Die elektrische Energie eines kompletten Windpark-Clusters soll auf der neuen Dolwin-Beta-Plattform gesammelt und konvertiert werden, um sie per Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung aufs Festland zu transportieren. Drei Notstromaggregate sorgen dabei für die notwendige Versorgungssicherheit, gesteuert werden sie von Schaltanlagen mit Koppelrelais.

Wie wirtschaftlich sich elektrische Energie in Windenergieanlagen erzeugen lässt, hängt auch vom durchschnittlichen Windaufkommen ab. Windräder finden sich daher häufig in Küstennähe und auf Höhenzügen. Eine Alternative stellen im Meer errichtete Offshore-Anlagen dar. Ihr Vorteil: Sie werden nicht als störend in der Landschaft wahrgenommen. Um die in solchen Offshore-Windparks erzeugte elektrische Energie aufs Festland zu transportieren, ist die Anbindung über ein Seekabel notwendig. Vom Übertragungsnetzbetreiber Tennet hat das Unternehmen ABB deshalb den Auftrag für die Landanbindung eines Windpark-Clusters erhalten. Eine der Kernkomponenten der Anbindung ist die Konverter-Plattform Dolwin Beta, die ABB derzeit gemeinsam mit der norwegischen Werft Aibel baut.

Von der Dolwin Beta aus wird die elektrische Energie von den Windparks per Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) über eine 138 km lange Leitung zum Umspannwerk Dörpen in der Nähe von Emden transportiert. Dort erfolgt die Einspeisung in das Versorgungsnetz.

Versorgung der Plattform
Die Stahlkonstruktion der Dolwin Beta wurde in Dubai in der Drydocks-Werft gebaut und anschließend nach Haugesund in Norwegen transportiert, wo unter anderem die Konverter-Anlage installiert wird. Die fertige Plattform mit einem Gewicht von 20.000 Tonnen wird dann insgesamt etwa 77 Meter hoch sein. Auf dem Fußballfeld-großem Deck ist Platz für ein Helipad, zwei Krane und ein Wohncontainer für bis zu 24 Personen, die an Bord der Dolwin Beta arbeiten sollen.
Auf der Dolwin Beta sind drei Notstromaggregate installiert, bestehend auf jeweils einem Dieselmotor und einem Generator. Bei Bedarf versorgen sie die Plattform mit Energie. Die beiden sogenannten Auxiliary-Generatoren mit einer Leistung von jeweils 2.500 kW werden durch einen Notstromgenerator mit 875 kW ergänzt.

Während der Notstromgenerator eine Spannung von 400 V erzeugt, liefern die beiden großen Generatoren eine Mittelspannung von 20 kV, die direkt auf der Mittelspannungsseite der Transformatoren eingespeist werden kann. Durch die Redundanz mit drei unabhängigen Generatoren ist die notwendige, hohe Versorgungssicherheit auf der Plattform gewährleistet. Denn sollte die Standardversorgung der Plattform einmal ausfallen, könnte es zu kritischen Situationen kommen. Bei zu starkem Wind müssen die Windgeneratoren gebremst beziehungsweise aus dem Wind heraus gedreht werden, die hierfür notwendige Energie muss die Plattform zur Verfügung stellen.

SPS steuert Notstromaggregate
Die Schaltanlagen mit den Steuerungen für die Notstromaggregate kommen von der EWA Elektrotechnik aus Wachenheim. Das mittelständische Unternehmen, das seit über 25 Jahren am Markt aktiv ist, plant und fertigt elektrotechnische Steuerungen und Schaltanlagen. Die Schaltanlagen-Experten steuern die Generatoren auf der Dolwin Beta mittels SPS-Technik. Bei Bedarf sorgt die SPS für das Starten der Dieselmotoren, synchronisiert die Generatoren und regelt die Zu- und Abschaltung der Notstromversorgung auf das Bordnetz. „Da die SPS-Ausgänge in der Regel keine größeren Verbraucher schalten können, setzten wir für solche Anlagen standardmäßig Koppelrelais ein“, erläutert Siegfried Kraft, Geschäftsführer bei EWA Elektrotechnik. Für das Notstromaggregat liefert EWA nicht nur die Steuerung, sondern auch die komplette Niederspannungshauptverteilung, aus der die einzelnen Abgänge mit elektrischer Energie versorgt werden.

Bei der Relaistechnik vertraut man bei EWA schon seit vielen Jahren auf Produkte von Finder. Beim aktuellen Projekt kommen unterschiedliche Koppelrelais von Finder zum Einsatz: Relais der Serien 40, 55 und 60. Die Ausgangssignale der SPS steuern die verschiedenen Relais an, die dann wiederum Verbraucher an- und abschalten. Typische Beispiele sind Pumpen oder Ventile, deren große Einschaltströme die Ausgänge der SPS überlasten würden. Ein weiterer Vorteil in der Verwendung der Relais liegt in der galvanischen Trennung zwischen der SPS und den Verbrauchern. Dies reduziert die Störanfälligkeit einer solchen Anlage erheblich.

Entscheidendes Kriterium: Zuverlässigkeit der Komponenten
Die Dolwin Beta, auf der EWA die Schaltanlagen für die Notstromversorgung installiert, soll etwa 45 km vor der Küste von Norderney liegen wird. Service-Einsätze in solch exponierten Lagen sind aufwändig und kostspielig. Die Zuverlässigkeit der Schaltanlagen ist deswegen – und auch wegen der notwendigen Sicherheit auf der Plattform – von großer Bedeutung. Bei EWA achtet man stets auf die Zuverlässigkeit der Komponenten, die man in den Schaltanlagen verwendet. Dass dies auch für die Relais gelten muss, betont Kraft: „Wir setzen nur Komponenten ein, denen wir voll vertrauen und bei den Relais sind dies eben die Produkte von Finder.“ In den letzten 20 Jahren – so lange werden Finder-Relais bei EWA schon verwendet – ist noch nie ein Problem mit einer Anlage im Betrieb aufgetreten, das auf defekte Relais zurückzuführen gewesen wäre.

Für die Anwendung auf der Dolwin Beta war noch ein weiterer Vorteil der Finder-Relais entscheidend: Für maritime und Offshore-Anwendungen müssen spezielle Normen erfüllt werden. In diesem Fall waren es DNV (Det Norske Veritas) und Norsok. „Dass die Relais von Finder diese Normen bereits erfüllen“, erzählt Kraft: „erleichtert uns die Abnahme der gesamten Schaltanlagen erheblich.“

Geplanter Betrieb Frühjahr 2015
Die Abnahme und Inbetriebnahme der Schaltanlagen geschieht in mehreren Schritten. Zunächst gab es einen so genannten Factory Acceptance Test, bei dem die Schaltanlage noch bei EWA in Wachenheim überprüft wurde. Anschließend gab es Tests bei MTU, bevor die gesamten Dieselaggregate inklusive der Schaltanlagen auf die Dolwin Beta montiert wurden. Die endgültige Inbetriebnahme erfolgt dann in Haugesund bei Aibel. Im Frühjahr 2015 soll die Dolwin Beta in der Nordsee in Betrieb gehen.