Windenerg3 (Offshore) Flashcards

Question 1

Q

Why Offshore?

Nenne Vorteile von Offshore! (4)

Answer

A

Oberfläche mit schwacher Rauigkeit

-> Weniger Hindernisse

-> Geringere Windscherung* = geringere Nabenhöhe (ggf. billiger)

-> Weniger Turbulenzen = längere Lebensdauer der Anlagen

(untere Vorteile resultieren jeweils aus oberen Vorteilen)

*Windscherungen: Sind plötzliche scharfe Änderungen der Richtung und/oder der Geschw. des Windes, hervorgerufen durch das Aneinandervorbeiströmen zweier unmittelbar benachbarter Luftschichten, die jeweils unterschiedliche Eigens. aufweisen. (source: DWD)

Question 2

Q

Nenne Nachteile von Offshore! (4)

Answer

A

korrosive Umgebung

spezielle Fundamente erforderlich

Transport, Installation und Netzanbindung aufwendig

Negative Umweltauswirkungen möglich

Question 3

Q

Why Offshore? (in Bezug auf die Nabenhöhe und die mittlere Jahreswindgeschwindigkeit)

Answer

A

Offshore werden höhere mittlere Jahreswindgeschwindigkeiten erreicht als Onshore (Küstenbereich).

Vor allem werden die gewünschten mittleren Jahreswindgeschwindigkeiten schon in deutlich niedrigeren Höhen erreicht als Onshore (Küstenbereich)
–> Entsprechend können Offshore WKA mit einer geringeren Nabenhöhen die gleiche Leistung erbringen wie Onshore WKA mit höherer Nabenhöhe.

–> siehe slide 3!

(Ist auch wieder auf die geringere Rauigkeit der Oberfläche Offshore zurückzuführen, was eine geringere Windscherung ermöglicht (also Turbulenzen sind geringer und höhere Geschw. werden bereits in niedrigeren Höhen erreicht)

Question 4

Q

Offshore gibt es andere Standortanforderungen als Onshore
-> in der See aufgestellte WKA ist naturgemäß andereren äußeren Bed. unterworfen

Nenne ein paar Unterschiede!

Answer

A

Verwendung unters. Instandhaltungskonzepte
–> Offshore erschwerte Zugänglichkeit der Anlagen

unters. schwere Konstruktionsphase
–> Offshore erschwert aufgrund Abhängigkeit von Wetter und Hilfsmitteln

unters. Gegebenheiten/Anforderungen hinsichtlich der Netzinfrastruktur

(slide 5 (4) nochmal ansehen!)

Question 5

Q

Welche konkurrierenden Aktivitäten gibt es Offshore? (Nenne vier)

Answer

A

Zu beachten sind:
- Schifffahrtslinien
- Unterwasserkabel
- Schutzgebiete
- Ökologische Auswirkungen (auf Vögel, Meeressäuger, Fische)

Weitere:
- tief fliegende Flugzeuge (optische und elektronische Warnsignale)
- Marine Übungsgebiete
- Öl und Gas Explorationsgebiete
- Radar
- Hoheitsgewässer (12-Meilen-Zone)
- ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ)

(gibt aber weniger als Onshore!)

Question 6

Q

Offshore - Nationale Hoheitsgewässer

Nationale Hoheitsgewässer (Entfernung bis 12 Seemeilen):

In Deutschland gelten in den nationalen Hoheitsgewässern die gleichen planerischen und genehmigungsrechtlichen Voraussetzungen wie an Land.

Wahr/Falsch?

