Helukabel Windenergiekabel im Stresstest

Torsion, Abrieb und extreme Temperaturen – Leitungen in Windenergieanlagen müssen vielen widrigen Umständen widerstehen. Zudem darf es über die Lebensdauer von mehr als zwanzig Jahren leitungsseitig zu keinen Ausfällen kommen. Wie gelingt das?

Tagtäglich werden weltweit neue Windkraftanlagen errichtet – die Branche boomt. Das Unternehmen W2E Wind to Energy in Rostock plant Windkraftanlagen mittlerweile im Bereich von vier Megawatt. Das bedeutet mehrere tausend Ampere für die entsprechende Verkabelung – für den Stromtransport, aber auch für viele weitere Anwendungen. Dazu gehören etwa Steuer-, Daten- oder Kommunikationsleitungen. In nahezu allen Fällen arbeitet W2E mit Helukabel als Zulieferer zusammen. Deren Produkte müssen daher eine große Bandbreite von Anforderungen wie Torsionsfestigkeit oder Umweltbeständigkeit erfüllen.

Aufwendige Testverfahren sollen sicherstellen, dass sie denen gewachsen sind. Besonders wichtig ist dabei die Langlebigkeit, denn Windkraftanlagen sind auf eine Laufzeit von zwanzig Jahren und mehr ausgelegt. In dieser Zeit darf es leitungsseitig zu keinen Ausfällen kommen.

Problemzone Kabel-Loop

Besonders im Fokus der Experten steht dabei die sogenannte Kabel-Loop. Diese stellt sicher, dass sich die Gondel samt Rotorblättern in die von der Windrichtung abhängige, optimale Stellung drehen kann. Dieser Vorgang belastet die Leitungen jedoch stark. »Natürlich versuchen wir durch die Konstruktion, die Torsion möglichst gering zu halten«, versichert Dr. Torsten Schütt, Mitgründer und Head of Electrical Engineering von W2E. »Es lässt sich allerdings nicht ausschließen, dass sich Leitungen bis zu vier Mal um die eigene Achse verdrehen.«

Dazu ergänzt Uwe Schenk, Global Segment Manager Wind bei Helukabel: »Bei ungeeigneten Kabeln wären Schlaufenbildung, Aderbrüche und Materialabrieb die Folge. Das würde zu Anlagenstillstand und teuren Wartungen führen.« Daher gibt es spezielle Loop-Kabel wie die WK-Serie von Helukabel. Bei den dort verwendeten Kupferleitungen der Klasse 5 und 6 sind die einzelnen Litzen speziell verseilt. Als Isolationswerkstoff für die Adern und den Mantel werden hoch abriebfeste Materialien eingesetzt. So halten die Leitungen mindestens 18.000 Torsionszyklen aus. Das ist deutlich mehr als die maximal 15.000 Zyklen, die eine Windkraftanlage innerhalb ihrer Lebensdauer benötigt.

»Um diese Standfestigkeit zu garantieren, steht in unserem Werk Windsbach ein maßstabsgetreuer Testturm«, betont Schenk. »Der Loop in diesem Gittermast ist exakt so aufgebaut wie in Windkraftanlagen.« Eine speziell angefertigte Antriebs- und Steuerungstechnik führt verschiedenste Torsionszyklen und Programme in Anlehnung an reale Begebenheiten durch. Die Kabel werden dabei mit der größtmöglichen Torsion von bis zu ±150° je Meter belastet. Diese Testbedingungen sind bewusst um ein Vielfaches extremer als die Realität und dauern schon mal ganze vier Monate. »Durch unsere Tests haben wir erkannt«, resümiert Schenk, »dass Torsionsleitungen mit einem verflochtenen C-Schirm nur bedingt tordieren und schon nach rund eintausend Zyklen Schaden nehmen. Deshalb hat die WK-Serie einen D-Schirm für höchste Standzeiten.« Dabei ist der Kupferschirm als Schirmumlegung und nicht verflochten ausgeführt.