Kabel Ein Kabel erobert Windkraftanlagen

Autor Juliana Pfeiffer

Die Anforderungen an ein Kabel in einer Windkraftanlage sind hoch. Ein Standardkabel reicht hier nicht - da müssen Spezialkabel her. Das Heluwind WK ist so eins.

Anbieter zum Thema

Ein Hauch von warmer Schokolade schwebte früher durch die Produktionshallen. Heute riecht es hier nach einer Mischung aus Maschinenöl und Kunststoff, denn es laufen nicht mehr köstliche Schokoküsse vom Band, sondern Kabel. 1988 gründete das schwäbische Handelsunternehmen Helukabel im fränkischen Windsbach in der ehemaligen Schokokuss-Fabrik ein eigenes Kabelwerk. Hier fertigen heute über 140 Mitarbeiter auf einer Fläche von 10 000 Quadratmetern jährlich mehr als 50 000 Kilometer elektrische Kabel und Leitungen. Dabei bilden Produkte für den bewegten Einsatz mit einer hohen Fertigungstiefe den Schwerpunkt. Die Anforderungen der Kunden sind unterschiedlich, von extrem chemischer, elektrischer und mechanischer Beanspruchung gepaart mit kleinen Biegeradien, über eine hohe Anzahl an Biegewechsel-Zyklen, bis hin zu außergewöhnlichen Standzeiten. "Mit einer großen Bandbreite an Produktionsanlagen sind wir hier in Windsbach in der Lage, fast alle Produkte selber zu fertigen", sagt Hansjörg Struwe, Betriebsleiter im Werk in Windsbach.

Dabei umfasst das Produktprogramm Kabel und Leitungen, Spezialkabel, Kabel und Leitungen für die Daten-, Netzwerk-, Bus- und Medientechnik, Lösungen für Roboteranwendungen, Kabelzubehör und Leitungen für Photovoltaik- und Windkraftleitungen. "Die ersten Produkte für die Windkraft sind in den 90er Jahren entstanden", erinnert sich Hansjörg Struwe, der in seinen Händen eine solche Windkraftleitung hält - das Heluwind WK. Die Windkraftleitungen wurden zuvor nur als Sonderleitungen angeboten. Doch mit steigender Nachfrage nach Produkten für eine bestimmte Applikationen, wie in diesem Beispiel einer Windkraftanlage, entwickelte sich die Windkraft zu einem eigenständigen Geschäftsfeld bei Helukabel.

Spezielle Anforderungen an konstruktive Aufbauten

In seinen Händen reibt Struwe das schwarze Heluwind-Kabel und überlegt: "Viele schauen sich so ein Windkraftkabel an und sagen, eigentlich sieht das genauso aus wie andere auch. Aber das täuscht, es sind spezielle Anforderungen an die konstruktiven Aufbauten da." So muss bei der Herstellung von Windkraftleitungen die Torsion in der Anlage berücksichtigt werden. Die Gondel kann sich im Extremfall bis zu vier Mal um die eigene Achse drehen und die Leitungen die sich darin und im Loop befinden, werden ebenfalls vier Mal verdreht. "Im Loop werden bis zu 400 qmm dicke Kabel verdreht. Bei einer solchen Torsionsbeanspruchung wirken ganz andere Kräfte und Belastungen auf die Leitungen, als beispielsweise in einer Schleppkette. Denn hier werden die Kabel nur in eine Richtung bewegt", sagt Struwe und verdreht das schwarze Heluwind-Kabel demonstrativ um die eigene Achse.