Question 7

Q

Offshore - Nationale Hoheitsgewässer

Nationale Hoheitsgewässer (Entfernung bis 12 Seemeilen):

In Deutschland gelten in den nationalen Hoheitsgewässern die gleichen planerischen und genehmigungsrechtlichen Voraussetzungen wie an Land:

Standorte müssen im Rahmen einer ?(1)? genehmigt werden
Zuständig für die Genehmigung sind die ?(2)?, die Baugenehmigungen erteilen (gleiche Behörde wie Onshore-Anlagen)
Für Baumaßnahmen im Meeresgrund, z.B. Seekabelverlegung, muss das ?(3)? beachtet werden

Answer

A

(1) Flächenplanung (Raumordnungsverfahren)

(2) Landesbehörden

(3) Bundesberggesetz

Question 8

Q

Offshore - Ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ)
–> Entfernung bis ?(1)? Seemeilen

Nationale Hoheitsgewässer
–> Entfernung bis ?(2)? Seemeilen

Answer

A

(1) 200

(2) 12

Question 9

Q

Grundsätzlich enden alle nationalen und europäischen Gesetze wo?

Answer

A

an den Grenzen der nationalen Hoheitsgewässer.

Question 10

Q

Offshore - Ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ) (Entfernung bis 200 Seemeilen):

Grundsätzlich enden alle nationalen und europäischen Gesetze an den Grenzen der nationalen Hoheitsgewässer.

Rechte in der AWZ sind auf was beschränkt?

Answer

A

Auf die Erforschung und Nutzung der natürlichen Ressourcen beschränkt

Question 11

Q

Offshore - Ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ) (Entfernung bis 200 Seemeilen):

1) In Deutschland sind die zulässigen Verfahrensweisen in der AWZ in was festgelegt?

2) Worauf stützen sie sich?

Answer

A

1) In der “Seeanlagenverordnung” des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH)

2) Auf Bestimmungen des Internationalen Seerechts
-> in Deutschland werden alle nationalen Genehmigungsbed. freiwillig auf die AWZ übertragen
–> (Es müssen also in der AWZ die gleichen Genehmigungsverfahren und Verordnungen beachtet werden wie in den nationalen Hoheitsgewässern)
–> Einige andere Länder haben in den AWZ allerdings ein vereinfachtes Genehmigungsverfahren hinterlegt

Question 12

Q

Einige Länder haben in der AWZ ein vereinfachtes Genehmigungsverfahren hinterlegt (in Deutschland werden hingegen alle nationalen Genehmigungsbedingungen auf die AWZ übertragen)

Question 13

Q

Welche Umwelteinflüsse sind Offshore zu beachten? (4)

Answer

A

Wassertiefe

Windverhältnisse

Meeresgrund

Wellen

Question 14

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wassertiefe

Welche Fragen müssen vorab für einen Standort an der eine WKA gebaut werden soll, geklärt werden? (3-4)

Answer

A

1) Welche durchschnittliche Wassertiefe liegt vor?

2) Wie groß ist der maximale Tidenhub?
–> Tidenhub: Der Unterschied zwischen dem Pegelstand bei Flut und dem bei Ebbe

3) Wie groß ist die maximale Wellenamplitude?
–> der max. Wert ist entscheidend in Bezug auf den Abstand zu den Rotorblättern
–> zws. max. Wellenamplitude und Rotorblattspitze sollte immer ein bestimmter Freiraum eingeplant werden!

-> slide 11 (10) ansehen und zuordnen können

Question 15

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wassertiefe
-> Nordsee vs. Ostsee
-> siehe slide 10 (9)

Question 16

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Im Jahresdurchschnitt ist die Windgeschwindigkeit auf See ?? als an den meisten Standorten auf Land.

Question 17

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Geringere Turbulenz auf See, aufgrund von was?

Answer

A

der geringeren Oberflächenrauigkeit (!)

Question 18

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Offshore geringere Turbulenzen aufgrund der geringeren Oberflächenrauigkeit

Bei Windparks ist diesbezüglich allerdings was besonders zu beachten?

Answer

A

Der Strömungsnachlauf der Anlagen
–> Auftreten von induzierten Turbulenzen (also Turbulenzen verursacht durch andere WKA oder Offshore-Umspannstationen)

-> muss bei der Planung des Windparks Beachtung finden (etwas ein Zielkonflikt mit der Vorgabe, dass man aufwendige Verkabelung reduzieren möchte, indem man die Windparks halbwegs kompakt baut -> Gesamtsystemoptimierung)

Question 19

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Darstellung der Windverhältnisse auf den Meeren um Europa.
–> siehe slide 13!!

