Systemy elektroenergetyczne oraz komponenty elektryczne są integralną częścią farm wiatrowych. Zagadnienia związane z tymi elementami stanowią zasadniczy temat prac badawczych i inżynierskich dla przyszłych projektów morskich farm wiatrowych, także w Polsce. Eksperci DNV i Hitachi Energy Poland Sp.  z o.o.podczas pierwszego spotkania z cyklu seminariów technicznych organizowanych przez DNV podzielili się spostrzeżeniami na temat systemów elektrycznych w projektach morskich farm wiatrowych.

Podczas seminarium technicznego zorganizowanego 20 maja 2022 roku, eksperci sektora morskiej energetyki wiatrowej dzielili się swoją wiedzą na temat połączeń sieciowych, podstacji morskich i komponentów elektrycznych. Aleksander Gul, kierownik projektów w Hitachi Energy Poland Sp.  z o.o. przedstawił kluczowe komponenty elektroenergetyczne w podstacjach morskich na przykładach projektów z Wielkiej Brytanii, w tym projektów Hornsea 1 i 2. Przedstawiono współpracę statycznego półprzewodnikowego kompensatora mocy biernej (ang. STATCOM) z kompensatorem maszynowym. Prelegent przedstawił korzyści wynikające z takiej konfiguracji – między innymi utrzymanie prądu zwarcia niezbędnego do zadziałania zabezpieczeń, szybką odbudowę napięcia oraz zmniejszenie spadku napięcia przy oddalonych zwarciach. Elementy te odpowiedzialne są za dynamiczną regulację napięcia i aktywnie zasilanie w miejscu podłączenia farmy morskiej do Krajowego Systemu Elektroenergetycznego. W czasie prezentacji pokazano również ulepszony STATCOM z magazynem energii oraz nowości w zakresie komponentów. 

Frank de Wild, główny konsultant w DNV, poruszył temat kabli elektrycznych i ich obciążalności prądowej długotrwałej. Prelegent podkreślił wady obecnie stosowanych metod doboru przekroju kabli, takich jak brak uwzględnienia zmienności warunków chłodzenia, wzrost temperatury otaczającej przy kablach zakopanych w dnie morskim czy też pogorszenie wymiany ciepła na skutek organizmów pokrywających powierzchnię kabli odkrytych. Wszystkie te czynniki powodują, że obecnie połączenia kablowe są projektowane nieoptymalnie. W konsekwencji, przekroje mogą być przewymiarowane co wpływa na większą cenę produkcji kabla, ale niedoszacowanie przekroju może spowodować przedwczesne awarie i jeszcze większe starty finansowe dla operatora. 

“Środowisko ma znacznie większy wpływ na, powiedzmy, te ograniczenia niż sam kabel zasilający, więc kontrola i zrozumienie środowiska kabla prowadzi do realnego wpływu i zrozumienia wartości znamionowych prądu” – powiedział de Wild.

Przed położeniem kabli kluczowe są badania tras połączeń oraz ich odpowiednie przygotowanie. Należy uwzględnić takie czynniki jak temperatura otoczenia, głębokość zakopania kabla czy rezystancja cieplna środowiska. Co więcej, różne parametry kabla zmieniają się wraz z jego długością. De Wild przedstawił także analizę skumulowanego prawdopodobieństwa wystąpienia wąskiego gardła termicznego. 

Istotnym aspektem w trakcie projektowania kabla podmorskiego jest określenie błędów pomiarowych parametrów środowiska instalacji dla kabli elektroenergetycznych. Błędy pomiarowe testów wykonywanych w warunkach morskich mogą być duże – zauważył. Firmy nie zawsze analizują występujące błędy lub ich nie uwzględniają, a jest to kluczowe, jeśli bierze się pod uwagę zmienność czynników wewnątrz kabla.

W rozmowie z uczestnikami seminarium zostało podkreślone, że koszty dotyczące kabli (np. potencjalnych napraw) można ograniczyć poprzez odpowiedni projekt linii kablowej.  Projekt powinien uwzględniać analizę trasy kabla, warunków chłodzenia i innych czynników mogących wpływać na jego obciążalność długotrwałą.

Źródło: BalticWind.EU