Vindturbiner kablar för inom vindkraftverk

I den här bloggen kommer vi att ta itu med olika typer av kablar inom vindkraft. Till exempel tar vi upp vilka kablar som behövs för att driva ett vindkraftverk och vilka kablar som används för att överföra den genererade elen från vindkraftverket till nätverket. Du måste ta hänsyn till vindkraftverkets placering när du väljer kabel. Kablar för land- och havskraftverk har likheter och skillnader när det gäller produktegenskaper.

Innan vi går djupare in på vindkraftverkskablar kommer vi först att fokusera på utvecklingen inom vindenergimarknaden och visa dig de viktigaste skillnaderna mellan land- och havsbaserade vindkraftverk.

Världsstatistik

Globalt står vindkraft för den största delen av tillväxten inom den förnybara energiproduktion (34%), följt av vattenkraft (30%) och solkraft (18%) (IEA, 2014). År 2014 växte vindkraftsmarknaden med 44% och produktionen nådde för första gången 50 GW. Detta har lett till en ökad efterfrågan på vindkraftverkskablar.

Enligt Global Wind Energy Council (GWEC) uppgick de totala investeringarna inom sektorn för förnybar energi till €277 miljarder år 2014. Inom den globala vindenergisektorn ökade investeringarna med 11% till rekordsumman €88,9 miljarder under samma år. Detta var en betydlig ökning jämfört med 2013-investeringarna på €71,7 miljarder respektive €72,3 miljarder år 2012.

Kablar inuti vindkraftverk

De flesta vindturbinerna har en konventionell design som används både till havs och på land. Den inkluderar en växellåda och en generator i maskinutrymmet, som saknas däremot för “växellösa” turbiner.

turbine

Vanligtvis används två typer av kablar i maskinutrymmet. Den ena är en lågspänningskabel och den andra en mellanspänning. I maskinutrymmet används lågspänningskablar för överföring av kontroll-, data- och kommunikationsignaler. Andra kablar leder strömmen ner från generatorn eller för att växla i den nedre delen av tornet.

Låg- och mellanspänningskablar för vindkraftverk

wind turbine cables

Låg- och mellanspänningskablar är vanligtvis designade för flexibla användningar och kräver därmed en god böjningsradie. Behovet av flexibilitet beror på att strömkablarna från generatorn faller ett par meter under maskinutrymmet vilket låter nacellen vrida utan att linda eller spänna kabeln. Dessa kablar ska kunna klara extrema höga / låga temperaturer och består vanligtvis av en speciell gummiisolering och mantel eller delar med liknande fysisk prestanda.

Turbinsystemen kräver även överföringskablar för komplexa kontroll-, elektronik- och datasignaler, samt fiberoptiska stödkablar.

Kontrollkablar är flexibla och skärmade (för att skydda mot elektromagnetisk interferens) och används för att överföra svag ström och låga frekvenssignaler som styr motorhuvudet, generatorns bromssystem, nacellens placering och regleringen av rotorhastigheten.

Kablar för elektronisk dataöverföring används för både elektroniska och mekaniska enheter. De mäter vindhastigheten, temperaturen och prestandaparametrar. Det blir allt vanligare att alla dessa kablar är elektromagnetiskt skyddade.

Optisk fiber används för överföring av stora mängder data för styrning och kontroll.

Egenskaper för vindkraftverkskablar

Kablar för maskinutrymmet bör också vara oljebeständiga på grund av tillfällig exponering för olja från hydrauliken och växellådan. Isolering kan härda eller svälla i kontakt med olja och leda till att ledare exponeras så småningom.

Övriga egenskaper för vindkraftverkskablar är: slitage-, UV- och ozonbeständighet och funktionalitet under temperaturer mellan -40 °C och 90 °C. I allt större utsträckning har efterfrågan på LS0H (låg rök – halogenfri) stigit för isolerings- och mantelmaterial för att minska skaderiskerna vid brand.

Förhållanden för vindkraftverk på land och till havs: skillnader

wind-turbines

Vindkraftverkskablar har en viktig roll för att leverera energi som genereras av vindkraftverk. Ett vindkraftverk består av en rotor, ett maskinutrymme – även kallat nacell- ett torn och en bas. Kablar som används innefattar kraftöverföring och distribution samt kontroll-, elektronik- och dataöverföring och fiberoptiska kablar.

Vindförutsättningarna på land och till havs är olika. Vindflödet på land möter många hinder som till exempel landskap, träd och byggnader. Däremot saknas hinder till havs och vindarna är därmed starkare.

Andra viktiga skillnader mellan land- och havsbaserad vindkraft är listade i tabellen nedan.

  Landturbiner Havsturbiner
Potential
  • 2000 Timmar vindpotential på full effekt per år.
  • Begränsade utplaceringsmöjligheter.
  • 4000 Timmar vindpotential på full effekt per år.
  • Nästintill obegränsade utplaceringsmöjligheter.
Mått
  • 1 – 3 MW vindturbiner.
  • Vindkraftparker med 10 – 50 MW kapacitet.
  • €30 – €70 miljoner investerat per vindkraftpark.
  • På maximal effekt producerar en vindturbin motsvarandet av ett hushålls årliga elkonsumtion på 200 minuter.
  • 3 – 7 MW vindturbiner.
  • Vindkraftparker med 50 – 1000 MW kapacitet.
  • €1 – €3 miljarder investerat per vindkraftpark.
  • På maximal effekt producerar en vindturbin motsvarandet av ett hushålls årliga elkonsumtion på 40 minuter.
Miljö
  • Landsförhållanden.
  • Kontinuerlig åtkomst (dygnet runt, 7 dagar/vecka).
  • Svåra havsförhållanden.
  • Avstånd till land 1-70 km.
  • Åtkomst begränsad av vågor och oväder.
Grunde
  • Byggd på fast mark.
  • Standard betongfundament gjutet på plats.
  • Varierande beroende på havsbotten (sand, lera, sten) och erosion.
  • Fundamentet beror på havsdjupet och sortens havsbotten.

Vindkraftsparker på land

Vindkraftverk på land ställs vanligen upp i rader. Dessa vindturbiner är anslutna till varandra och den producerade elen transporteras sedan till en substation eller ett elnätverk. Energin transporteras sedan till substationer där spänningen ökas med hjälp av transformatorer för att minska transmissionsförluster. Elen transporteras sedan via exportlinjer.

onshorefarm

Vindkraftsparker till havs

Vindkraftverk till havs kopplas till en närliggande transformator via havskablar (AC eller DC) som i sin tur ansluts till nätverket på land. För längre avstånd används högspänningstransformatorer för att överföra elen till land med DC-kablar. För säkerhets skull grävs dessa kablar ner i havsbottnen på upp till tre meters djup.

offshorefarm

Vill du veta mer om kablar inom förnybar energi?

eBook_cables-in-the-renewable-industry

Skaffa vår e-bok, fullspäckad med viktig information om:

  • Förnybara energikällor.
  • Kablar inom vindkraftverk.
  • Kablar inom solkraftverk.

References

E.ON (2012), Offshore Wind Energy Factbook.
E.ON (2013), Wind Turbine Technology and Operations Factbook.
International Energy Agency – IEA (2014). World Energy Outlook

Comments are closed.