Question 20

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Der Skalierungsfaktor für die Weibull-Verteilung liegt Offshore ungefähr bei?

Answer

A

2 bis 2,2

Question 21

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Der Hellmann-Exponent (Windgradient) liegt Offshore etwa im Bereich von?

(Hellmann-Exponent: Dient der Ermittlung der Windzunahme mit der Höhe)

Answer

A

0,11 bis 0,12

-> wirtschaftliche Turmhöhen können niedriger gewählt werden

Question 22

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Windverhältnisse

Die Rauigkeitslänge beträgt Offshore circa?

Question 23

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Meeresgrund

Überwiegende Teil des Seegrundes im Bereich der Nord- und Ostsee besteht aus?

Answer

A

Feinsand (teilweise durchzogen mit Gebieten mit gröberem Sand und größeren Steinansammlungen)

Question 24

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Meeresgrund

Meeresströmungsverhältnisse sind zu beachten:

Bei sandigem Boden kann was verursacht werden?

Answer

A

Auskolkung
-> erhebliche Verschiebungen des Bodenmaterials in Verbindung mit Hindernissen.

Question 25

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Das Profil der Wasseroberfläche ist regellos

Für Konstruktionsberechnungen wird dieser Zustand in eine ?(1)? zerlegt.

Oft wird für eine erste Berechnung der Belastungssituation an der Struktur eine ?(2)?

Answer

A

(1) große Anzahl elementarer, regelmäßiger Wellen

(2) einzelne regelmäßige, dominante Welle abgeleitet (die sogenannte Entwurfswelle)

Question 26

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Das Profil der Wasseroberfläche ist regellos

Für Konstruktionsberechnungen wird dieser Zustand in eine große Anzahl elementarer, regelmäßiger Wellen zerlegt

Oft wird für eine erste Berechnung der Belastungssituation an der Struktur eine einzelne regelmäßige, dominante Welle abgeleitet (die sogenannte Entwurfswelle)

Entwurfswellen haben häufig Perioden zwischen ?(1)?

Für die ?(2)? spielen auch die kürzeren Perioden eine Rolle. (Auftreten: 1 bis 5 Mio. mal im Jahr)
–> Obwohl diese nur kleine Belastungen verursachen, sind sie aufgrund des hohen Auftretens nicht vernachlässigbar

Answer

A

(1) 7 bis 13s

(2) dynamische Wellenlast

Question 27

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Wasserpartikel bewegen sich auf ?

Answer

A

stationären, elliptischen Bahnen

Question 28

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Wasserpartikel bewegen sich auf stationären, elliptischen Bahnen

Diese Bahnen werden kleiner mit der Tiefe. Folgen: ??

Answer

A

Partikelgeschwindigkeit, -beschleunigung und -kräfte nehmen ab.
-> Auf den Turm der WKA/Fundament wirken je Tiefer im Wasser auch geringere Kräfte!
-> siehe slide 16!

Question 29

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Welle, die sich den Ufer nähern werden steiler (Wellenhöhe nimmt zu), warum?

Answer

A

Weil die Wellenlänge abnimmt

Question 30

Q

Offshore - Umwelteinflüsse: Wellen

Welche hydrodynamischen Belastung treten welleninduziert an einer Struktur auf? (5)

Answer

A

Widerstandskraft (durch die am Hindernis vorbeifließende Strömung)

Trägheitskraft (durch den Druckgradienten, der erzeugt wird, wenn eine Flüssigkeit um ein Bauteil strömt)

-> Diffraktionskraft (ist Teil der Trägheitskraft; wirkt auf Strukturen, welche so groß sind, dass sie die Wellenbewegung erheblich verändern)

-> Mitschwingende Wassermassen (eine Trägheitskraft, die auf ein Bauteil einwirkt, welches relativ zum Wasser beschleunigt wird)

Horizontaler oder vertikaler Wellenschlag

Question 31

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

1) Welche Konfigurationen (also wie die Tragstruktur aussieht) können unterschieden werden?

