Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2013
Tildy Bayar
Renewable Energy World
Кабели становятся важнейшим аспектом строительства и эксплуатации ветряных электростанций. Мы предлагаем вам небольшую экскурсию по заводу норвежского производителя подводных кабелей и обзор проблем, связанных с этим развивающимся рынком.
Многие, возможно, будут удивлены, узнав, что самым высоким зданием Норвегии является 120-метровая экструзионная башня компании Nexans на заводе по производству высоковольтного подводного кабеля в городе Хальден (Halden). С помощью производимых Nexans подводных кабелей оффшорные ветряные фермы подключаются к береговым подстанциям, откуда через электрические сети они несут зеленую энергию в наши дома.
В оборудовании ветропарков используются кабели нескольких типов. С помощью кабелей низкого и среднего напряжения (не более 1 кВ) энергия, вырабатываемая генератором турбины, передается в трансформатор, расположенный, как правило, в основании башни. Эти кабели принято называть «loop cables». Затем группы турбин соединяются друг с другом и с оффшорными подстанциями с помощью объединительных кабелей («array cables»), а кабели «export cables» доставляют энергию к береговым подстанциям. Эти кабели содержат также оптоволоконные линии, необходимые для дистанционного контроля состояния турбины. И, наконец, кабели подземных и воздушных линий доставляют электроэнергию в сеть, откуда она попадает к потребителям.
Во время нашей недавней экскурсии на завод, которую любезно спонсировала Nexans, гид объяснил, что в высокой башне размещается вертикальное экструзионное оборудование, с которого, собственно, и начинается процесс изготовления кабеля. Из «чистых комнат» в верхней части башни сверхчистый полиэтилен и сверхгладкое покрытие из сшиваемой полимерной композиции через закрытую систему гигантских труб подаются к расположенному на уровне земли главному экструдеру, в котором из нескольких экструдерных головок собираются в единое целое проводники и изолирующие материалы. Прежде чем рабочие должны будут остановить процесс, чтобы сменить гигантские приемные корзины, башня сможет произвести 15 км кабеля, на что потребуется около недели.
Высота башни очень важна, поскольку все материалы кабеля должны полностью остыть перед тем, как будут одеты в изоляцию. Отверждение и остывание происходят в сухой атмосфере азота, наполняющего башню под повышенным давлением, после чего материалы расходятся на другие технологические участки с помощью проложенных внутри и между зданий многочисленных роликовых «кабельных дорожек».
Из меди, алюминия, свинца и проводов формируются отрезки кабеля весом 400-500 кг. На последнем участке технологической цепочки с помощью запатентованной компанией специальной технологии отрезки соединяются в кабели длиной 60-70 км.
После еще нескольких процессов, включающих изоляцию и усиление кабелей, они подвергаются проверке на упругость и скручиваемость. Из-за вращения гондолы ветряной турбины кабели испытывают сильные деформации, поэтому они должны обладать особо высокой устойчивостью к скручиванию и вибрации. Тесты на скручивание моделируют 20-летний период использования кабеля внутри ветроустановки. Но конкретный перечень тестов, по словам Nexans, зависит от требований, предъявляемых каждым заказчиком.
Вызовы рынка
Движение ветроиндустрии в сторону бóльших глубин, становится источником серьезных проблем, которые приходится решать таким компаниям, как Nexans, поскольку суда-кабелеукладчики могут принять на борт лишь ограниченное количество кабеля. Встроенная вращающаяся платформа Skagerrak, флагманского корабля Nexans, вмещает 50 тонн кабеля. На Skagerrak могут разместиться и передвигаться по всему миру 65 рабочих. По утверждению компании, в мире есть совсем немного судов такой вместимости, и лишь одно или два судна подобного класса, включая Giulio Verne, принадлежащее компании Prysmian – главному конкуренту Nexans.
