Parametergesteuertes Entwerfen von Offshore- Transformerplattformen
Dipl.-Ing. Stefan Griesch, Dipl.-Ing. Dirk Reppin, Dipl.-Ing. Matthias Linnemann, Nordic Yards Wismar GmbH, Wismar
Offshore Windenergie wird in zunehmendem Maße zur Diversifikation der Energierohstoffe in Deutschland und in Europa beitragen. Bis 2030, so die Strategie der Bundesregierung, sollen vor der deutschen Küste ca. 25.000 MW Windenergieleistung installiert werden und damit ca. 15% des deutschen Energiebedarfs decken. Windenergie im Speziellen zeichnet sich durch Sauberkeit und Umweltverträglichkeit aus. Durch die fortschreitende Verknappung fossiler Rohstoffe, wie bsp. Öl, wird die Nachfrage nach alternativen Energieträgern steigen. Transformerplattformen sind in unmittelbarer Nähe von Offshore- Windparks aufgestellt, ihre Aufgabe besteht in der Sammlung sowie in der Weiterleitung des durch die Windkraftanlagen erzeugten Drehstroms. In Abhängigkeit der Leistung und Größe des Windparks sowie der Entfernung zum landseitigen Abnehmer wird zwischen bemannten und unbemannten Transformerplattformen sowie zwischen der Transformation von Drehstrom auf Gleichstrom bzw. der direkten Weiterleitung des Drehstroms unterschieden. Hierfür werden zusätzlich Converterplattformen eingesetzt. Grundsätzlich ist angedacht eine Offshore- Transformerplattform mindestens 4 Wochen unbemannt zu betreiben, speziell bei kleineren Plattformen werden längere Wartungs- und Instandsetzungsintervalle angestrebt. Der Entwurf einer Offshore-Transformerplattform ist ein weitgehend manuell geführter Entwicklungsprozess, welcher partiell durch computertechnische Ergänzungen der Berechnungen von getroffenen Lastannahmen und einhergehender Dimensionierung der Tragstrukturen begleitet wird. Bezogen auf die Anwendung Transformerplattform sind derzeit keine zusammenhängenden Erfahrungswerte ableitbar. Die Kopplung unterschiedlicher Anforderungen und Randbedingungen zur optimalen Lösungsfindung gestaltet sich aufgrund der Komplexität und Vielfalt der Parameter derzeit als schwierig. Häufig wird deshalb auf bestehende bzw. bekannte Lösungsprinzipien zurückgegriffen, hierbei wird jedoch die hinreichend notwendige bzw. optimale Variante der Konstruktion der Transformerplattform nicht erreicht. Offshore- Transformerplattformen stellen derzeit technische Unikate ohne nennenswerte Standardisierung dar, dies liegt vor allem darin begründet, dass der Markt für Offshore- Windenergie (mit großen Distanzen zu landseitigen Verbrauchern) erst in den kommenden Jahren signifikant wachsen wird. Mit wachsender Zahl der offshore- seitigen Windparkanlagen sowie der größeren, zu erzielenden Leistung werden neue Anforderungen an die Offshore- Transformerplattformen gestellt.
Parametrical design of Offshore Transformer Platforms
Offshore wind energy will reach an increasing degree on the diversification of the energy resources in Germany and in Europe. The strategy of the federal government of Germany envisaged an offshore energy output of nearly 25.000 MW up to the year 2030, which covers nearly 15% of the energy requirement. Wind energy is characterized by its cleanliness and environmental compatibility. The progressive increasing of fossil raw material consumption like oil results in the need for alternative energy sources. Offshore transformer platforms are located in the vicinity of offshore wind parks. Their major task is to collect and transform energy of the wind power plants. Depending on the energy output and the size of the wind park the offshore transformer platforms are manned or unmanned as well as the produced current will transformed from AC to DC. The development process of an Offshore Transformer platform is basically a manual procedure which is supported partially by computer aided engineering. Related to the application there are no coherent empirical data for the design process available. The coupling of different requirements and boundary conditions to identify the optimal solution is very difficult due to the complexity and variety of the parameters at present. For the design of platforms existing or known solutions principles are used, the solution optimum will not be reached frequently.
An offshore transformer platform represents a technical unique without appreciable standardisation. In the next years the number of offshore wind parks as well as growing energy output and larger distances to onshore consumers the requirements on offshore transformer platforms will rise.