2) Welche Installationen & Gründungen können unterschieden werden

Answer

A

1) Konfigurationen:
- Rohrturm
- Abgesteifter Turm/Fachwerk/Gitterturm

2) Gründung & Installation:
- Pfahlverankert & Kraninstallation
- Schwerkraftgegründet und schwimmende Installation

-> siehe slide 18 (17)

Question 32

Q

Siehe slide 18 an und lerne!!

Question 33

Q

Offshore - Nenne unterschiedliche Tragstrukturen (bzw. Gründungen) ! (5)

Answer

A

Schwerkraftgründung

Monopile Gründung

Tripod Gründung

Jacket-Gründung

Schwimmende Plattformen

Question 34

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Lerne Zeichnungen (von Tragstrukturen) zusammen mit Namen (siehe letzte slide)!!!

Question 35

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

??:
- Meist aus Beton gefertigt
- wird schwimmend zum Aufstellort gezogen, dort versenkt und bei Bedarf mit Füllmaterial (Sand u. Kies) auf das erforderliche Gewicht gebracht
- Für 2 MW Anlage ca. 1500t notwendig (ohne Füllmaterial)
- konische Form an der Wasserkante (geeigneter bei Packeis)
- Preisgünstigste Lösung in flachen Gewässern, jedoch sehr teuer in tiefen Gewässern

Answer

A

Schwerkraftgründung

Question 36

Q

Welche Tragstruktur/Gründung ist die preisgünstigste Lösung in flachen Gewässern, jedoch sehr teuer in tiefen Gewässern?

Answer

A

Schwerkraftgründung

Question 37

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwerkraftgrünung:
- Meist aus ?(1)? gefertigt
- wird ?(2)? zum Aufstellort gezogen, dort ?(3)? und bei Bedarf mit ?(4)? auf das erforderliche Gewicht gebracht
- Für 2 MW Anlage ca. 1500t notwendig (ohne Füllmaterial)
- konische Form an der Wasserkante (geeigneter bei Packeis)
- Preisgünstigste Lösung in ?(5)? Gewässern, jedoch sehr teuer in ?(6)? Gewässern

Answer

A

(1) Beton

(2) schwimmend

(3) versenkt

(4) Füllmaterial (Sand u. Kies)

(5) flachen (meist bei um die 5m Wassertiefe verwendet)

(6) tiefen

Question 38

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwerkraftgründungen besitzen ein ?(1)? Schwingungsverhalten -> was ein ?(2)? bewirkt.

Answer

A

(1) steifes

(2) hartes Ermüdungslastspektrum

Question 39

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwerkraftgründung:

Welche Vorbereitungen müssen hinsichtlich des Seebodens vorgenommen werden?

Answer

A

Der Seeboden muss planiert und evtl. verfestigt werden
-> Umfangreiche Unterwasserarbeiten sind notwendig

Question 40

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwerkraftgründung

Die Konstruktion ist rückbaufähig.

Richtig/Falsch?

Question 41

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

??:
- Freistehendes Stahlrohr, welches in den Meeresboden eingerammt wird (circa 10 bis 20 Meter mit hydraulischem Hammer)
- Erfordert praktisch keine Vorbereitung des Meeresbodens
–> Dieser muss jedoch aus Sand oder Kies bestehen (sonst entstehen teure Bohrarbeiten)
- Vom Schwingungsverhalten eher ein weiches System
–> reduziert das Ermüdungslastspektrum

Welche Tragstruktur/Gründung?

Answer

A

Monopile-Gründung

Question 42

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Monopile Gründung

?(1)? Stahlrohr, welches in den Meeresboden eingerammt wird (circa 10 bis 20 Meter mit hydraulischem Hammer)
Erfordert praktisch keine Vorbereitung des Meeresbodens
–> Dieser muss jedoch aus ?(2)? bestehen (sonst entstehen ?(3)?)
Vom Schwingungsverhalten eher ein ?(4)? System
–> ?(5)? das Ermüdungslastspektrum

Welche Tragstruktur/Gründung?

