Nordsee One

Légszárítók a tengeri szélerőművek
biztonságos üzemeltetéséhez

Bevezetés
Az elmúlt években az ökológiai fenntarthatóság fontos pillérévé vált a tengeri szélerőmű-parkokban termelt megújuló energia, és az energiafordulat egyik legnagyobb reménysége rejlik benne. Az Északi– és a Balti tengeren üzemeltetett többezer szélkerék tartós és biztonságos üzemeltetéséhez az üzemi helyiségek páratartalma nem haladhat meg egy bizonyos maximális szintet.

Ehhez a levegőt folyamatosan szárítani kell. A szélerőművek meghibásodása és javítása a nyílt tengeren rendkívül drága és nagy bevételkiesést okozhat. Ez a cikk ismerteti a 2017 végén üzembe helyezett Nordsee One szélpark problémáit és annak megoldásait. A szélpark 54 szélerőműből áll, melyek összteljesítménye 330 MW.

A nyílt vízen uralkodó erős és többnyire állandó szelek nyereségessé teszik a tengeri szélerőművek alkalmazását. A jó feltételeknek köszönhetően a tengeri szélerőművek teljes terhelési órái éves szinten a szárazföldi szélerőművek dupláját teszik ki. Az Északi-tengeren, Balti-tengeren és az Ír-tengeren telepített szélparkok elektromos teljesítménye jelenleg összesen 20 000 MW. Jelenleg további 35 000 MW teljesítményben épülnek vagy terveznek szélparkokat. Évenkénti 3500 teljes üzemórájukkal a több ezer szélkerék jelenleg évente 70 milliárd kWh elektromos munkát nyújt, 2025-re a tervek szerint ez összesen meghaladja a 220 milliárd kWh-t. A zöld áram használói főként Nagy-Britannia, Németország, Hollandia, Belgium és Dánia.






Németország is a szélenergiára alapoz
Németországban nagy erőkkel folyik a tengeri szélerőmű-parkok kiépítése. 2017 végén a német partoknál 1200 szélerőmű állt 20 tengeri szélparkban 5400 MW összteljesítménnyel. A Német Szélenergia-társaság információi szerint 2017-ben a szélenergia 105 milliárd kWh munkájával a német energiaelőállítását 18%-át tette ki
(600 milliárd kWh). A szélenergiából származó elektromos munka ezáltal ugyanannyi volt, mint a napelemekből, biomasszából és vízenergiából származó energia.

A szélerőművekből származó áramból 2017-ben 20 milliárd kWh a tengeri szélerőművekből származott – ez 50%-kal több, mint 2016-ban. Az elkövetkező években a szövetségi kormány is a szélenergiára alapoz: 2030-ig 15 000 MW szélteljesítményt telepítenek (50–50% tengeri és szárazföldi arányban), melyek ezáltal legalább 200 milliárd kWh energiát állítanak elő. Ez jelenleg a teljes német áramfogyasztás egyharmadának felel meg. A megújuló energiáról szóló törvény (EEG) alapján jelenleg a tengeri szélerőművek kezdeti megtérülése 15,4 cent/kWh az első 12 évben, azt követően 3,9 cent/kWh.






A Nordsee One évente 1200 millió kWh áramot termel
A Nordsee One szélpark 35 km-re északra található Juist szigetétől az Északi-tenger déli részén. Teljes területe 41 km2, a vízmélység 26–29 méter (lásd a 2. képen). A közepes szélsebesség 10 m/s. Tíz évvel azután, hogy a Szövetségi Hajózási és Vízügyi Hivatal megadta a szélpart létrehozására vonatkozó engedélyt, 2015-ben megkezdődött a Nordsee One megépítése. 2016 áprilisára elkészült az 54 szélerőmű alapja, nyáron elkészült a transzformátor platform, 2017 szeptemberének végére mind az 54 szélerőmű fel volt állítva.

