Abschirmung des gesamten elektrischen Feldes über Gebäudeplattformen in der Nähe von UHVDC‑Übertragungsleitungen durch geerdetes Metallgeflecht

Warum das im Alltag wichtig ist

Mit der Ausweitung von Ultra‑Hochspannungs‑Leitungen (UHVDC), die Strom aus weit entfernten Regionen in Städte bringen, verlaufen immer mehr Trassen nahe an Wohnhäusern und Wohnblöcken. Anwohner unter solchen Leitungen berichten gelegentlich von ungewöhnlichen Empfindungen auf Balkonen und Dachterrassen – etwa Haare, die sich aufstellen, oder kleine Entladungen beim Berühren von Metall. Diese Studie untersucht eine praktische Möglichkeit, diese unsichtbaren elektrischen Felder an Gebäudedächern zu mildern: ein einfaches, geerdetes Metallgeflecht, das an bestehenden oder neuen Gebäuden angebracht werden kann.

Unsichtbare Felder um hohe Stromleitungen

Moderne Ultra‑Hochspannungs‑Gleichstromleitungen transportieren große Energiemengen über lange Strecken. Um die Leiter herum entsteht ein Gesamtfeld, das aus zwei Anteilen besteht: dem statischen Feld durch die hohe Spannung selbst und einem zusätzlichen Beitrag durch geladene Teilchen, die in der Luft durch lokale Koronaentladungen an den Leitern entstehen. Nähern sich diese Leitungen mehrstöckigen Gebäuden, können Wände, Dächer und Balkone das Feld an bestimmten Stellen konzentrieren, wo Menschen stehen oder Metallgeländer berühren. Frühere Sicherheitsprüfungen erfassten meist das Feld nur auf Bodenniveau, sodass Dachplattformen und Balkone stärkere Felder erleben können, auch wenn die Vorgaben am Boden eingehalten werden.

Ein einfacher Schutz aus Metallgeflecht

Die Autorinnen und Autoren schlagen eine einfache Schutzmaßnahme vor: ein geerdetes Metallgeflecht direkt über der flachen Dachplattform eines nahegelegenen Gebäudes anzubringen. Das Geflecht ist im Wesentlichen ein Gitter aus dünnen Metalldrähten, das gut mit dem Erdungssystem des Gebäudes verbunden ist. Da Metallladungen frei verschieben lässt, nimmt das Geflecht eine einheitliche elektrische Potentialhöhe ein. Eintreffende Feldlinien von der Übertragungsleitung enden an dieser Oberfläche, statt in den Bereich vorzudringen, in dem sich Menschen aufhalten. Gleichzeitig zieht das Geflecht geladene Partikel an und leitet sie über einen niederohmigen Weg gefahrlos in die Erde ab.

Wie das Team das Design prüfte und optimierte

Um zu beurteilen, wie gut diese Abschirmung wirkt, entwickelten die Forschenden ein detailliertes dreidimensionales Computermodell, das die Übertragungsleitung, das Gebäude, das geerdete Geflecht und die umgebende Luft berücksichtigt. Sie kombinierten Finite‑Elemente‑Simulationen mit numerischen Berechnungen, um sowohl das elektrische Potenzial als auch die Bewegungen geladener Teilchen im Wind zu verfolgen. Das Modell erlaubte Variationen bei Maschenweite, Drahtstärke, Höhe über dem Dach und Einbaurichtung. Untersucht wurden zwei Hauptanordnungen: ein horizontales Geflecht über der Plattform ("parallel"-Installation) und ein vertikales Geflecht entlang der Dachkante zur Leitung hin.

Was die Abschirmung am wirksamsten macht

Die Simulationen zeigten, dass die Größe der Gitteröffnungen der entscheidende Gestaltungsfaktor ist. Ein grobes Netz mit zwei Meter großen Quadraten reduzierte das Dachfeld bereits um mehr als 60 Prozent, während ein deutlich dichteres Netz mit 0,25‑Metern‑Quadraten die Werte weiter senkte. Im Gegensatz dazu hatte eine größere Drahtstärke nur einen geringen Einfluss auf die Abschirmwirkung, wenngleich sie die mechanische Stabilität und Haltbarkeit verbesserte. Das Anbringen des Geflechts dicht über der Plattform bot besseren Schutz als eine höhere Montage, da ein größerer Spalt mehr geladene Partikel seitlich eindringen ließ. Beim horizontalen Geflecht verbesserte eine leichte Neigung wie bei einem Pultdach, bis zu etwa 30 Grad, die Abschirmung auf der der Leitung zugewandten Seite, indem Feldlinien und Ladungen vom Aufenthaltsbereich weggelenkt wurden.

Prüfungen im Feld neben einer aktiven Leitung

Die Forschenden testeten die Konzepte anschließend an einer realen ±800‑Kilovolt‑UHVDC‑Leitung in Xinyang, China. Über und neben einem Flachdachgebäude wurden Edelstahlgeflechte installiert, und empfindliche Feldmesser erfassten das gesamte elektrische Feld in Dachhöhe vor und nach der Montage. Mit einem horizontalen Geflecht über dem Dach fielen die höheren gemessenen Feldwerte auf etwa ein Sechstel des unge schützten Niveaus. Ein vertikales Geflecht entlang der Dachkante brachte ebenfalls eine große Reduktion, wenn auch nicht ganz so stark wie die Überkopfkonfiguration. In beiden Fällen lag das verbleibende Feld deutlich unter chinesischen und internationalen Sicherheitsgrenzwerten.

Was das für Menschen nahe Stromleitungen bedeutet

Für Bewohner, die sich wegen Kribbeln oder kleiner Entladungen auf Dachplattformen unter Hochspannungsleitungen sorgen, weist diese Arbeit auf eine praktikable ingenieurtechnische Lösung hin. Ein fachgerecht geerdetes Metallgeflecht, mit verhältnismäßig kleinen Öffnungen geplant und dicht an den Bereichen platziert, in denen sich Menschen bewegen, kann das elektrische Feld auf Dachflächen sicher innerhalb der Normen halten. Die Studie zeigt außerdem, dass dieser Ansatz gängige Alternativen wie zusätzliche Abschirmdrähte oder das Vertrauen auf hohe Bäume übertrifft. Da die Materialien standardmäßig sind und die Installation einfach, bieten geerdete Metallgeflechte eine realistische Möglichkeit, Spannungen zwischen Netz und Nachbarschaft zu vermindern und gleichzeitig den Ausbau moderner Stromnetze zu ermöglichen.

Zitation: Liao, Z., Zhang, J., Zhang, Y. et al. Shielding of the total electric field above building platforms near UHVDC transmission lines by grounded metal mesh. Sci Rep 16, 14522 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44471-y

Schlüsselwörter: UHVDC‑Übertragungsleitungen, elektrische Felder auf Dachterrassen, geerdete Metallgeflechtsabschirmung, Sicherheit von Gebäudeplattformen, Koronaentladung