Offshore-Windenergie: Verbindungstechnik für raue Bedingungen

Der Ausbau der Offshore-Windenergie soll in Deutschland weiter vorangetrieben werden. Mit der aktuellen Novelle des Windenergie-auf-See-Gesetzes will die Bundesregierung unter anderem für mehr Planungssicherheit sorgen und den Ausbau langfristig verstetigen. Für die beteiligten Industrien bedeutet das: Auch in Zukunft sind leistungsfähige und zuverlässige Komponenten gefragt – von der Windenergieanlage bis zur Netzanbindung.

Gerade Kabel und Leitungen spielen dabei eine entscheidende Rolle. Denn auf hoher See herrschen Bedingungen, die elektrischen Komponenten einiges abverlangen. Gleichzeitig werden die Anlagen immer leistungsfähiger und die Ansprüche an ihre Verfügbarkeit steigen. Gefragt ist deshalb eine elektrische Infrastruktur, die in dieser rauen Umgebung dauerhaft zuverlässig funktioniert. Doch Leitung ist nicht gleich Leitung. Je nachdem, wo sie in einer Windenergieanlage eingesetzt wird, unterscheiden sich die Anforderungen erheblich.

Eine besondere Herausforderung wartet im sogenannten Kabelloop. Da sich die Gondel entsprechend der Windrichtung dreht, werden die dort verlegten Nieder- und Mittelspannungsleitungen immer wieder tordiert, also entlang ihrer Längsachse verdreht. Konventionelle Leitungen sind für eine solche dauerhafte mechanische Beanspruchung nicht zwangsläufig ausgelegt.

Genau für diesen Einsatzbereich hat HELU beispielsweise die HELUWIND WK Torsion-Serie WK 110 / WK 135 / WK137 entwickelt. Die Niederspannungsleitungen sind für Torsionsbelastungen von ±150 Grad pro Meter ausgelegt. Die HELUWIND WK-Serie wurde mit mehr als 18.000 Torsionszyklen getestet.

Neben ihrer mechanischen Belastbarkeit punktet die HELUWIND WK-Serie mit weiteren Eigenschaften: Die Leitung ist UV- und ozonbeständig, halogenfrei, besonders abrieb- und ölbeständig sowie für den Betrieb in salzhaltiger Umgebung ausgelegt. Ihr Temperaturbereich reicht bei bewegter und fester Verlegung von -40 bis +90 °C. Darüber hinaus erfüllt die HELUWIND WK-Serie je nach Kabeltyp die Anforderungen der IEC 60332-1-2/3 zur Flammwidrigkeit, der IEC 60754-1 zur Halogenfreiheit sowie der IEC 61034-2 zur Rauchdichte. Die UL/CSA-Approbation der WK 135 und WK 137 ermöglicht den globalen Einsatz.

In modernen Windenergieanlagen werden Kommunikationsfunktionen immer umfangreicher und wichtiger. Sensoren erfassen permanent Betriebszustände, Steuerungen verarbeiten Informationen und unterschiedliche Komponenten tauschen Daten miteinander aus.

Damit werden auch Lichtwellenleiter, Daten-, Bus- und Steuerleitungen zu einem zentralen Bestandteil der Anlagenverfügbarkeit. Abhängig von der konkreten Anwendung müssen sie beispielsweise beständig gegenüber elektromagnetischen Einflüssen, Öl, UV-Strahlung oder für Bewegung und große Temperaturbereiche ausgelegt sein.

Entscheidend ist deshalb nicht allein die Übertragungsgeschwindigkeit. Die Leitung muss auch mechanisch und elektrisch zum jeweiligen Einbauort und zu den dort auftretenden Belastungen passen.

Was bei einer Maschine in einer Produktionshalle bereits ärgerlich ist, kann offshore schnell teuer werden: ein ungeplanter Stillstand. Wartungs- und Reparatureinsätze auf See sind aufwendig und können zusätzlich von Wetter und Seegang abhängig sein.

Umso wichtiger ist es, die Verbindungstechnik bereits bei der Konstruktion passend zur Anwendung auszulegen. Dabei geht es nicht nur um Leiterquerschnitt und Spannung. Auch Faktoren wie Torsion, Biegeradius, Temperaturbereich, UV-, Ozon- und Ölbeständigkeit, Brandverhalten und die jeweiligen Normanforderungen sollten berücksichtigt werden.

HELU verfügt dafür über ein eigenes, hochmodernes Testzentrum für Kabel und Leitungen. Dazu zählt ein speziell für Windkraftleitungen entwickelter Torsionsprüfturm. Darüber hinaus stehen unter anderem Anlagen für Brand-, Abrieb- und Biegetests zur Verfügung.

Eine Windenergieanlage stellt nicht „die eine“ Anforderung an die Verkabelung. Eine bewegte Leitung im Kabelloop muss andere Belastungen bewältigen als eine fest installierte Leistungsleitung oder eine Datenleitung für Sensorik und Kommunikation. Genau deshalb lohnt es sich, die elektrische Verbindungstechnik frühzeitig in die Anlagenplanung einzubeziehen und Leitungen nicht nur anhand ihrer elektrischen Kennwerte auszuwählen.