Wydawałoby się, że dane dotyczące ekspansji energetyki wiatrowej w Niemczech na koniec 2019 roku wyglądają dobrze. Na lądzie działało około 29 500 turbin wiatrowych o łącznej mocy prawie 54 gigawaty i które wytworzyło 106 terawatogodzin energii, a kolejne 26 TWh uzyskano z elektrowni morskich. W rzeczywistości energetyka wiatrowa w Niemczech nie jest w dobrej kondycji. W tym roku pierwsze, najstarsze turbiny wiatrowe nie będą już kwalifikować się do wsparcia zgodnie z ustawą. Ustawa o odnawialnych źródłach energii została wprowadzona w 2000 roku i gwarantuje operatorom, że energia będzie kupowana po wysokich cenach, ale tylko przez 20 lat. Może to powodować, że starsze urządzenia staną się nieekonomiczne. Branża energetyki wiatrowej obawia się wręcz, że w najbliższych latach liczba wyłączanych elektrowni przekroczy liczbę tych, które buduje się obecnie.
Dodatkowym powodem do ograniczania budowy nowych elektrowni jest nowe prawo, na mocy którego Federalne Ministerstwo Gospodarki chce wprowadzić minimalne odległości między turbinami wiatrowymi zmniejszając tym dostępne obszary. Odbiorcy sieciowi nie lubią energii wiatrowej, ponieważ nie jest ona dostępna w sposób ciągły. Dostępna jest tylko wtedy, gdy wieje wiatr, co powoduje, że sterowanie siecią jest bardziej kosztowne. Można by było tego uniknąć, gdyby turbiny wiatrowe mogły przechowywać niewykorzystaną energię, a następnie, gdy wiatr ustanie, wprowadzać ją do sieci. Idealnym rozwiązaniem byłoby połączenie farmy wiatrowej z elektrownią szczytowo-pompową. Ale czy tak można?
Od 2017 roku na grzbiecie w Gaildorf w pobliżu Schwäbisch Hall obracają się cztery gigantyczne turbiny, które zbierają energię z wiatru wiejącego nad wzgórzami Limpurger. Gdybyś mógł sobie wyobrazić idealną lokalizację dla turbiny wiatrowej, to byłoby to. Każda turbina wiatrowa dostarcza 3,4 megawata energii elektrycznej i generuje ponad 10 gigawatogodzin energii rocznie, co wystarcza na zaopatrzenie około 5000 gospodarstw domowych. Pozostałe trzy turbiny wiatrowe, stojące jak wartownie na wzgórzu w odległości kilkuset metrów od siebie, mają identyczną konstrukcję i dostarczają taką samą moc i energię. Turbiny wiatrowe należą do najwyższych na świecie, ich piasty są na wysokości 180 metrów, a wierzchołki łopat osiągają wysokość 246 metrów. Każdy dodatkowy metr wysokości to 0,8 procent więcej energii.
Jednak elektrownia w Gaildorf jest wyjątkowa nie tylko ze względu na swoją wielkość. Dół wiatraka jest grubszy i stoi w ogromnym okrągłym zbiorniku. Jeśli występuje nadmiar energii wiatru lub energii elektrycznej w sieci, to wykorzystuje się ją do pompowania wody do tych dwóch zbiorników. Jeśli brakuje prądu w sieci, woda spada 200 metrów w dół doliny i zasila trzy turbiny. Zasada działania elektrowni szczytowo-pompowej ma prawie 100 lat. Nowością jest to, że instalacja do wytwarzania energii odnawialnej i system magazynowania szczytowo-pompowego znajdują się w tym samym miejscu, w rzeczywistości mieszczą się w tej samej konstrukcji. Gruba podstawa turbiny wiatrowej – zbiornik aktywny – może pomieścić 7100 metrów sześciennych, podczas gdy duży basen zewnętrzny, zwany zbiornikiem pasywnym, zawiera dalsze 43 000 metrów sześciennych. Zbiorniki aktywne połączone są dwumetrową rurą, która prowadzi w dół do doliny pod dnem rzeki Kocher do sztucznego zbiornika. Na początku eksploatacji w 2017 roku z rzeki pobrano 160 tys. metrów sześciennych wody i wpompowano je do zbiorników.
