Windmolen kabels voor windenergieprojecten

In dit blog vertellen we je graag meer over verschillende soorten windmolen kabels voor wind- en energieprojecten. Welke kabels zijn er nodig binnen in de windmolen èn welke om de opgewekte stroom vanaf de windmolen te transporteren naar het stroomnetwerk. Welke kabels er exact nodig zijn, heeft te maken met de locatie van het project. Dit kan op zee zijn, aan de kust of op het vaste land. Kabels voor offshore en onshore windmolens hebben veel overeenkomsten maar ook verschillende eigenschappen. Voordat we dieper hierop in gaan, maken we kort de ontwikkelingen binnen de markt van de windenergie inzichtelijk. We vertellen wat de verschillen zijn tussen onshore en offshore windmolenparken.

Algemene statistieken van duurzame energie

Wereldwijd heeft windenergie het grootste aandeel in de groei van duurzame energie, gevolgd door waterkracht en zonne-energie. Jaarlijks groeit de windenergiemarkt en in 2014 passeerde deze de grens van 50GW opgewekte engergie in een jaar. Hiermee groeit ook de vraag naar windmolen kabels.

Kabels in de windmolen

Windmolen kabels hebben een belangrijke rol in het transporteren van energie die wordt gegenereerd door windmolens. Elke windmolen bestaat uit een motorgondel, een toren en uit de fundering. In een windmolen worden kabels gebruikt voor onder andere transmissie, distrubitie, besturing en datatransmissie.

De meeste windmolens die zowel onshore en offshore worden geplaatst, hebben een gebruikelijk ontwerp. In de top van de windmolen, de gondel, zit de generator met een tandwielkast om van versnelling te wisselen. Er zijn ook uitvoeringen zonder ‘versnellingsbak’.

Normaliter zijn er twee soorten kabels die worden gebruikt in de gondel (in de afbeelding nacelle). Dit zijn laagspannings- en middenspanningskabels. De laagspanningskabels worden gebruikt voor bediening, data –en communicatiesignalen. De middenspanningskabels transporteren de stroom naar beneden en worden gebruikt om de versnellingsbak te bedienen.

Laag -en middenspannings windmolen kabels

De laag –en middenspanningskabels zijn ontworpen voor flexibele toepassingen. Ze dienen een zo goed mogelijke buigradius te hebben. De reden hiervoor is, dat de kabels vanuit de generator in de gondel enkele meters naar beneden in de toren hangen. De gondel boven op de windmolen kan rondraaien. De kabels dienen dan zonder moeite mee te draaien. De kabels moeten ook bestand zijn tegen extreme hoge en lage temperaturen. Meestal wordt er dan gebruik gemaakt van een speciale ruberen isolatie en buitenmantel of een materiaal met vergelijkbare fysiche eigenschappen.

De systemen binnen een windmolen vereisen hoogwaardige en geavanceerde besturings-, elektrische –en datatransmissie kabels en glasvezelkabels om de windmolen aan te sturen.

De besturingkabels zijn flexibel en in de regel goed afgeschermd tegen electromagnetische velden. Ze worden gebruikt om laagspanning en lage frequentiesignalen te transporteren voor de besturing van de motoraandrijving, de remmen van de generator, de postitionering van de gondel of het optimaliseren van de rotorsnelheid.

Elektronische- en datatransmissiekabels worden gebruikt voor de besturing van elektronische en mechanische installaties. Ze worden gebruikt voor het meten van windsnelheden, temperatuur en parameters om de prestaties vast te leggen. Deze kabels zijn gebruikelijk elektromagnetisch (EMC) afgeschermd.

Glasvezelkabels worden toegepast om te zorgen voor een goede datatransmissie voor het monitoren en beheersen van de gehele windmolen.

Windmolen kabels van Incore Cables

Door de jaren heen hebben wij ons weten te specialiseren in laag- en middenspanningskabels. Dat neemt niet weg dat we thuis zijn in de benodigde instrumentatiekabels, deze kunnen we je ook leveren. Aan de hand van onderstaande nemen we je even mee in ons aanbod kabels.