Answer

A

(1) Freistehendes

(2) Sand oder Kies

(3) teure Bohrarbeiten

(4) weiches

(5) reduziert

Question 43

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Monopile Gründung:

Die Rammtechnik ist aus ökologischen Gründen umstritten.

Bei tieferen Konstruktionen (25m und mehr) werden sie in den Boden gebohrt.

Welchen Vorteil bieten solche Gründungen gegenüber anderen Konstruktionen außer Schwerkraftgründung (wobei diese nur bei flachen Wassertiefen kostengünstig ist)?

Answer

A

Kostenvorteil

Question 44

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Monopile-Gründung:

1) Das Monopile-Fundament besteht aus was?

2) Der Turmfuß der WKA wird auf der Übergangstruktur montiert. Diese wird dann ausgerichtet und mit einer speziellen Technik mit was verbunden?

Answer

A

1) aus dem eigentlichen Tragrohr, auf das ein sog. Übergangsstück (transition piece) augesetzt wird

2) dem Monopile-Tragrohr verbunden

–> siehe Beschriftung slide 23 (22)

Question 45

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

??:
- Drei- oder Vierbein abgestütztes Stahlrohr
- Können vergleichsweise leicht und steif sein und sind deshalb für größere Wassertiefen geeignet
-> geeignetste Lsg. für größere Wassertiefen
- Auflagepunkte werden häufig mit dünnen Stahlrohren im Boden verankert
–> gewährleistet gute Standsicherrheit auch auf unebenen Meeresböden
–> nur geringe Vorarbeiten am Meeresboden notwendig
- Ist auch als Schwerkraftgründungs-Ausführung möglich -> jedoch höhere Kosten
- hoher Fertigungsaufwand auf Land
- schwieriger Transport

Answer

A

Tripod-Gründung

Question 46

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Nenne die Vor- (3) und Nachteile (2) einer Tripod-Gründung!

Answer

A

Vorteile:
- für größere Wassertiefen geeignet, weil vergleichsweise leicht und steif
-> die geeignetste Lsg. für größere Wassertiefen

Für viele (auch unebene) Standorte geeignet (Auflagepunkte werden häufig mit dünnen Stahlrohren im Boden verankert, was eine gute Standsicherheit auch auf unebenen Meeresböden ermöglicht)
nur geringe Vorarbeiten am Meeresboden notwendig

Nachteile:
- Hoher Fertigungsaufwand auf Land
- schwieriger Transport

Question 47

Q

Welche Tragstruktur/Gründung ist für größere Wassertiefen die geeignetste Lösung?

Answer

A

Tripod-Gründung

Question 48

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Nenne Vor- (2) und Nachteile (2) der Schwerkraftgründung!

Answer

A

Vorteile:
- preisgünstigste Lösung in flachen Gewässern
- Konstruktion ist rückbaufähig

Nachteile:
- sehr teuer in tiefen Gewässern
- umfangreiche Unterwasserarbeiten notwendig (da Seeboden planiert und evtl. verfestigt werden muss)

Question 49

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Nenne Vor- (2) und Nachteile (2) der Monopile-Gründung!

Answer

A

Vorteile:
- erfordert praktisch keine Vorbereitung des Meeresbodens
- Kostenvorteil ggü. anderen Konstruktionen (außer Schwerkraftgründung)

Nachteile:
- teure Bohrarbeiten falls Meeresboden nicht aus Sand oder Kies
- die Rammtechnik ist aus ökologischen Gründen umstritten

Question 50

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

??:
- besteht aus vier nahezu senkrechten Beinen, die mit diagonalen und waagerechten Verstrebungen verbunden sind (Rohre von 0,5 bis 2 Meter Durchmesser werden verwendet)
- Beine werden im Meeresboden durch eingerammte oder eingebohrte Pfähle verankert
- ebenfalls für größere Wassertiefen geeignet
- gutes Verhältnis von Steifigkeit, Gewicht und Kosten
- das Gewicht variiert je nach der Breite der Basis, die das Kippmoment der WKA aufnehmen muss
- Kostentreibend sind die geometrisch komplexen Schweißverbindungen und die Übergangsstruktur von der Plattform zum Turmflansch

Answer

A

Jacket-Gründung

Question 51

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

siehe Bild auf slide 27 an!