2017 decemberében beüzemelték a Nordsee One-t, és azóta biztosítja a zöld áramot. 54 darab 126 méter rotorátmérőjű szélerőművet alkalmaznak, melyek névleges teljesítménye egyenként 6,15 MW. A szélerőmű 3,5 m/s szélsebességnél indul be, és maximális teljesítményét 12 m/s szélsebességnél éri el.
A rotorok teljes felülete 12 500 m² – ez másfél focipályának felel meg!

Az 54 szélerőmű teljes teljesítménye 332 MW. A szélpark üzemeltetője éves szinten 3600 teljes üzemórával számol és kb. 1200 millió kWh elektromos munkával. Ez az áram 400 000 háztartás éves fogyasztásának felel meg, és éves szinten egymillió tonna széndioxid kibocsátását spórolja meg, melyet máskülönben erőművekben kellene előállítani. A szélpark üzemidejét legalább 25 évre tervezik.

Áram az Északi-tengerről a szárazföldre
Az 54 szélerőművet középfeszültségű kábelek kötik össze a transzformátor platformmal, mely az áramot 155 kV nagyfeszültségre transzformálja. Az áramot innen két tengeri kábelen keresztül juttatják a hét kilométer távolságra lévő és gyűjtőállomásként szolgáló tengeri átalakító platformra (32 m x 16 m x 18 m), ahol egyenáramúvá alakítják.
Két 320 kV-os kábel juttatja végül az áramot a szárazföldi betápláló állomásra, a Dörpen West transzformátorállomásra (lásd a 3. képet).

Az üzembiztonság jelentősége
A szárazföldtől több kilométerre lévő szélerőműveknek maximális üzembiztonságot kell mutatniuk. A berendezések meghibásodása esetén az üzemeltető sok pénzt veszít a MW-os készülékek magas bevételének kiesése miatt. A szükséges javítások az időjárási körülmények miatt akár napokig is csúszhatnak. A viharos tengeren több órát vesz igénybe a szervízcsapatok kihajózása, és nagy nehézségekkel jár az átszállás a hajóról a szélerőműre. A helikopterrel történő közlekedés ugyan gyorsabb, de drágább, és köd vagy erős szél esetén nem használható. A szélerőművekben ezért a szabványok szerint elektromos készülékfelügyelet és redundáns rendszerek találhatók, ugyancsak rendszeresen kerül sor a specializálódott vállalatok által végzett felülvizsgálatokra és az alapzat, rotorok és a teljes elektronika karbantartására.

A Condair GmbH, Garching összesen 54 DC 75 típusú légszárítót szállított a Nordsee One projekt számára (lásd a 4. képet). Ahhoz, hogy megvédjék őket a magas párától és a korróziótól a levegő relatív páratartalmát folyamatosan mintegy 50-60% között kell tartani. A keletkező kondenzátumot automatikusan el kell vezetni. A Nordsee One projektben összesen 135 m³ belső tér van a vízfelszín közelében (átmérő 5,5 m, magasság 5,7 m), melyben alkalmazni kell a légszárítókat (lásd az 5. képet). A DC 75 típusú kompakt légszárítók (méretei: 800 mm x 820 mm x 400 mm) hűtőkörrel működnek (R410A hűtőközeg) a kondenzációs légszárítás alapján (a levegő harmatpontja alatt maradás érdekében).

800 m³/h légteljesítménnyel a maximális szárítási teljesítmény 73 liter/nap. A Nordsee One projekt számára szállított gépek különlegessége a speciális, nagyon értékes tengeri kivitel, mely maximális védelmet nyújt az agresszív, sót tartalmazó tengeri levegővel szemben. Ide tartozik például a nemesacél ház, a masszív réz/réz hőcserélő,
valamint az EC-ventilátorok speciális festése és a szigetelt hűtőközeg-vezetékek. Az IP66/67 kivitelű készülékelektronika (beleértve a hibakezelést) egy külön
elektromos dobozban található. Az igény szerint szabályozott forró gázos leolvasztás gazdaságos üzemeltetést biztosít alacsony hőmérsékleten is.