermöglichen durch ihre konstruktiven Eigenschaften nicht nur eine materialsparende und effiziente Bauweise, sondern auch einen wirtschaftlicheren und umweltschonenderen Vortrieb.
Passgenaue Fertigung
Dank ihrer individuellen Anpassbarkeit von Rohrlängen und Sonderbauteilen lassen sich mit GFK-Rohren von Amiblu auch komplexe Trassenführungen mit Kurvenpressungen realisieren – etwa in urbanen oder ökologisch sensiblen Gebieten.
Darüber hinaus sind mit den zwei Herstellverfahren verschiedene Nennweiten verfügbar:
- Hobas Schleuderverfahren nach DIN 16869 [9] (mit Edelstahlkupplung: OD 272 bis OD 2555 / mit GFK-Kupplung: OD 427 bis OD 3600)
- Flowtite Wickelverfahren nach DIN 16868 [10] (vgl. HPQ) (mit Edelstahlkupplung: OD 376 bis OD 2453 / mit GFK-Kupplung: OD 401 bis OD 2453)
Während Schutzrohre mit kleineren Durchmessern (bis DN 800) nach Einzug der Stromleitungen meist verdämmt werden, bieten begehbare größere Durchmesser eine bessere Zugänglichkeit für Inspektionen oder Nachrüstungen sowie die Möglichkeit der Mehrfachnutzung durch andere Ver- und Entsorger oder der aktiven Kabelkühlung durch Belüftung. Häufig werden hierbei Rohre mit einem Innendurchmesser größer 1. 600 mm genutzt (vgl. auch DWA-A 125 [11]). Zudem können GFK-Vortriebsrohre nachträglich mit Kabelbrücken oder Halterungen etc. ausgestattet werden. Dies funktioniert beispielsweise über Klebedübel oder -anker.
Mit Blick auf ein Bauvorhaben versteht sich Amiblu als verlässlicher Begleiter über den gesamten Projektverlauf. Erfahrene Experten unterstützen die Projektbeteiligten in allen Phasen – von der Planung und Auslegung über die Bauausführung bis zur Nachsorge – und stehen jederzeit für technische Beratung bereit.
Literatur:
[1] Umweltbundesamt: Webseite »Treibhausgasminderungsziele Deutschlands«, https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgasminderungsziele-deutschlands#internationale-vereinbarungen-weisen-den-weg (Stand vom 22.04.2025, zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[2] Bundesministerium für Justiz und Verbraucherschutz, Bundesamt für Justiz: Webseite »Gesetze im Internet: Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien (Erneuerbare-Energien-Gesetz – EEG 2023 – vom 21. Juli 2014 (BGBl. I S. 1066), das zuletzt durch Artikel 1 des Gesetzes vom 21. Februar 2025 (BGBl. 2025 I Nr. 52) geändert worden ist), https://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014/BJNR106610014.html (zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[3] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Webseite »Aktueller Stand des Netzausbaus (Übertragungsnetz)«, https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Downloads/U/uebeblickspapier-zum-netzausbau.html (Stand vom 23.10.2024, zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[4] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie: Webseite »Fragen und Antworten zum Energieleitungsbau (Erdverkabelung)«, https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/FAQ/Energieleitungsbau/faq-energieleitungsbau.html (zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[5] Sutter, J., Eckert, D., Flachsbarth, F. und Liu, R.: »Ökobilanzierung von Freileitungen, Land- und Seekabeln im Höchstspannungsbereich in Deutschland«, Abschlussbericht FB001630, Öko-Institut e.V., Darmstadt/Freiburg/Berlin, Hrsg. Umweltbundesamt, Texte 36/2025 (März 2025). Online verfügbar: https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/oekobilanzierung-von-freileitungen-land-seekabeln (zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[6] Strahlenschutzkommission: »Biologische Effekte der Emissionen von Hochpannungs-Gleichstromübertragungsleitungen (HGÜ), Empfehlungen der Strahlenschutzkommision mit wissenschaftlicher Begründung« (September 2013). Online verfügbar: https://ssk.de/fileadmin/documents/de/2013/HGUE.pdf (zuletzt aufgerufen am 05.03.2026).
[7] DIN EN ISO 8497: »Wärmeschutz – Bestimmung der Wärmetransporteigenschaften im stationären zustand von Wärmedämmungen für Rohrleitungen (ISO 8497:1994); Deutsche Fassung EN ISO 8497:1996.«, Beuth Verlag.
[8] Universität Bayreuth, Material Innovation Lab: »GFK – Glasfaserverstärkter Kunststoff«, https://www.material.uni-bayreuth.de/de/2-materialwelt-der-polymere/3-verbundwerkstoffe/06-gfk/index.html (zuletzt aufgerufen am 09.03.2026).
[9] DIN 16869: »Rohre aus glasfaserverstärktem Polyesterharz (UP-GF), geschleudert, gefüllt. Teil 1: Maße (2014-12). Teil 2: Allgemeine Güteanforderungen, Prüfung (2014-12).«, Beuth Verlag.
[10] DIN 16868: »Rohre aus glasfaserverstärktem Polyesterharz (UP-GF). Teil 1: Gewickelt, gefüllt, Maße (2016-10). Teil 2: Gewickelt, gefüllt, allgemeine Güteanforderungen, Prüfung (2016-10).«, Beuth Verlag.
[11] DWA-A 125: »Rohrvortrieb und verwandte Verfahren (2008-12)«, Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V., Hennef.