1. Laagspanningskabels voor recht onder de gondel:

• Flexic H07BN4-F

2. Laagspanningskabels vanaf de gondel naar de grond:

• Aluminium: PowerAmp-A 07BN4-AF, NAYY-O en NAYY-J, U-1000 ARVFV
• Koper: NYY-O en NYY-J, U-1000 RVFV, U-1000 R2V, H07RN-F, N2XH IEC 60502-1

3. Middenspanningskabels voor ondergronds transport naar het transformatorstation:

• Aluminium: PowerAmp-AMS kabel, NA2XS(f)2Y kabels, AL-XLPE-CTS-PVC kabel
• Koper: N2XSY kabels, N2XS(f)Y2 kabels, CU-XLPE-CTS-PVC kabel, BS6622 kabels

Eigenschappen van windmolen kabels

Kabels die worden gebruikt in de gondel, dienen bestand te zijn tegen olie: incidenteel kunnen deze kabels blootgesteld worden aan hydraulische olie en olie uit de versnellingsbak. Wanneer de kabel niet bestand is tegen olie, dan zal de isolatie verharden of zwellen, ook als deze in aanraking komt met smeermiddelen. Gevolg hiervan is slijtage van de kabel en in het ergste geval komen geleiders bloot te liggen.

Andere benodigde eigenschappen zijn: slijtvast, UV –en ozonbestendig en bestand tegen temperaturen variërend tussen de -40°C en 90°C. Door de jaren heen vraagt men vanuit de markt steeds meer halogeenvrije kabels met een lage rookontwikkeling bij een eventuele brand.

Volgens de ‘Global Wind Energy Council’ (GWEC) werd er in 2014 € 277 mld geïnvesteerd in duurzame energie. Wereldwijd steeg de totale investering in windenergie met 11% naar een recordbedrag van € 88 mld. Dit was een aanzienlijke groei ten opzichte van 2013 (€ 71.7 mld) en 2012 (€ 72.3 mld).

Onshore en offshore windmolens, de verschillen.

Windmolens kunnen onshore (op land) en offshore (in zee) geplaatst worden. De omstandigheden onshore verschillen met die van offshore. Het belangrijkste verschil is de luchtstroming. Op het land heb je met obstakels zoals het landschap, bomen en gebouwen te maken. Deze verstoren de luchtstroom. Offshore zijn er totaal geen obstakels en worden er hogere windsnelheden behaald. De opbrengst is hoger maar het plaatsen van deze windmolens is duurder.

Overige verschillen tussen onshore en offshore windmolens zijn weergegeven in onderstaande tabel.

De werking van onshore windmolenparken

Windmolens op het vaste land worden in de regel geplaatst in rijen. De windmolens worden met elkaar verbonden met een ‘inter-array’ kabel. Deze transporteert de gegenereerde elektriciteit van de windmolens naar het sub-station of direct aan het electrikiteitsnetwerk. Wanneer de elektriciteit naar sub-stations gaat wordt daar de spanning vehoogd door tranformatoren om transmissieverliezen te verminderen. De elektriciteit wordt verder getransporteerd met transportkabels.

De werking van offshore windmolenparken

De windmolens in een offshore windmolenpark worden met een ‘array’ kabel (AC) met elkaar verbonden. Deze kabel transporteert de gegenereerde elektriciteit naar een transformator station op het vaste land. Wanneer het windmolenpark verder uit de kust staat, bevindt het transformatorstation zich ook in zee. Een offshore zeekabel (AC of DC) verbindt het offshore tranformatorstation met het elektriciteitsnetwerk op het vaste land.

Voor nog grotere afstanden uit de kustlijn wordt een hoogspanning transformatorstation (HVDC) gebruikt om de elektriciteit met een DC kabel te transporteren naar het vaste land. Voor de veiligheid zijn deze kabels tot wel 3 meter in de zeebodem begraven.

Meer over kabels voor de duurzame energie?

Ontvang ons eBook en je vindt meer informative over:

• Duurzame energie bronnen.
• Kabels voor de windenergie.
• Kabels voor de zonne energie.

Vraag het eBook aan

Referenties

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