 |
| Кабелеукладчик Skagerrak компании Nexans. |
«По мере ухода ветряных ферм все дальше от берега клиентам Nexans приходится искать способы доставки большего количества энергии на бóльшие расстояния, что требует более мощных и длинных кабелей», – сказал Винсент Дессэйл (Vincent Dessale), исполнительный директор подразделения высоковольтных подводных кабелей. В 2012 году крупнейший завод группы Nexans в Хальдене столкнулся с проблемами из-за задержек с выполнением заказов на поставки подводных кабелей, приведших к падению котировок акций компании и угрозе необходимости реструктуризации бизнеса. «Компания извлекла из этих событий определенные уроки», – продолжал он, осознав, в частности, что «темпы внедрения новых технических средств и привлечения новых кадров не соответствовали запросам рынка», и «для того чтобы справиться с растущей сложностью и увеличивающейся неопределенностью сроков требуются высоко структурированная организация, устойчивое развитие и правильное мышление».
 |
| Созданный Nexans аппарат «Capject» может рыть траншеи в мягких или твердых отложениях, работая на глубинах до 1000 метров. |
Другая проблема связана с постоянно возрастающим влиянием кабелей на управление рисками. «Одно из ключевых различий между оффшорными и береговыми ветряными электростанциями, как концептуальных, так и конструктивных, заключается в необходимости учета вероятности неисправности кабеля при разработке архитектуры системы, – сказал Дэвид Макнот (David McNaught), старший инженер консалтинговой компании Frazer-Nash. – Если подводный кабель выходит из строя в процессе эксплуатации, последствия для работоспособности и рентабельности ветряной фермы могут быть ужасными, особенно в том случае, если нет свободного судна, подходящего для ремонта, или ремонту мешает плохая погода, что весьма вероятно в зимние месяцы.
«Это очень важно, что электрические кабельные системы ветроферм имеют высокую надежность, позволяющую противостоять непредвиденным обстоятельствам, – продолжал Макнот. – Связанные с кабелями риски являются сравнительно новыми аспектами финансового анализа ветроэнергетических проектов, но они все чаще рассматриваются с позиций опубликованных в январе 2013 г. новых рекомендаций GL Renewables, касающихся всех видов кабелей для оффшорных станций. Учитывая эту растущую обеспокоенность, Nexans расширяет анализ рисков на этапе тендера и активно работает над мерами снижения рисков еще до начала производства.
 |
| Оффшорная подстанция. |
Еще одной проблемой является транспорт для больших и длинных кабелей. Используемый сейчас Skagerrak, третий из серии судов, способных взять на борт 130 км кабеля, был изготовлен в 1993 году. Постройка Skagerrak 4, рассчитанного на 140 км кабеля, как ожидается, будет закончена в 2014 году.
«Растет не только объем рынка, но и его сложность, – говорит Дирк Стейнбринк (Dirk Steinbrink), исполнительный вице-президент подразделения высоковольтных и подводных кабелей. – В последнее время Nexans расширяет степень своего участия в проектах, предлагая не только кабели, но и выполнение «под ключ» всех работ по их монтажу и присоединению».
В качестве участника проекта Northwind, реализация которого приближается к завершению, Nexans заключила контракт на поставку кабелей для подключения оффшорной ветрофермы Belwind 2 к Northwind, и Northwind – к береговым подстанциям. Условиями контракта предусмотрены конструирование кабеля, его испытания, поставка, выполнение работ по оснащению кабелей клеммами и соединительными муфтами и окончательные испытания на месте (называемые освидетельствованием кабеля). По словам компании, она будет использовать самый большой из когда-либо изготавливавшихся для подобных проектов кабель, каждый метр которого весит 30 кг.
 |
| Береговая подстанция. |
Разработчикам оффшорных ветростанций приходится также принимать во внимание социальные аспекты строительства. «Уровень поддержки людьми, живущими возле ветряных ферм, довольно низок», – говорит Стейнбринк. – «Им нравится зеленая энергия, но не нравится смотреть на нас во время работы. Поэтому мы вынуждены прокладывать в земле микротоннели, особенно в туристических зонах».
Фредерик Мишеллан (Frédéric Michelland), старший исполнительный вице-президент отделения высоковольтных и подводных кабелей по Северной и Южной Америке, в обозримом будущем не ожидает значительного роста рынка кабелей для ветряных турбин. По его словам, сегодня Nexans закрывает 80% европейского рынка, в то время как «завтра центр тяжести начнет смещаться в сторону Северной Америки и Китая, однако мы полагаем, что наш рынок останется преимущественно европейским». В Европе «не реализовано еще много проектов, вокруг которых будет происходить большинство событий», – добавил он.