Question 52

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Nenne Vor- (2) und Nachteile (1) der Jacket-Gründung!

Answer

A

Vorteile:
- für größere Wassertiefen geeignet
- gutes Verhältnis von Steifigkeit, Gewicht und Kosten

Nachteile:
- die geometrisch komplexen Schweißverbindungen und die Übergangsstruktur von der Plattform zum Turmflansch sind kostentreibend

Question 53

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwimmende Plattformen - Verankerung

Was erlaubt die Installation in tiefen Gewässern?

Answer

A

Fortschrittliche Mooring-Systeme

Question 54

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwimmende Plattformen - Wirtschaftlichkeit:

Höhere Kosten in tiefen Gewässern, aber?

Answer

A

Skalierung und technische Fortschritte versprechen Kostensenkung
–> Wettbewerbsfähigkeit könnte steigen

Question 55

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwimmende Plattform

Dynamik: Plattformbewegungen durch Wellen und Strömungen beeinflussen die Effizienz und erfordern ?(1)?

Stabilitätslösungen: ?(2)? und ?(3)? bieten Stabilität auch bei hohem Seegang

Answer

A

(1) präzise Analysen

(2) Anpassbare Strukturen

(3) Wassertrimmsysteme

Question 56

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Schwimmende Plattformen
-> siehe slide 29 (28)!

Question 57

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

Welche Herausforderungen ergeben sich bei der Installation auf See?

Answer

A

Herausforderungen:
- eingeschränkte Verfügbarkeit von schwerem Gerät
- hohe Mobilisierungskosten
- Verzögerungen aufgrund von ungünstigen Witterungsbedingungen und Sicherheitsanforderungen
-> daher sehr teuer und logistisch anspruchsvoll
- spezielle Installationsschiffe für den Transport und die Montage benötigt

Question 58

Q

Offshore - Tragstruktur und Installation auf See

slides 31-33 ansehen (30-32)

Question 59

Q

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Insbesondere 3 Aspekte müssen viel stärker als an Land berücksichtigt werden: ??

Answer

A

Die Zuverlässigkeit der Systeme und soweit möglich ihre Redundanz

Die höheren Kosten
-> für Komponenten, sowie die Montage und Verlegung am Meer

Die wesentlich größeren Entfernungen

Question 60

Q

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Die elektrische Infrastruktur lässt sich in 4 Bereiche unterteilen: ??

Answer

A

Internes elektrisches Netz des Windparks

Offshore-Umspannstation

Seekabelverbindung zum Land

Verknüpfung mit dem Verbund oder Übertragungsnetz

Question 61

Q

Wie kann eine Einteilung vorgenommen werden?

Answer

A

Übertragung zum Land:
- Wechselstromübertragung (AC)
- Gleichstromübertragung (DC)

Interne Übertragung:
- Wechselstromübertragung (AC)
- Gleichstromübertragung (DC)

(siehe slide 35 (34)!)

Question 62

Q

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Bei der Übertragung zum Land ist die Entfernung relevant bei der Entscheidung AC oder DC.

Bei sehr langen Übertragungswegen kann sich was lohnen? Warum?

Answer

A

Eine Gleichstromübertragung
-> wenngleich man erst von Wechselstrom auf Gleichstrom konvertieren muss und dann später auch wieder bei der Einspeisung ins Netz von Gleichstrom in Wechselstrom konvertieren muss (!!)

Grund:
DC (Gleichstrom) weist geringere Verluste in der Übertragung auf als der AC (Wechselstrom)

-> zurzeit meist noch Wechselstrom-Übertragung

Question 63

Q

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Internes elektrisches Netz:

Wie werden die WKA an eine zentrale Umspannstation angeschlossen?

