Energia eoliană offshore: soluții de conectare electrică pentru condiții de exploatare severe

Germania intenționează să continue extinderea capacităților de producere a energiei eoliene offshore. Prin actualizarea recentă a legii germane privind energia eoliană offshore, guvernul federal urmărește creșterea predictibilității și stabilizarea pe termen lung a procesului de extindere a acestui sector. Pentru industriile implicate, acest lucru înseamnă că cererea de componente performante și fiabile, destinate atât instalațiilor eoliene, cât și infrastructurii de racordare la rețeaua electrică, se va menține ridicată pe termen lung.

Cablurile și conductorii electrici joacă, de asemenea, un rol esențial în acest context. În mediul marin, componentele electrice sunt expuse în mod frecvent unor condiții de exploatare deosebit de severe, care impun cerințe tehnice ridicate. În același timp, instalațiile eoliene devin din ce în ce mai eficiente, iar cerințele privind disponibilitatea operațională sunt în continuă creștere. Prin urmare, există o cerere ridicată pentru infrastructuri electrice capabile să asigure o funcționare fiabilă chiar și în astfel de condiții dificile. Cu toate acestea, cablurile și conductorii electrici nu prezintă aceleași caracteristici constructive și funcționale. În funcție de zona de instalare și de rolul îndeplinit în cadrul turbinei eoliene, cerințele tehnice pot varia semnificativ.

Cablurile instalate în zona denumită „buclă de cabluri” sunt supuse unor solicitări mecanice deosebit de ridicate. Deoarece nacela turbinei eoliene se orientează în funcție de direcția vântului, cablurile de joasă și medie tensiune instalate în această zonă sunt supuse permanent unor solicitări de torsiune, respectiv răsucirii în jurul propriei axe. Cablurile convenționale nu sunt proiectate pentru a rezista pe termen lung la astfel de solicitări mecanice.

Pentru această aplicație specifică, HELU a dezvoltat seria HELUWIND WK Torsion, care include modelele WK 110, WK 135 și WK 137. Aceste cabluri de joasă tensiune sunt proiectate pentru a suporta un unghi de torsiune de ±150° pe metru. Cablurile din seria HELUWIND WK au fost testate la peste 18.000 de cicluri de torsiune.

Pe lângă rezistența mecanică ridicată, seria HELUWIND WK se remarcă și printr-o serie de caracteristici suplimentare. Aceste cabluri sunt rezistente la radiații UV și ozon, nu conțin halogeni, prezintă o rezistență deosebit de ridicată la abraziune și uleiuri și sunt proiectate pentru a funcționa în mod fiabil în medii cu un conținut ridicat de săruri. Domeniul temperaturilor de funcționare este cuprins între -40 °C și +90 °C, atât în cazul instalării mobile, cu solicitări de flexiune, cât și al instalării fixe. În plus, în funcție de tipul cablului, seria HELUWIND WK îndeplinește cerințele standardelor IEC 60332-1-2/3 privind întârzierea propagării flăcării, IEC 60754-1 privind absența halogenilor și IEC 61034-2 privind densitatea fumului. Certificările UL/CSA pentru modelele WK 135 și WK 137 permit utilizarea acestora la nivel mondial.

În instalațiile eoliene moderne, sistemele de comunicații devin tot mai complexe și joacă un rol din ce în ce mai important. Senzorii monitorizează permanent parametrii de funcționare, sistemele de comandă prelucrează informațiile, iar diferitele componente ale instalației comunică între ele prin schimburi continue de date.

În acest context, cablurile cu fibră optică, cablurile de date, cablurile de magistrală și cablurile de comandă au devenit componente esențiale pentru asigurarea disponibilității operaționale a instalațiilor. În funcție de aplicația specifică, acestea trebuie să prezinte rezistență la interferențe electromagnetice, uleiuri și radiații UV sau să fie proiectate pentru utilizare în condiții de mișcare și într-un domeniu extins de temperaturi.

Prin urmare, la selectarea cablurilor, inginerii trebuie să ia în considerare nu doar viteza de transmisie a datelor, ci și caracteristicile mecanice și electrice corespunzătoare condițiilor de utilizare prevăzute.

O defecțiune a unui utilaj într-o hală de producție poate provoca perturbări semnificative ale activității. În cazul instalațiilor offshore, însă, astfel de defecțiuni pot conduce rapid la întreruperi ale funcționării, cu implicații financiare considerabile. Lucrările de întreținere și reparație în mediul marin sunt dificil de realizat, iar desfășurarea acestora poate depinde inclusiv de condițiile meteorologice și de starea mării.

Din acest motiv, este cu atât mai important ca tehnologia de conectare electrică să fie adaptată cerințelor specifice aplicației încă din etapa de proiectare, înainte de începerea lucrărilor de construcție. Evaluarea nu trebuie să se limiteze la secțiunea transversală a conductorilor și la tensiunea nominală. Trebuie avute în vedere și alte criterii esențiale, precum rezistența la torsiune, raza minimă de curbură, domeniul temperaturilor de funcționare, rezistența la radiații UV, ozon și uleiuri, comportamentul la foc, precum și cerințele standardelor aplicabile.

Pentru a verifica dacă produsele sale îndeplinesc cerințele acestor aplicații, HELU dispune de un centru propriu de testare, dotat cu echipamente de ultimă generație. Acesta include o instalație care reproduce configurația unei turbine eoliene, concepută special pentru testarea rezistenței la torsiune a cablurilor destinate sectorului eolian. Centrul este echipat, de asemenea, cu sisteme pentru efectuarea încercărilor de comportament la foc, rezistență la abraziune și flexiune.

O instalație eoliană impune o gamă variată de cerințe tehnice pentru cablurile utilizate. Un cablu supus mișcărilor de flexiune în zona buclei de cabluri trebuie să reziste unor solicitări diferite față de cele la care sunt expuse cablurile de alimentare, de date, pentru senzori sau de comunicații instalate în poziție fixă. Tocmai de aceea, este esențial ca tehnologia de conectare electrică să fie integrată încă din primele etape ale procesului de proiectare a instalațiilor, iar selecția cablurilor să nu se bazeze exclusiv pe parametrii electrici specificați în documentația tehnică.