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Kabelstrang

Mit Spannung erwartet: 66 kV sind besser als 33 kV

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Windenergie muss effizienter und günstiger werden: Ein Meilenstein ist die Erkenntnis, dass die immer leistungsfähigeren Windturbinen auch ein stärkeres Netz brauchen.

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Durch Steigerung der Inter-Array-Spannungsebene von 33 auf 66 kV ist eine Reduzierung der gesamten Kapitalausgaben eines Offshore-Windparks um bis zu 15 % möglich.
Durch Steigerung der Inter-Array-Spannungsebene von 33 auf 66 kV ist eine Reduzierung der gesamten Kapitalausgaben eines Offshore-Windparks um bis zu 15 % möglich.
(Bild: © Jan Oelker / Senvion SE)

Die Windindustrie ist getrieben von einem stetigen Effizienzdruck. Ziel ist es, die Kosten pro erzeugter Kilowattstunde langfristig unter das Niveau von herkömmlich gewonnener Energie zu senken. Stärkere Windkraftanlagen mit Leistungen von bis zu 8 MW, effizientere Turbinen und größere Windparks mit Gesamtleistungen von bis zu 1200 MW sind nur einige der vielfältigen Antworten.

Zunehmend setzen Windparkbetreiber daher auf ein erhöhtes Spannungsniveau von 66 kV anstatt der bisherigen 33 kV. Als einer der ersten Kabel- und Leitungsproduzenten kann die Prysmian Group dieses neue Spannungsniveau nun mit Produkten sowohl für die Verbindungen zwischen den Anlagen (Inter-Array) als auch in den Windturbinen selbst unterstützen – ein entscheidender Schritt zur Effizienzsteigerung der Windenergie.

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Das bislang vorherrschende Spannungsniveau von 33 kV in den Netzen und Leitungen bedingt, dass die erzeugte Energie zunächst in Umspannplattformen auf hoher See in Hochspannung umgewandelt werden muss (i. d. R. 155 kV) und anschließend noch einmal an Land auf 380 kV, zum Beispiel in Deutschland. Wird das gesamte Spannungsniveau von Windparks auf 66 kV angehoben, lässt sich ein Großteil der Kosten für die Energieinfrastruktur einsparen. Denn die Größe und Anzahl der Umspannplattformen auf hoher See kann so deutlich verringert werden, was gleichzeitig auch die Menge der benötigten Leitungen reduziert. Hinzu kommen niedrigere Wartungs- und Reparaturkosten. Verringerte Spannungsverluste bei höheren Spannungsniveaus eingerechnet, kann die Umstellung von 33 kV auf 66 kV über die gesamte Lebenszeit gerechnet je nach Entfernung zum Festland bis zu 15 % der Gesamtkosten eines Windparks einsparen. Hinzu kommt, dass sich deutlich größere Parks mit einer höheren Anzahl an Windkraftturbinen realisieren lassen.

Entwicklung von 66-kV-Produkten beschleunigt

Als unabhängige Stiftung, die die Entwicklung einer nachhaltigen Wirtschaft verfolgt, erkannte auch der britische Carbon Trust das große Potenzial eines erhöhten Spannungsniveaus von Windparks. Mit dem „Offshore Wind Accelerator“-Programm (OWA) rief die Organisation gemeinsam mit neun Offshore-Windentwicklern ein Vorzeigeprojekt ins Leben, um die Kosten für Offshore-Windenergie durch neue Konzepte in kommerziellen Lösungen zu senken. Elektrische Arrays zählen dabei zu den Komponenten, die eines der größten Einsparpotenziale bei der Konstruktion von Windparks bereithalten. Gemeinsam mit ausgesuchten Kabelherstellern trieb das OWA-Programm deshalb zunächst die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen 66 kV Kabelsystems voran und beschleunigte die Prüfung und Zertifizierung der Leitungen.

Von der Infrastruktur bis zur Turbine

Als Weltmarktführer für Energie- und Telekommunikationskabel ist die Prysmian Group seit Beginn des OWA Programms beteiligt. Nach einem aufwändigen Test- und Zertifizierungsprozess kann das Unternehmen seit Beginn des Jahres Inter-Array-Leitungen für das erhöhte Spannungsniveau von 66 kV anbieten. Das dreiadrige Leitungssystem verfügt über eine EPR-Isolierung im sogenannten Feuchtdesign mit Aluminiumleiter und integriertem optischem Element. Leiter aus Kupfer sind ebenfalls verfügbar. Die EPR-Isolierung zeigt hervorragende Materialeigenschaften, auch bei direktem Kontakt mit Wasser. Die Typenprüfung der 66-kV-Inter-Array-Leitung wurde gemäß CIGRE- und IEC-Standards erfolgreich durchgeführt – ein Meilenstein auf dem Weg zur Entwicklung von innovativen und kosteneffizienten Kabellösungen für die Industrie.

Ein weiterer logischer Schritt war nur wenige Wochen später die Erweiterung des Produktportfolios um hochflexible Leitungen für ein Spannungsniveau von 66 kV innerhalb der einzelnen Windkraftanlagen – ein Novum in der Branche. Technisch basieren die Leitungen auf den bereits bestehenden Produkten des Unternehmens, wurden jedoch für das Spannungsniveau von 66 kV angepasst. Mit der Feltoflex Leitung bietet die Prysmian Group eine einadrige Verbindung von der Inter-Array Leitung zur Schaltanlage der Windkraftanlage. Eine dreiadrige Windflex (HV) Leitung stellt schließlich zuverlässig die Verbindung bis zur Windturbine her. An beide Leitungen werden in der Praxis höchste Anforderungen gestellt. Denn um den starken Vibrationen und Bewegungen innerhalb der Windkraftanlage standzuhalten, gilt es beste Torsionseigenschaften zu erfüllen. Die Leitungen müssen einfach verlegbar und hochflexibel sein, da wenig Platz ist.

Biegbar auch bei niedrigen Temperaturen

Durch ihre speziellen Materialeigenschaften werden die Feltoflex- und Windflex-(HV-)Leitungen diesen hohen Anforderungen gerecht. Sie sind extrem biegbar, auch in kalter Umgebung, und haben einen stark reduzierten Biegeradius. Im Inneren befinden sich flexible Leiter der Klasse 5, ummantelt von einer halbleitenden ex­trudierten Schicht. Die Isolierung besteht aus einem widerstandsfähigen und hochreinen HEPR-Material, das hervorragende Materialeigenschaften aufweist. Die Feltoflex-Leitungen sind zudem halogenfrei, flammwidrig sowie öl-, hitze- und ozonbeständig. Durch die Verwendung von speziellen Gummimischungen in der Isolation können diese Eigenschaften über eine Lebensdauer von rund 20 Jahren erreicht werden. (br)Windenergy 2016: Halle B6, Stand 562

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