Answer

A

Über ihren eigenen Transformator, der die Generatorspannung auf die Mittelspannung des internen Kabelnetzes bringt.
-> erfolgt in der Regel als Mittelspannung-Drehstromsystem im Spannungsbereich 20 bis 40 kV

Question 64

Q

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Internes elektrisches Netz:

Ringverbindungen sind üblich im Offshore-Bereich. Warum?

Answer

A

Weil beim Auftreten eines Fehlers, die anderen WKA dann noch einspeisen können
-> Offshore immer so redundant wie möglich gestalten!

Bei einem Strahlennetz würde bei einem Fehler am Anfang des Netzes, die nachfolgenden WKA nicht mehr einspeisen(!)

Answer 53

A

Kosten exkl. Kabelverlegung: 150-300€ pro Meter

Kosten inkl. Kabelverlegung: 300 - 500€ pro Meter (!)
-> Hochspannungs-Drehstromkabel noch deutlich teurer (800-1000€ pro Meter inkl. Verlegung)

Answer 54

A

speziellen Kabellegeschiffen (die Kabel werden etwa 1-3 Meter tief in den Meeresboden eingespült)

Answer 55

A

(1) Hochspannungsniveau

(2) Schaltfelder

(3) elektrische Einrichtungen (Blindstrom-Kompensationsanlagen)

(4) ölgekühlt

(5) gasisoliert (SF6-Technik)

(siehe slide 38 (39)

Answer 56

A

800-1000€ pro Meter

Answer 57

A

redundant
–> Ein 300 MW Windpark wird z.B. über vier 150kV Kabel angeschlossen

Answer 58

A

-> ab bestimmter Entfernung (> 100km) wird permanent Ladestrom erforderlich (Blindleistung), sodass praktisch keine Wirkleistung mehr übertragen werden kann

Answer 59

A

parallel geschaltete Drosselspulen

Answer 60

A

quadratisch
-> Leistungsbegrenzung
-> verlegen mehrerer Kabel

Answer 61

A

Ein Spannungsabfall (-> Wirkungsgradverluste)

Answer 62

A

-> bei 50km: 0,95

-> bei 100km: 0,92

-> bei 150km: 0,88

Answer 63

A

Offshore - Netzintegration und Layout von Windparks

Eine Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ)
-> Übertragungswirkungsgrad bei 150km = 0,92
-> bei 145kV-Drehstrom-Seekabel dagegen nur 0,88 bei 150km

Answer 64

A

Höchstspannungsnetz (220 bis 380kV)

Answer 65

A

Überlandleitungen im Höchstspannungsbereich befinden sich nur nahe den großen Kraftwerken, oder den großen Stromabnehmern, bei großen Städten oder Industriezentren (!)

-> Im Bereich der deutschen Nord- und Ostseeküste werden z.B. nur 6 mögliche Verknüpfungspunkte mit dem Höchstspannungsnetz genannt

Answer 66

A

da sonst der Betrieb unwirtschaftlich wird.

Answer 67

A

1) die Erreichbarkeit der Anlagen bei rauer See
-> das Anlanden von Wartungsbooten erwies sich früher bereits bei Wellenhöhen > 1m als schwierig

2)
Boote mit speziell beweglichen Anlandevorrichtungen

Plattformen auf dem Maschinenhaus -> zum Absetzen von Personal per Hubschrauber (nur bei manchen WKA)

Answer 68

A

33 bis 50% höhere Kosten

Answer 69

A

um Arbeiten bei akzeptablen Bedingungen durchführen zu können

Answer 70

A

Mean Time Between Failure (MTBF)

Answer 71

A

Vorrichtung zum Korrosionsschutz und zur Entfeuchtung

Kapselung und Neugestaltung des Maschinenhauses

Integration des Transformators und des Umrichters vom Fuß der Anlage in die Gondel

Redundante und automatische Kühlsysteme

Technische Vorrichtungen für den Service auf dem Meer

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