Naturalny magazyn energii w Gaildorf to 80 megawatogodzin. Starcza to na kilka godzin spokoju, ale także może pokryć krótkie rozbieżności między wytwarzaniem a zapotrzebowaniem w sieci. Przejście z zasilania do sieci na magazynowanie lub odwrotnie zajmuje tylko 30 sekund. Zwiększa to elastyczność i umożliwia uzyskanie dodatkowych dochodów. Elektrownia może oferować dobrze płatne usługi sieciowe, aby zrekompensować niestabilność i zmiany częstotliwości sieci i zapewnić energię w stanie spoczynku.
Wiatraki zostały zbudowane przez Naturspeicher GmbH, spółkę zależną Max Bögl Group z siedzibą w Neumarkt w Upper Palatinate. Aby uniknąć niespodzianek, oferty mogli składać tylko dostawcy figurujący na liście General Electric, producenta turbin wiatrowych. To samo dotyczy przewodów. Tutaj wybrano firmę LAPP. Światowy lider rynku przewodów i systemów połączeniowych z siedzibą w Stuttgarcie dostarczył już przewody do gondoli w innych zakładach GE. Było to warunkiem wstępnym, aby firma LAPP mogła był dostawcą przewodów w Gaildorf. „Otrzymaliśmy specyfikację od General Electric, która zawiera dokładne dane każdego przewodu, takie jak: wymiary, temperaturę pracy, skręcanie, odporność na warunki atmosferyczne i wiele więcej” – mówi Andreas Müller, Key Account Manager Wind Energy w firmie LAPP.
Nie tylko jakość przewodów musiała być właściwa, ale także logistyka. Każdy z około 100 bębnów kablowych musiał znajdować się na placu budowy dokładnie wtedy, gdy był potrzebny. Wszelkie opóźnienia w ściśle zaplanowanym procesie doprowadziłyby do przestojów na budowie. Jednocześnie ogromne bębny kablowe nie mogły zajmować zbyt dużo miejsca w czterech ciasnych przestrzeniach w samym środku lasu. Zespół projektowy LAPP rozwiązał problem stawiając dwa kontenery. W pierwszym pełne bębny kablowe czekały na wykorzystanie, podczas gdy drugi służył do gromadzenia pustych bębnów i ich regularnego transportu. Firma LAPP w pełni zasłużyła na kredyt zaufania, jaki otrzymała od Maxa Bögla. Wszystkie dostawy były na czas.
Dostarczono następujące przewody do czterech turbin wiatrowych w Gaildorf:
• Gondola
– przewody sterownicze ÖLFLEX® CLASSIC 110;
– ekranowane przewody do transmisji danych UNITRONIC®.
• Wieża
– przewody aluminiowe;
– ÖLFLEX® CLASSIC 110;
– Przewody do transmisji danych.
• Infrastruktura
Przewód zasilający średniego napięcia 20 kV.
Video: © Max Bögl Wind AG
Max Bögl planuje kolejne systemy hybrydowe oparte na tej samej koncepcji. Firma budowlana preferuje firmy średniej wielkości jako dostawców, ze względu na ich niezawodność i wysoki stopień identyfikacji z projektami. Firma LAPP bierze udział w wielu międzynarodowych projektach. Tego typu realizacje są mile widzianym wyzwaniem dla LAPP. Firma ma zdolności produkcyjne zarówno w Niemczech, jak i w innych fabrykach w Europie, a także kontakt z centrum w Singapurze i zakładem produkcyjnym w Szanghaju. Andreas Müller mówi: „Posiadamy również odpowiedni know-how, aby realizować duże zamówienia na elektrownie wiatrowe w Azji”.
