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Länger haltbare Stromkabel sorgen für eine grünere Windenergie

Forschende verglichen die Leistung und Ermüdung flexibler Unterseekabel. Sie fanden heraus, dass die Verwendung einer Biegeversteifung ihre Nutzungsdauer erheblich verlängert, da sie vor Schäden und Ermüdung geschützt werden.

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Dynamische Kabeltests, die im EU-finanzierten Projekt MARINET2 durchgeführt wurden, haben ermutigende Ergebnisse für die Verlängerung der Dauerhaltbarkeit von Kabeln für zukünftige schwimmende Offshore-Windkraftanlagen hervorgebracht. Die Tests haben ergeben, dass Stromkabel mithilfe einer Biegeversteifung 3,7 Mal so viele Zyklen überstehen und 72,5 % steifer sind als das Stromkabel allein. Biegeversteifungen werden in festen und schwimmenden Offshore-Windparks eingesetzt, um flexible Rohre und Unterwasserkabel vor Überbiegung zu schützen. Durch das elastomere Material, aus dem sie hergestellt werden, sind sie für die ständigen wellen- und strömungsbedingten Bewegungen dynamischer Anlagen geeignet. Dank ihrer konischen Form erhöhen Biegeversteifungen – wie der Name schon sagt – allmählich die Gesamtsteifigkeit eines Rohrs oder Kabels und verhindern ein Überbiegen an der Endstelle. Die Tests fanden beim MARINET2-Projektpartner Universität Exeter, Vereinigtes Königreich, statt. Das verwendete dynamische Kabel wurde von Hellenic Cables und die Biegeversteifung von dem britischen Unternehmen CRP Subsea Ltd. entwickelt und hergestellt. Das Stromkabel wurde mit und ohne die Biegeversteifung getestet, um Leistung und Ermüdung zu vergleichen. Bei den Leistungstests wurde das Kabel an der Anhängung in einem Winkel von 3,7° gebogen, während an der Endstelle eine konstante Kraft von 40, 60 und 80 Kilonewton (kN) über eine Zyklusdauer von 10 Sekunden anliegt. Während der Ermüdungsprüfung wurde das Kabel bei einer konstanten Kraft von 80 kN um 4° gebogen. Die Zyklusdauer wurde kontinuierlich von 10 Sekunden auf 1 Sekunde verringert, um die Gesamttestdauer zu minimieren. George Georgallis, Leiter der Abteilung Kabeltechnik bei Hellenic Cables, bezeichnete die Ergebnisse der Ermüdungsprüfung für das Stromkabel in Verbindung mit der Biegeversteifung in einer Pressemitteilung auf der Website ‚Ocean News & Technology‘ als „sehr ermutigend“.

Die Vorteile der Biegeversteifung

„Diese Ergebnisse sind ermutigend, wurden aber so erwartet und erklären, warum der Einsatz einer Biegeversteifung von CRP Subsea in einem solchen System von entscheidender Bedeutung ist“, so John Duggan, Chefingenieur Konstruktion von CRP Subsea. „Das Material der Biegeversteifung von CRP Subsea wurde einer umfangreichen und strengen Werkstoffprüfung unterzogen. Sie und die umfassende Konstruktionsmethodik, die Fertigungsweise und die Qualitätssysteme wurden von Lloyds Register vollständig geprüft und genehmigt. Unsere Biegeversteifung wurde entwickelt, um ein Kabel oder ein flexibles Rohr in einer dynamischen Anwendung über einem bestimmten Mindest-Biegeradius zu halten. Damit wird die Nutzungsdauer des Produkts erhöht, da es vor Schäden und Ermüdung geschützt wird, die durch Überbiegen entstehen können.“ Der Hauptforscher für Meeresenergie und -technologie Prof. Lars Johanning von der Universität Exeter sprach über den Beitrag des Projekts zum Umweltschutz und zur Wirtschaft: „Die schwimmende Offshore-Windenergie wird eine wichtige Komponente bei der Erreichung der globalen Netto-Null-Ziele sein. Sie wird außerdem tiefgreifende Auswirkungen auf die Wirtschaft in Europa und weltweit haben, da sie neue Arbeitsplätze in der Lieferkette schafft und eine Schlüsselkomponente für den grünen Aufschwung nach der Pandemie darstellt. Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit innovativen Unternehmen in der Entwicklung von Untersystemen für die schwimmende Offshore-Industrie.“ MARINET2 (Marine Renewable Infrastructure Network for Enhancing Technologies 2) endet im Dezember 2021. Weitere Informationen: MARINET2-Projektwebsite

Schlüsselbegriffe

MARINET2, Offshore, Windkraft, Unterwasser, Kabel, Biegeversteifung, Ermüdung, Leistung

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