Energia Eólica Offshore: Tecnologia de Conexão para Condições Adversas

Na Alemanha, o plano é continuar com a expansão da energia eólica offshore. Com a recente atualização da Lei Alemã de Energia Eólica Offshore, os objetivos do governo alemão são aumentar a confiabilidade e garantir a estabilidade das atividades de expansão no longo prazo. Para os setores envolvidos, isso significa que componentes de alto desempenho e confiabilidade, desde os sistemas eólicos até as conexões à rede elétrica, continuarão sendo demandados por muitos anos.

Cabos e fios também desempenham um papel importante nesse cenário. Em alto-mar, é comum encontrar condições que exigem o máximo dos componentes elétricos. Ao mesmo tempo, esses sistemas estão se tornando cada vez mais eficientes e as exigências de disponibilidade estão aumentando. Por isso, há uma grande demanda por infraestruturas elétricas capazes de operar com confiabilidade mesmo em condições adversas. Mas nem todo cabo é igual. Dependendo de onde é utilizado na turbina eólica, os requisitos podem variar significativamente.

Os cabos instalados no chamado “circuito de cabos” enfrentam um desafio particularmente exigente. Como a nacele gira de acordo com a direção do vento, os cabos de baixa e média tensão instalados nessa área são constantemente submetidos a forças de torção, ou seja, são torcidos em torno de seus próprios eixos. Os cabos convencionais não são projetados para suportar esse tipo de carga mecânica por longos períodos.

A HELU desenvolveu a série HELUWIND WK Torsion especificamente para essa aplicação. A série inclui os modelos WK 110, WK 135 e WK 137. Esses cabos de baixa tensão são projetados para suportar níveis de torção de ±150 graus por metro. A série HELUWIND WK foi testada com mais de 18.000 ciclos de torção.

Além de sua resistência mecânica, a série HELUWIND WK também se destaca por suas demais características. Os cabos são resistentes a raios UV e ozônio, livres de halogênios e especialmente resistentes à abrasão e a óleos, além de serem projetados para operar de forma confiável em ambientes com presença de sal. Sua faixa de temperatura de operação vai de -40 a +90 °C, tanto em instalações móveis quanto fixas.

Além disso, dependendo do tipo de cabo, a série HELUWIND WK atende aos requisitos das normas IEC 60332-1-2/3, para retardância à chama; IEC 60754-1, para desempenho livre de halogênios; e IEC 61034-2, para densidade de fumaça. A certificação UL/CSA dos modelos WK 135 e WK 137 permite sua utilização em todo o mundo.

Nos modernos sistemas de energia eólica, os sistemas de comunicação estão se tornando cada vez mais complexos e importantes. Sensores monitoram continuamente as condições de operação, os sistemas de controle processam as informações e diversos componentes trocam informações entre si.

Isso significa que cabos de fibra óptica e cabos de dados, barramento e controle se tornaram componentes fundamentais para garantir a disponibilidade do sistema. Dependendo da aplicação específica, eles precisam ser resistentes a interferências eletromagnéticas, óleo e radiação UV, ou serem projetados para suportar movimentos e amplas faixas de temperatura.

Por isso, os engenheiros precisam considerar mais do que apenas a velocidade de transmissão. O cabo também deve apresentar as especificações mecânicas e elétricas adequadas à aplicação para a qual foi projetado.

É bastante incômodo quando uma máquina apresenta uma falha no chão de fábrica. Mas, em instalações offshore, essas falhas podem rapidamente resultar em interrupções dispendiosas. A manutenção e os reparos em alto-mar são difíceis e podem depender inclusive das condições climáticas e da agitação do mar.

Por isso, é ainda mais importante garantir que a tecnologia de conexão seja adequada à aplicação antes mesmo do início da construção. Estamos falando de muito mais do que apenas seções transversais dos condutores e tensão elétrica. Fatores como torção, raio de curvatura, faixa de temperatura, resistência a UV/ozônio/óleo, comportamento ao fogo e eventuais requisitos normativos aplicáveis também devem ser considerados.

Para garantir que seus cabos e fios estejam à altura dessas exigências, a HELU utiliza seu próprio centro de testes de última geração, que conta com uma réplica de uma turbina eólica desenvolvida especificamente para testar cabos destinados à geração de energia eólica quanto à resistência à torção. O centro de testes também dispõe de sistemas para realização de ensaios de resistência ao fogo, abrasão e flexão.

Um sistema de energia eólica representa muito mais do que apenas “um” requisito para os cabos. Um cabo flexível instalado em um circuito de cabos precisa suportar cargas diferentes das enfrentadas por cabos de potência, dados, sensores ou comunicação instalados de forma fixa.

É justamente por isso que vale a pena incluir a tecnologia de conexão elétrica no planejamento do sistema desde as primeiras etapas e não simplesmente selecionar os cabos com base apenas em seus parâmetros elétricos especificados em suas fichas técnicas.