Seekabelcheck für die Nordsee

Damit die Nordsee bald Europas grünes Kraftwerk wird, müssen auch kilometerweise neue Kabel verlegt werden. Das verlangt eine effiziente Kabelüberwachung. Ein neues Modul für das Mess- und Monitoringsystem HiMON^® macht auch die Überwachung von Neutralleitern möglich.

Seekabelcheck für die Nordsee

Damit die Nordsee bald Europas grünes Kraftwerk wird, müssen auch kilometerweise neue Kabel verlegt werden. Das verlangt eine effiziente Kabelüberwachung. Ein neues Modul für das Mess- und Monitoringsystem HiMON^® macht auch die Überwachung von Neutralleitern möglich.

Muss ein Seekabel wegen eines Durchschlags repariert werden, vergehen im Schnitt mehr als 80 Tage. Das ist viel Zeit, in der die gesamte Infrastruktur nicht ideal genutzt werden kann. Verbessert wird dies, wenn das intelligente Überwachungssystem HiMON^® installiert ist. Und das wird mit einem neuen Modul demnächst noch effizienter: seine aktive Überwachung speist Signale in das Kabel ein und überprüft, wo ein Fehler vorliegt – das geht dann sogar bei Neutralleitern. Betreiber haben damit noch mehr Kontrolle über ihr System und sparen enorm viel Zeit.

Große Ausbaupläne auf hoher See

In den nächsten Jahren geht es rund in der Nordsee: bis 2050 sollen Offshore Windkraftanlagen rund 300 GW Strom produzieren und die angrenzenden Länder mit Energie versorgen. Aktuell liefert die Nordsee erst etwa 30 GW. Damit die Ausbaupläne funktionieren ist eine internationales Stromnetz auf dem Meer angedacht mit künstlichen Energieinseln und Plattformen, die den sauberen Strom einsammeln und weiterverteilen. Lesen Sie mehr in der ONLOAD dem Reinhausen-Magazin

So könnte eine künstliche Energieinsel aussehen.

Um dieses Mammutvorhaben umzusetzen, müssen hunderte Kilometer neue Seekabel verlegt werden. Damit diese auch sicher funktionieren ist wiederum ein umfangreiches Überprüfungs- und Wartungssystem notwendig. Etwa die Hälfte aller Störfälle von Offshore-Windanlagen gehen auf Schäden am Kabel zurück. Die Reparatur dieser Leitungen ist dabei nicht einfach, erklärt Dan Keller, Head of Monitoring Solutions bei HIGHVOLT: „80 bis 90 Tage dauert der Prozess von der Registrierung des Durchschlags bis zur abgeschlossenen Reparatur. Dabei entfallen etwa zwei Wochen allein auf die Lokalisation der Fehlerstelle.“ Im Normalfall.

300 Gigawatt

und mehr Windenergie sollen in der nächsten Dekade zusätzlich in der Nordsee installiert werden.

Passiv-Überwachung für schnelle Lokalisation

Nicht so mit dem Überwachungssystem HiMON^®. Bestehend aus Sensorik der HiMAG^®- und intelligenten Komponenten der HiRES^®-Familie hat es das gesamte Kabel im Blick. Die passive Überwachung registriert, wenn ein Signal auf die Sensoren trifft und alarmiert sofort, dass ein Durchschlag stattfindet – es lokalisiert die betroffene Fehlstelle in Sekundenschnelle und spart dem Betreiber so bis zu zwei Wochen. Daraufhin starten die Reparaturvorbereitungen, die selbst wieder etwa einen knappen Monat dauern.

