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Wird das gesamte Spannungsniveau von Windparks auf 66 kV angehoben, lässt sich ein Großteil der Kosten für die Energieinfrastruktur einsparen. Bild: Senvion
66kV-Leitung

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Windkabel per Schiffslieferung

Text: Thomas Brandt und Reinhard Osenberg, beide Prysmian
Ein entscheidender Schritt zur Effizienzsteigerung der Offshore-Windenergie ist ein höheres Spannungsniveau, denn so kann die Anzahl und Größe von Umspannplattformen auf hoher See verringert werden. 66kV-Leitungen helfen die Gesamtkosten eines Windparks einzusparen.

Dringend werden Lösungen gesucht, Windenergie effizienter und günstiger zu gestalten. Eine Erkenntnis ist, dass die größer werdenden Offshore-Windparks und zunehmend leistungsfähigeren Windturbinen auch durch ein stärkeres Netz unterstützt werden müssen. Zunehmend setzen Betreiber auf ein erhöhtes Spannungsniveau von 66 anstatt 33 kV. Als einer der ersten Kabel- und Leitungsproduzenten kann Prysmian dieses Spannungsniveau mit Produkten sowohl für die Verbindungen zwischen den Anlagen (Inter-Array) als auch in den Windturbinen selbst unterstützen – ein Schritt zur Effizienzsteigerung der Windenergie.

Wird das gesamte Spannungsniveau von Windparks auf 66 kV angehoben, lässt sich ein Großteil der Kosten für die Energieinfrastruktur einsparen. Denn durch die erhöhte Spannung können die Größe und Anzahl von Umspannplattformen auf hoher See verringert werden, was auch die Menge der benötigten Leitungen reduziert. Hinzu kommen niedrigere Wartungs- und Reparaturkosten. Verringerte Spannungsverluste eingerechnet, kann die Umstellung über die gesamte Lebenszeit gerechnet je nach Entfernung zum Festland bis zu 15 Prozent der Gesamtkosten einsparen. Auch lassen sich größere Parks mit einer höheren Anzahl an Windkraftturbinen realisieren.

Carbon-Trust-Programm beschleunigt

Als unabhängige Stiftung, die die Entwicklung einer nachhaltigen Wirtschaft verfolgt, erkannte auch der britische Carbon Trust das große Potenzial eines erhöhten Spannungsniveaus von Windparks. Mit dem Offshore-Wind-Accelerator-Programm (OWA) rief die Organisation gemeinsam mit neun Offshore-Windentwicklern ein Vorzeigeprojekt ins Leben, um die Kosten für Windenergie auf hoher See durch Innovationen zu reduzieren. Elektrische Arrays zählen dabei zu den Komponenten, die mithilfe eines erhöhten Spannungsniveaus eines der größten Einsparpotenziale bereithalten. Deshalb trieb das OWA-Programm gemeinsam mit ausgesuchten Kabelherstellern zunächst die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen 66kV-Kabelsystems voran und beschleunigte die Prüfung und Zertifizierung der Leitungen.

Von Infrastruktur bis zur Windturbine

Prysmian ist seit Beginn des OWA-Programms beteiligt. Nach einem aufwändigen Test- und Zertifizierungsprozess kann das Unternehmen seit Beginn des Jahres Inter-Array-Leitungen für das Spannungsniveau von 66 kV anbieten. Das dreiadrige Leitungssystem verfügt über eine EPR-Isolierung im sogenannten Feuchtdesign mit Aluminiumleiter und integriertem optischem Element. Leiter aus Kupfer sind ebenfalls verfügbar. Die EPR-Isolierung zeigt gute Materialeigenschaften, auch bei direktem Kontakt mit Wasser. Die Typenprüfung der 66kV-Inter-Array-Leitung wurde gemäß CIGRE- und IEC-Standards erfolgreich durchgeführt.

Ein weiterer logischer Schritt war nur wenige Wochen später die Erweiterung des Produktportfolios um hochflexible Leitungen für das Spannungsniveau von 66 kV innerhalb der einzelnen Windkraftanlagen – ein Novum in der Branche. Technisch basieren die Leitungen auf bereits bestehenden Produkten, sie wurden jedoch für das Spannungsniveau von 66 kV angepasst. Mit der Feltoflex-Leitung bietet Prysmian eine einadrige Verbindung von der Inter-Array-Leitung zur Schaltanlage der Windkraftanlage. Eine dreiadrige Windflex-Leitung stellt schließlich zuverlässig die Verbindung bis zur Windturbine her. An beide Leitungen werden in der Praxis höchste Anforderungen gestellt. Denn um den starken Vibrationen und Bewegungen innerhalb der Windkraftanlage standzuhalten, gilt es beste Torsionseigenschaften zu erfüllen. Aufgrund des begrenzten Platzangebots müssen die Leitungen zusätzlich einfach verlegbar und hochflexibel sein.

Durch ihre speziellen Materialeigenschaften werden die Feltoflex- und Windflex-Leitungen diesen hohen Anforderungen gerecht. Sie sind biegbar und haben einen reduzierten Biegeradius. Im Inneren befinden sich flexible Leiter der Klasse 5, ummantelt von einer halbleitenden extrudierten Schicht. Die Isolierung besteht aus einem widerstandsfähigen und hochreinen HEPR-Material, das gute Materialeigenschaften aufweist. Die Feltoflex-Leitungen sind zudem halogenfrei, flammwidrig sowie öl-, hitze- und ozonbeständig. Durch die Verwendung von speziellen Gummimischungen in der Isolation können diese Eigenschaften über eine Lebensdauer von rund 20 Jahren erreicht werden.

Einfache Verlegung und Montage

Was an Land einfach von der Hand geht, entpuppt sich auf hoher See oft als enorme Schwierigkeit. Dazu zählen auch die Verlegung und Montage des Energienetzes eines Offshore-Windparks. Oft können nur sehr kurze Zeiträume für die Arbeiten genutzt werden. Die Leitungen von Prysmian werden daher schon ab Werk mit feldmontierbaren Muffenverbindungen und steckbaren Anschlüssen mittels sogenannter Click-Fit-Technik ausgestattet. Letztere versieht die Leitungsenden mit Steckanschlüssen, die ein simples Zusammenstecken der Komponenten ermöglichen.

Die eigentliche Verlegung der Leitungen unterstützt das Unternehmen mit zwei unternehmenseigenen Verlegungsschiffen. Die Cable Enterprise etwa gehört zu den modernsten Arbeitsschiffen ihrer Klasse. Sie wurde erst im vergangenen Jahr technisch runderneuert und zu einem DP2-Schiff mit Eigenantrieb umgerüstet, sodass nun auch in sehr seichten Gewässern operiert werden kann. Sieben Positionierungssysteme ermöglichen es dem Schiff, sämtliche operative Anforderungen auch unter rauesten Wetterbedingungen zu erfüllen. Durch 80 Prozent reduzierte Stickstoffemissionen ist die Cable Enterprise zudem das umweltfreundlichste Verlegungsschiff seiner Klasse weltweit. Auch unter den widrigen Bedingungen von Nord- und Ostsee bleiben Projekte so im Zeit- und Kostenrahmen.

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