Ein Transformator im Turm einer Offshore-Windenergieanlage hat kaum Ausweichmöglichkeiten. Der Einbauraum ist eng, die Verlustwärme muss zuverlässig abgeführt werden, und ein Brand zwanzig Kilometer vor der Küste lässt sich nicht mit dem Anrücken der Feuerwehr lösen. Der Windpark Greater Gabbard in der äußeren Themsemündung zeigt, wie eine Auslegung aussieht, die diese drei Anforderungen zusammen denkt — und warum die Wahl dort auf Shell MIDEL 7131 fiel.
Der Park und die Maschine
Greater Gabbard liegt rund 14 Meilen, also etwa 22 Kilometer, vor der englischen Küste in der äußeren Themsemündung. 140 Windenergieanlagen in zwei Feldern machten ihn zum Zeitpunkt der Inbetriebnahme zum größten Offshore-Windpark der Welt. Die Montage begann 2010, im September 2012 lief der Park vollständig. Gewählt wurde die Siemens SWT-3.6-107 mit 3,6 MW Nennleistung. Der zugehörige Transformator mit einer Bemessungsleistung bis 4 MVA und einer Oberspannung von 33 kV sitzt im Übergangsstück innerhalb des Turms.
Warum weder Gießharz noch Mineralöl in Frage kamen
Die Konstrukteure haben mehrere Bauarten geprüft und drei davon verworfen:
- Gießharz schied aus, weil die Betriebstemperatur zu hoch lag und die Kühlung innerhalb des vorgesehenen Gehäuses schwer beherrschbar gewesen wäre.
- Eine kompakte Bauform mit Hochtemperaturflüssigkeit war aus denselben Gründen nicht geeignet.
- Mineralöl war für den Einbau im Turm keine Option — es ist für diese Einbausituation zu leicht entflammbar.
Gewählt wurde schließlich ein Transformator mit üblicher Übertemperatur, dessen Flüssigkeit zu einem abgesetzten Kühler im Hochspannungsschacht gepumpt wird. Als Isolier- und Kühlmedium kam Shell MIDEL 7131 zum Einsatz. Der synthetische Ester nach DIN EN 61099 erreicht einen Brennpunkt oberhalb von 300 °C und ist damit der Brandklasse K nach IEC 61100 zugeordnet; zugleich ist er biologisch leicht abbaubar, was bei einem Standort im Meer nicht nebensächlich ist.
Fertigung mit fachlicher Begleitung
Gebaut wurden die Einheiten bei ABB in Waterford. Der Hersteller hatte breite Erfahrung mit Verteiltransformatoren auf Shell MIDEL, ein Projekt dieses Zuschnitts aber noch nicht bearbeitet. Während der Konstruktions- und Einbauphase begleitete das technische Team von Shell MIDEL die Arbeiten — vor allem beim Umgang mit der Flüssigkeit und bei der vollständigen Tränkung der festen Isolierung. Diese Begleitung endete nicht mit der Inbetriebnahme: Bei der Auswertung der Gas-in-Flüssigkeit-Analyse unterstützt das Team die Betreiber bis heute.
Auch auf den Umspannplattformen
Nicht nur die Turmtransformatoren wurden mit der Esterflüssigkeit gefüllt. Auch die Eigenbedarfstransformatoren auf den beiden Offshore-Umspannplattformen des Parks erhielten Shell MIDEL — aus demselben Grund: höhere Brandsicherheit an einem Ort, an dem eine Löschung aufwendig und eine Evakuierung langwierig ist.
Was deutsche Projekte davon mitnehmen
Die Randbedingungen in Nord- und Ostsee unterscheiden sich davon kaum. Enger Turmfuß, begrenzte Kühlfläche, lange Anfahrtswege für jede Instandsetzung und ein Umfeld, in dem ein Flüssigkeitsaustritt sofort ein Umweltthema ist — das sind dieselben Randbedingungen. Wer die Bauart früh festlegt, hat drei Stellschrauben: die zulässige Übertemperatur nach IEC 60076-14, die Anordnung der Kühlung und die Wahl der Flüssigkeit. Greater Gabbard zeigt, dass diese drei Punkte nicht nacheinander, sondern gemeinsam entschieden werden sollten. Eine Übersicht über Bauformen in Turm, Gondel und auf der Plattform finden Sie in unserem Beitrag zu Transformatoren in der Windenergie.
Sie planen einen Windpark, eine Repowering-Maßnahme oder den Austausch von Turmtransformatoren und wollen die Flüssigkeitsfrage früh klären? Wir liefern Shell MIDEL 7131 aus Lübeck, beraten zu Bauart und Kühlung und stellen den Kontakt zu erfahrenen Herstellern her. Mehr zum Einsatzfeld finden Sie unter Erneuerbare Energien und Brandschutz; für ein konkretes Projekt erreichen Sie uns über das Kontaktformular.