Teil 2: Wenn es in Windkraftanlagen brennt

Kupfersorten spielen bei Torsion eine Rolle

Auch die Kupfersorten spielen bei einer Torsion eine Rolle, hier muss die Litze speziell verseilt sein und eine bestimmte Schlaglänge haben. "Wenn eine Leitung um einen Radius gebogen wird, der dem 7,5-fachen seines Durchmessers entspricht, dann können sich die einzelnen Adern untereinander bis zu 7 mm verschieben. Dabei erwärmt sich die Leitung zusätzlich durch Reibung", sagt Struwe. Die Kabelnorm besagt, dass die Materialien einer Leitung bis zu 80° C standhalten. Doch eine solche Norm kenne keine Off- oder Onshore-Anwendungen, die kenne auch keine regionalen Unterschiede, gibt Struwe zu Bedenken. "Die Kabel können wegen der Stromlast und höheren Umgebungstemperaturen an warmen Standorten leicht über 80° C am Leiter erreichen. Die Norm wiederum fordert aber nur 80° C. In diesem Fall liegt die Entscheidung beim Hersteller, ob er das zusichern kann", meint Struwe. Bei Offshore-Anwendungen wurde auch bisher nie nach der Salzwasserbeständigkeit der Leitungen gefragt. Dennoch halten diese Leitungen über mehrere Jahre den Bedingungen im Meerwasser stand, weiß Struwe. "Und hier kommt man in die Diskussion: Was versteht man unter Salzwasserbeständigkeit? Bedeutet es, dass man die lose Leitung einfach ins Wasser legen kann? Und da müssen wir sagen: Nein, das kann man nicht", ergänzt der Betriebsleiter.

Brandfall ist ein kritischer Aspekt in einer Windkraftanlage

Bei der Materialauswahl der Kabel muss ebenfalls die Konstruktion einer Windkraftanlage berücksichtigt werden. Der Turm einer Windkraftanlage ist geschlossen, wie ein Schornstein. "Von der Gondel führen ganze Leitungsbündel zum Fundament der Windkraftanlage. Der im Brandfall daraus resultierende Kamineffekt stellt höchste Anforderungen an die Flammwidrigkeit der eingesetzten Produkte. Deshalb werden die Kabel in einem Test auf ihr Brennverhalten untersucht", beschreibt der Betriebsleiter Hansjörg Struwe.

Die Kabel werden in einem Test auf ihre Flammwidrigkeit untersucht. Dabei streicht ein Brenner 20 bis 40 Minuten mit einer blauen Flamme auf den unteren Teil von einem Kabelbündel. Anschließend sind die Kabel zwar oberflächlich beschädigt, brennen allerdings nicht weiter. Die Heluwind WK 137-T hat diese Prüfung, auch Bündelbrandtest FT4 genannt, bestanden. Neben seiner Flammwidrigkeit ist das Heluwindkabel auch halogenfrei. So werden in einem Brandfall keine korrosiven Brandgase freigegeben. "In einem Brandfall sterben die meisten Menschen nicht an Verbrennungen, sondern sie ersticken an den Salzsäuregase, die entstehen wenn eine PVC-Leitung verbrennt. Der im Brandfall freigesetzte Chlorwasserstoff im PVC reagiert mit Feuchtigkeit zu Salzsäure", beschreibt Struwe die Gefahr in einem Brandfall.

Windkraft-Kabel erfodern Paradigmenwechsel bei Betreibern

Struwe fordert deshalb einen Paradigmenwechsel. "Obwohl die Vorteile einer halogenfrei flammwidrigen Lösung offensichtlich sind, werden in diesem Bereich noch immer PVC-Kabel eingesetzt. Auch kleinere Anlagenbetreiber und -hersteller sollten erkennen, dass eine Windkraftanlage spezielle Kabel erfordert", gibt er zu Bedenken. Bei Wartungsarbeiten an den Leitungen muss die Anlage angehalten werden. "Leitungen sind nun einmal Verschleißteile. Hier lohnt die Investition in eine Windkraftleitung, denn diese hält einem Windkraftanlagen-Lebenszyklus auch stand", merkt Struwe an.

* *Juliana Schulze ist Redakteurin der konstruktionspraxis

Jetzt Newsletter abonnieren

Verpassen Sie nicht unsere besten Inhalte

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

(ID:22846810)