Mächtig stehen sie in der Landschaft. Seit den 1970er Jahren begegnen wir den Nachfolgern der Windmühlentechnik rund um den Erdball. Es gibt Befürworter und Gegner von Windkraftanlagen – eines jedoch ist sicher: Diese Riesen lassen niemanden, der sie sieht, unbeeindruckt. Im Laufe der Jahre wurden die Anlagen immer imposanter. Die Gesamthöhe von bis zu 200 Meter entspricht rund 70 Stockwerken. Abhängig vom Standort, liegt heute die Spannweite der Rotorblätter bei über 90 Meter und die Nabenhöhe bei fast 120 Meter. Die Dimensionen von Schwachwindanlagen sind noch beeindruckender: Rotordurchmesser von bis zu 130 Meter und eine Nabenhöhe von bis zu 150 Meter sind hier Standard. Dass sich bei diesen enormen Dimensionen auch die technischen Herausforderungen einer solchen Hightech-Industrieanlage gravierend verändern, ist eine logische Konsequenz.
Kabel-Loop – die Schlüsselstelle der Windenergieanlage
Der obere, bewegliche Teil einer Anlage, die Gondel mit den Rotorblättern, ist die Schlüsselstelle der Windkraftanlage. Die Gondel muss sich mit der Nabe in die optimalste Position zur Windrichtung drehen können. Im Loop, der elektrischen Leitungsverlegung im Innern einer Windkraftanlage, wirken somit starke Torsionskräfte und verursachen Stress auf alle verlegten Energie- und Datenverbindungen. Während einer geplanten Lebensdauer von rund 20 Jahren werden diese Leitungen mit bis zu 15.000 Torsionszyklen beansprucht. Die Gondel kann sich mehrmals um die eigene Achse drehen. Diese Mehrfachdrehung der Gondel hat den Vorteil, dass sie sich nicht bei jedem Wechsel der Windrichtung zuerst in die Nullposition zurückdrehen muss. Dabei entstehen noch intensivere Belastungen auf die freihängende Leitungen, welche die Leitungen in der Gondel mit denen im Turm verbinden. Gleichzeitig rufen solch extreme Torsionen auch im Bereich der Aderisolation nach speziellen abriebfesten Materialen. Aufgrund von Erfahrungen und Tests werden im Kabel-Loop ausschliesslich speziell konstruierte Leitungen verwendet.
PUR-Leitungen überzeugen
Die Wahl der eingesetzten Leitung ist entscheidend. Speziell bei den geschirmten Kabeln wurde eine deutliche Abnützung beobachtet, da die Torsion den Kabelschirm besonders stark beansprucht. Die einzelnen Schirmdrähte verschieben sich, reiben aneinander und brechen im schlimmsten Fall. Aus Kostengründen werden oft Gummiprodukte für den Außenmantel verwendet. Dies kann jedoch Schäden mit großen Folgekosten nach sich ziehen. Um den Abrieb möglichst klein zu halten, werden heute vermehrt PVC-Leitungen eingesetzt. PVC verzeichnet nahezu keinen Abrieb, hat jedoch den Nachteil, dass es bei sehr tiefen Temperaturen nicht verwendet werden kann. Aufgrund dieser Unzulänglichkeiten im Materialeinsatz werden nun PUR-Leitungen eingesetzt. Sie genügen höchsten Ansprüchen betreffend Abrieb- und Torsionsfestigkeit. Gleichzeitig weisen PUR-Leitungen eine hohe Kälteflexibilität aus, wodurch sich der Einsatz auch bei hohen Temperaturschwankungen bewährt.
Ein Aufzugsschacht wird zur Testanlage
Um Betriebsunterbrüche und Ausfälle zu minimieren, müssen Materialtests unter möglichst realen Bedingungen ausgeführt werden. Brugg Cables verfügt über eine Testanlage, welche die realen Bedingungen im Loop widerspiegelt. Der 16 Meter hohe Aufzugsschacht eignet sich perfekt, um den Loop einer Windkraftanlage realistisch zu simulieren. Die Anlage verfügt über eine freie Einbaulänge von 12 Meter, die es erlaubt, die Torsionsbewegung präzise nachzuvollziehen. Ein Servoantrieb dreht die frei hängenden Leitungen in ihrer gesamten Länge. Die Dynamik, die dabei entsteht, bewirkt, dass sich die Kabel nicht auf der ganzen Länge gleich stark drehen. Im unteren Teil des Loops wird, wie in einer echten Windenergieanlage gebündelt und verdreht. Kameras überwachen alle Vorgänge, messen dabei den Abrieb und ermitteln mögliche Beschädigungen der Leitungen durch die Schwingungen.
Bessere Investitionssicherheit dank verlässlichen Tests
Zurzeit gibt es in Europa nur zwei Testanlagen, die den realen Bedingungen einer Windkraftanlage entsprechen. Normalerweise wird nur der Drehwinkel der Gondel angegeben, genaue Auswertungen über die Belastbarkeit der Kabel fehlen jedoch. Einer der grössten Hersteller von Windkraftanlagen verlangte den Nachweis, dass die Kabel von Brugg Cables den Anforderungen in Bezug auf Drehwinkel und Torsionszyklen standhalten. Ein solcher Nachweis bietet den Anlagebetreibern eine höhere Investitionssicherheit.
Die Testanlage in Brugg wird für verschiedenste Tests, auch im Auftrag von Kunden, genutzt, und liefert wertvolle Erkenntnisse über die Tauglichkeit verschiedener Kabelkonstruktionen und Materialien. Dazu gehören neue Entwicklungen von tordierbaren Leitungen für Windenergieanlagen und diverse weitere Anwendungen in der Industrie.
Spezialist für anspruchsvolle Leitungen
Brugg Cables gehört zu den Anbietern von Spezialkabeln in Europa. Die Firma verfügt über Know-how von Produkten für den Einsatz in Windkraftanlagen, für die Signal- und Energieübertragung, für Nieder- und Mittelspannung und flexiblen Kommunikationskabeln. Zudem produziert sie hochflexible tordierbare Leitungen. Besondere Fachkompetenz weist Brugg Cables im Bereich Engineer to Order (ETO) aus. Sie konstruiert und fertigt einzelne Teile nach genau definierten Kundenanforderungen. Die Firma Brugg Cables setzt ihr ganzes Fachwissen und ihre Erfahrungen ein und begleitet Projekte von der Entwicklung, Konstruktion, Einkauf, Produktion, Prüfung und Logistik nach kundenspezifischen Anforderungen bis hin zur Montage vor Ort.
Fachaufsatz der Firma Brugg Cables.
