Offshore windenergie: Verbindingstechnologie voor zware omstandigheden

In Duitsland wordt de uitbreiding van offshore windenergie voortgezet. Met de recent herziene Duitse wet op offshore windenergie wil de Duitse overheid de betrouwbaarheid verbeteren en de uitbreiding op lange termijn stabiliseren. Voor de betrokken sectoren betekent dit dat er ook in de toekomst behoefte blijft aan hoogwaardige en betrouwbare componenten, van windturbines tot netaansluitingen.

Ook kabels en draden spelen hierbij een belangrijke rol. Op volle zee zijn de omstandigheden vaak bijzonder veeleisend voor elektrische componenten. Tegelijkertijd worden deze systemen steeds efficiënter en nemen de eisen aan de beschikbaarheid toe. Daarom is er grote behoefte aan elektrische infrastructuur die ook onder deze zware omstandigheden betrouwbaar functioneert. Niet elke kabel is echter hetzelfde. Afhankelijk van de plaats waar een kabel in de windturbine wordt toegepast, kunnen de vereisten aanzienlijk verschillen.

Kabels in de zogenaamde ‘kabellus’ worden bijzonder zwaar belast. Doordat de gondel met de wind meedraait, worden de daar geïnstalleerde laag- en middenspanningskabels voortdurend blootgesteld aan torsiekrachten. Dit betekent dat de kabels om hun eigen as worden gedraaid. Conventionele kabels zijn niet ontworpen om langdurig aan dergelijke mechanische belastingen te worden blootgesteld.

HELU heeft speciaal voor deze toepassing de HELUWIND WK Torsion-serie ontwikkeld. Deze serie omvat de WK 110, WK 135 en WK 137. Deze laagspanningskabels zijn ontworpen om torsiebelastingen van ±150 graden per meter te weerstaan. De HELUWIND WK-serie is getest op meer dan 18.000 torsiecycli.

Naast hun mechanische belastbaarheid onderscheiden de kabels van de HELUWIND WK-serie zich ook door diverse andere eigenschappen. Ze zijn UV- en ozonbestendig, halogeenvrij en bijzonder bestand tegen slijtage en oliën. Bovendien zijn ze ontworpen om betrouwbaar te functioneren in omgevingen met een hoog zoutgehalte. Het temperatuurbereik voor gebruik loopt van -40 tot +90 °C, zowel bij bewegende als bij vaste installaties.

Afhankelijk van het kabeltype voldoet de HELUWIND WK-serie bovendien aan de eisen van IEC 60332-1-2/3 op het gebied van vlamvertraging, IEC 60754-1 voor halogeenvrije eigenschappen en IEC 61034-2 voor rookdichtheid. Dankzij de UL/CSA-certificering van de WK 135 en WK 137 zijn deze kabels wereldwijd toepasbaar.

In moderne windenergiesystemen worden communicatiesystemen steeds complexer en belangrijker. Sensoren meten voortdurend de bedrijfsomstandigheden, besturingssystemen verwerken informatie en verschillende componenten wisselen onderling gegevens uit.

Hierdoor zijn glasvezelkabels en data-, bus- en besturingskabels essentiële componenten geworden om de beschikbaarheid van systemen te waarborgen. Afhankelijk van de specifieke toepassing moeten deze kabels bestand zijn tegen elektromagnetische interferentie, olie en uv-straling, of geschikt zijn voor bewegende toepassingen en grote temperatuurbereiken.

Dit betekent dat engineers verder moeten kijken dan alleen de transmissiesnelheid. De kabel moet ook over de juiste mechanische en elektrische eigenschappen beschikken voor de beoogde toepassing.

Het is al vervelend wanneer een machine op de werkvloer uitvalt. Offshore kunnen dergelijke storingen echter al snel leiden tot kostbare onderbrekingen. Onderhoud en reparaties op zee zijn complex en kunnen zelfs afhankelijk zijn van de weersomstandigheden en de golfslag.

Daarom is het des te belangrijker om al vóór de bouw te zorgen voor verbindingstechnologie die geschikt is voor de betreffende toepassing. Daarbij gaat het om meer dan alleen de aderdoorsnede en de spanning. Ook factoren zoals torsie, buigradius, temperatuurbereik, bestendigheid tegen uv-straling, ozon en olie, brandgedrag en eventuele relevante normvereisten moeten in aanmerking worden genomen.

Om ervoor te zorgen dat hun kabels en draden aan deze eisen voldoen, maakt HELU gebruik van een eigen, ultramodern testcentrum. Dit beschikt onder meer over een replica van een windturbine, die speciaal is ontworpen om windenergiekabels op torsiebestendigheid te testen. Daarnaast zijn er testinstallaties beschikbaar voor brand-, slijtage- en buigproeven.

Een windenergiesysteem stelt niet slechts één type eisen aan kabels. Een flexibele kabel in een kabellus moet bestand zijn tegen andere belastingen dan voedings-, data-, sensor- of communicatiekabels in vaste installaties. Juist daarom is het verstandig om de elektrische verbindingstechniek al in een vroeg stadium bij de systeemplanning te betrekken en kabels niet uitsluitend te selecteren op basis van hun elektrische specificaties op papier.