Wind Tech: Gelenkabdeckung zum Aufhängen von Kabeln

NERHERLANDS: Das niederländische Familienunternehmen CP/NL Engineering hat ein Gelenkrohr-Kabelschutzsystem entwickelt, um den freihängenden Abschnitt von Inter-Array-Kabeln zwischen Turbinen zu schützen.

von Eize de Vries, 30. Januar 2015

Der Abstand zwischen dem Verlassen des Meeresbodens durch das Kabel und dem Eintrittspunkt der Turbine beträgt typischerweise etwa 12–15 Meter. Dieser Kabelabschnitt ist sehr dynamisch und unterliegt Meeresströmungen und widerstandsbedingten Wasserströmungsstörungen rund um das Fundament und den Felskolkschutz. Daher wird der Kabelschutz normalerweise für 20–25 Meter Kabel bereitgestellt.

Zu den gebräuchlichsten Kabeleinführungsmethoden gehören externe Ior-J-Rohre, die am Monopile-Fundament, an einem Mantel oder Stativbein oder durch ein Loch im Monopile befestigt werden.

„Mechanische Kabelschäden können während der Installation und in der Betriebsphase auftreten und haben nachweislich einen spürbaren Einfluss auf die Gesamtkosten des Projekts“, sagt Ton Tuk, Geschäftsführer von CP/NL Engineering. „Statistiken deuten darauf hin, dass nach der Kabelinstallation der Zustand eines von vierzig Kabeln bereits problematisch ist und möglicherweise nicht die geplante Lebensdauer von 25 Jahren erreicht. In der Praxis sehen wir, dass bestimmte Entscheidungen, die in der CAPEX-Phase getroffen werden, Kabelschäden und die finanziellen Folgen nur unzureichend vorhersehen.“ während der Betriebskosten. Die Nachrüstung des Kabelschutzes ist dabei von entscheidender Bedeutung.“

Ersatz

Sanierungsmaßnahmen seien per Definition kostspielig, da die Turbine abgeschaltet werden müsse und manchmal sogar ein kompletter Strang mit mehreren Turbinen abgeschaltet werden müsse, betont er. Die Kosten für den Kabelaustausch belaufen sich auf 3 bis 6 Millionen Euro pro Kabel, ohne zusätzliche Verluste durch Turbinenstillstände, die manchmal ganze Anlagen betreffen.

Die Gelenkrohre bestehen aus vielen einzelnen kugelförmigen Gusseisenelementen, die durch eine schnelle Einhängemethode miteinander verbunden sind, wodurch die bei konkurrierenden Angeboten von Drittanbietern üblichen Schraubverbindungen entfallen. „Diese Funktion ermöglicht eine schnelle Montage auf engstem Raum an Deck“, sagt Tuk. „Dies reduziert die erforderliche Größe und die Kosten des Kabelverlegeschiffs.“

Es beschleunigt auch den Ausbau des Gelenkrohrs zur Kabelreparatur und Wiedermontage oder zur Wiederverwendung nach der Stilllegung, betont er.

Das System erfordert nur 20 Schrauben für das Verbindungsstück am Kabeleingang zur Turbine und eine Sattelklemme, die das Kabel umschließt und es an der Stelle, an der es in den Meeresboden eintritt, zentral im Rohr hält. Die Komponenten sind aus Gusseisen statt aus Polyurethan gefertigt, um die Gefahr einer Kabelüberhitzung auszuschließen. Der Ein- und Ausbau ist laut Tuk auch ohne Taucherunterstützung möglich.

Natürlicher Schutz

Ein Bild einer Gelenkpfeife zeigt leuchtend gelb und schwarz beschichtete Elemente, die auf Wunsch des Kunden lackiert wurde. Das Gelenkrohr muss nicht lackiert werden, erklärt Tuk. „Wir kennen ein Beispiel, bei dem unbeschichtete Gelenkrohre nach 90 Jahren und ohne sichtbare Anzeichen von Korrosionsschäden geborgen wurden.“

Er bezieht sich auch auf die Studie der National Association of Corrosion Engineers aus dem Jahr 1992, in der eine kugelförmige Gusseisenprobe einem Meerwasserströmungstest ausgesetzt wurde. Zunächst kommt es zu einer hohen Korrosionsrate, die sich im Massenverlust bemerkbar macht. Dieser erreicht nach etwa drei Tagen seinen Höhepunkt und dann verlangsamt sich die Oxidation. Nach 17–21 Tagen stellt sich ein stabiler Zustand ein und danach findet praktisch keine Oxidation mehr statt. Dieser chemische Prozess bietet einen natürlichen Schutz des Gusseisens.

CP/NL hat mehrere Prototypen von Gelenkrohrsystemen entwickelt und getestet und ist bestrebt, weiterhin Innovationen zu entwickeln, um der Konkurrenz einen Schritt voraus zu sein. „Wir beschränken uns nicht auf einen einzigen Innovationspfad“, sagt Tuk. „Wir können uns diese Flexibilität leisten, weil die Produktion vollständig an Fertigungspartner in der Nähe unserer Schlüsselmärkte ausgelagert ist. Letztes Jahr haben wir 95 % unseres Hardwarebedarfs im Vereinigten Königreich bei unserem britischen Gießereipartner hergestellt.“

Im vergangenen November erhielt das Unternehmen als erster Kabelschutzanbieter die DNV GL-Zertifizierung für Monopile-Direktkabeleinführungen, I-Rohre und J-Rohre. Tuk fügt hinzu, dass diese Anforderungen über die weniger strenge Zertifizierung des Joint Industry Project hinausgehen. Das Unternehmen wurde kürzlich mit der Lieferung von über 100 Kabelsystemen für das deutsche Projekt Nordsee Ost beauftragt.

Tuk glaubt, dass die Branche von einer besseren Zusammenarbeit zwischen allen Projektpartnern profitieren kann, um Beschaffungsstrategien zu verbessern. „Viele Entscheidungsträger haben noch nie einen Fuß auf ein Installationsschiff gesetzt, was dazu führt, dass sie sich auf bekannte Produkte und Papierreferenzen konzentrieren. Daher entscheiden sie sich weiterhin für diese Produkte, auch wenn sie teurer sind oder bekannte Probleme aufweisen. Der gesamte Lebenszyklus eines Projekts.“ sollte in Betracht gezogen werden, und dies würde sich positiv auf CAPEX, OPEX und auf die Senkung der Energiekosten auswirken.“