Aktive Überwachung auch für Neutralleiter

Bei Seekabeln kommen Energieübertragungssysteme mit und ohne zusätzlichen Neutralleiter zum Einsatz. Im Fehlerfall können Energieübertragungssysteme mit Neutralleiter immer noch die Hälfte der Energie befördern, darum sind sie Systemen ohne Neutralleiter eigentlich vorzuziehen. Neutralleiter gibt es in zwei Varianten: Als DMR-Kabel, das zusammen mit dem Plus- und Minuspol über die gesamte Kabelstrecke verläuft; und als Electrode line, bei der ein etwa 10 bis 30 Kilometer langes Seekabel mit einer im Meer verlegten blanken Elektrode endet, über die im Fehlerfall von einem Polkabel die Energie abgeleitet werden kann. Da diese Neutralleiter nicht unter Spannung stehen, erkennen passive Überwachungssysteme mangels ankommender Signale keine Fehlstellen. Ein Dilemma für die Betreiber, gelöst ebenfalls durch das neue HiMON®-Modul. „Weil wir damit aktiv Signale einspeisen, lassen sich auch die Neutralleiter auf Fehler untersuchen.“

„Mit einer aktiven Überwachung des Neutralleiters können Fehler gefunden werden, obwohl das System nicht unter Spannung steht. Dadurch erhöht sich die Sicherheit für Betreiber.“

Dan Keller, Head of Monitoring Solutions

Komplexe Kabelverbindungen

Mit dem gewaltigen Energieausbau in der Nordsee steigt auch die Komplexität des Kabelnetzes. Wenn Windparks und die Energieinseln auch untereinander verbunden werden, entstehen Übertragungswegredundanzen, sodass auch bei einem Ausfall immer noch weiter Strom fließen kann. Das macht es normalen Überwachungssystemen schwer, Fehlerstellen zu orten. „Unser System ist auch multiterminal-fähig. Solange die Kabeltopologie bekannt ist und die Sensordaten in unserer Cloud zusammenlaufen, kommen wir auch mit komplexen Systemen klar – dafür wurden unsere Algorithmen entwickelt“, erklärt Keller.

53 Prozent

der Offshore-Störquellen gehen auf Schaden am Kabeln zurück.

80 Tage

und mehr dauert es, bis Seekabelfehler gefunden und repariert werden.

500 Kilometer

und mehr Kabellängen sind mit HiMON® überwachbar.

Und noch eine dritte Fähigkeit soll das neue Modul mitbringen, erzählt Dan Keller. Am Start- und Endpunkt der Neutralleiter stehen etwa 20 mal 20 Meter große Gebäude, die „neutral areas“, von denen aus die Neutralleiter starten. Passieren hier unbemerkt Fehler, könnten sie die komplette Leistungselektronik lahmlegen. „Das heißt wir wollen mit dem neuen Modul nicht nur die Neutralleiter, sondern auch die ‚neutral areas‘ laufend überwachen – das kann außer uns auch noch keiner.“ Was dafür nötig ist, erarbeitet HIGHVOLT aktuell im Schulterschluss mit Siemens.

Intelligente Algorithmen, sichere Cloud

Drei Funktionen – eine Komponente. Das schafft HIGHVOLT über die zugehörigen Algorithmen und die Verknüpfung der Daten in der Cloud. Diese basiert auf Microsoft Azure und erfüllt alle notwendigen Standards in der Datensicherung. „Darüber können wir auch einen Experten von uns zuschalten, der bei der Datenauswertung hilft. Aber eigentlich legen wir es so aus, dass die kundeneigenen Techniker unsere Systeme selbständig bedienen und warten können.“ Ein schlankes System mit hohem Nutzen und großer Zeitersparnis – da steht dem Ausbau der Nordsee zum grünen Kraftwerk nichts mehr im Weg.

Passiv und aktiv überwacht

Sensorik der HiMAG^®-Familie, auch nachträglich an allen Muffen installierbar
Intelligente Komponenten der HiRES^®-Familie führen Daten zusammen, wirken als Event Recorder und werten die Daten aus
HIMON^® Intelligence Cluster als Cloud-Lösung ermöglicht Betreibern schnelle Expertenhilfe durch HIGHVOLT

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