Kleine Komponente, große Wirkung

Transkript

1 Kleine Komponente, große Wirkung Ein Wasserschaden im Fundament der Windenergieanlage das kann teuer werden. Gute Planung bei den Kabeleinführungen reduziert das Risiko auf ein Minimum. Windkraftanlagen haben sich in den letzten 25 Jahren rasant weiterentwickelt und sind zu modernen Kraftwerken mit hochpräziser Technik geworden, die immense Erträge liefern. Ein scheinbar unbedeutender Faktor wird dabei jedoch leicht außer Acht gelassen: die Stelle, an der die Energiekabel in das Fundament der Anlage eintreten. Fehlplanungen und unsachgemäße Abdichtungen können sich hier schnell zu hohen Folgekosten summieren. Neben den Energieversorgern trifft dies vor allem Einzelbetreiber und kleine Betreibergesellschaften. Die gute Nachricht: Aus den Erfahrungen der letzten Jahre lässt sich jetzt viel lernen. Am richtigen Ende investieren Ein Onshore-Windprojekt kostet heute oft Millionen. Verständlich, dass die Durchführungen, durch die die Energiekabel unterirdisch ins Fundament gelangen, bei der Planung nicht die höchste Priorität haben. Finanziell gesehen, sind die zehn bis 20 Zentimeter großen Kabeldurchführungen ein verschwindend kleiner Posten. Aber sind sie auch technisch gesehen ein Selbstläufer? Welche komplexen Folgen es haben kann, wenn diese Komponente vernachlässigt wird, bleibt häufig unklar. So kommt es, dass in vielen Fundamenten von Onshore-Windanlagen zur Abdichtung der Öffnung zwischen Kabeln und Rohr nach wie vor Bauschaum verwendet wird, ein relativ günstiges Material, das normalerweise beim Einbau von Türen und Fenstern zum Einsatz kommt (s. Abb. 2). Das aber bedeutet, am falschen Ende zu sparen: Provisorische Lösungen dieser Art versprechen kurzfristigen Erfolg, schlagen langfristig dafür aber umso mehr zu Buche. Eine gut geplante professionelle Dichtung hingegen hält genauso lange wie die Windkraftanlage selbst: 20 oder sogar 25 Jahre lang tut sie ihren Dienst und kann Energieversorgern und Betreibern dabei immense Kosten sparen. Das professionelle Abdichten von sechs bis acht Öffnungen mit einem Durchmesser von 150 Millimetern das sind Anzahl und Größe der Durchführungen einer durchschnittlichen Windkraftanlage kostet gerade einmal bis Euro. Eine vergleichsweise geringe Investition, die erheblich höhere Folgekosten vermeiden kann. Es lohnt sich also, einen genauen Blick auf diese vermeintlich unbedeutende Komponente zu werfen. Wasserschäden und ihre Folgen Ein Schaden aufgrund von Undichtigkeiten, durch die Regen- oder Grundwasser ins Fundament eintreten, kann den sicheren Betrieb einer Windkraftanlage empfindlich gefährden. Der Hintergrund: Der für die Fundamente eingesetzte Beton ist nie hundertprozentig wasserdicht, Fundamente von Windkraftanlagen werden daher auch häufig von außen versiegelt. Die Schwachstellen sind jedoch die Kabeldurchführungen. Sind diese nicht ausreichend abgedichtet, kann Wasser eindringen. Trifft dieses über längere Zeit auf den ungeschützten Beton im Inneren

2 des Fundaments, werden die Strukturen instabil, und es entstehen Risse. Die Folge: Im Keller der Windkraftanlage bilden sich Wasserpfützen, die Luftfeuchtigkeit nimmt zu (s. Abb. 2). Dies bewirkt Schäden am Beton, und schlimmer noch: Die elektrischen Betriebsmittel können angegriffen werden. Die Folgekosten eines Wasserschadens lassen sich nur schwer im Voraus einschätzen, es gibt hier eine ganze Bandbreite möglicher Szenarien. Manchmal reicht es aus, den Keller rechtzeitig leer zu pumpen und mit Heizgeräten zu trocknen, um größere Schäden zu vermeiden. Feuchtigkeit in elektrischen Anlagen kann zu Kurzschlüssen und im schlimmsten Fall zum Kabelbrand und Systemausfall führen. Häufig treten auch Korrosionsschäden an Erdungsschienen auf (s. Abb. 3), die ebenfalls Kurzschlüsse und größere Ausfälle bewirken können. Die Sanierungskosten und durch Ausfallzeiten verursachten Ertragsverluste stehen dann in keinem Verhältnis mehr zur ursprünglichen Einsparung durch minderwertige Dichtungen. Gute Planung geht einfach Eine umfassende Planung der Fundamenteinführungen ist folglich das A und O, wenn man Wasserschäden vermeiden will. Am Anfang stehen vier simple Fragen, mit denen sich nicht nur Undichtigkeiten, sondern auch Fehlplanungen verhindern lassen: Wie viele Energiekabel sollen eingeführt werden? Welche ungefähren Durchmesser haben sie? (Bei flexiblen Durchführungen ist der exakte Kabeldurchmesser nicht relevant, weil die Dichtung sich anpassen lässt). Wie groß muss die Öffnung im Fundament sein? Und welche Art Öffnung benötige ich? (Bei Fundamenten von Windkraftanlagen werden standardmäßig runde Öffnungen verwendet). Für die Wanddurchführung werden üblicherweise Kanalgrundrohre (KG-Rohre) aus braunem Kunststoff genutzt, wie sie auch für die Abwasserentsorgung zum Einsatz kommen. Diese werden dann in den Beton des Fundaments eingegossen. Bei der Planung ist es wichtig, immer auf den Innendurchmesser des KG-Rohrs zu achten. Der Grund: Ein Loch im Fundament bedeutet stets auch eine Schwachstelle im Beton, daher werden verstärkte Kunststoffrohre eingesetzt. Dadurch verringert sich aber der Innendurchmesser. Häufig stellt man dann erst vor Ort fest, dass die Dichtungen nicht passen, weil das einbetonierte Rohr im Innenmaß zu klein ist. In so einem Fall können nur noch teure Sonderlösungen die Lage retten. Vorteile flexibler Dichtungssysteme Dichtungen für Kabeldurchführungen sind standardmäßig für Öffnungen von 100, 150 und 200 Millimetern verfügbar. Nutzt man flexible Dichtungssysteme, so kann man nach oben hin eine Toleranz von fünf Millimetern einkalkulieren. Das flexible Material, eine Ethylen-Propylen-Dien-Kautschukmischung, kurz: EPDM-Gummi, macht dies möglich. Wenn die Spannschrauben der Runddurchführungen angezogen werden, geht der synthetische Kautschuk wie ein Hefeteig auf und gleicht die fehlenden Höhenmillimeter aus. Ist der Innendurchmesser zu klein, muss man auf die bereits erwähnten Sonderanfertigungen zurückgreifen. Und da diese in keinem Herstellerkatalog zu finden sind, fallen höhere Kosten und längere Lieferzeiten an. Ein flexibles Dichtungssystem bietet neben variablen Kabeldurchmessern und Toleranzen bei der Rohröffnung einen weiteren, wichtigen Pluspunkt: Man kann den

3 Rahmen des Systems von vorneherein so planen, dass mehrere Module als Reserve frei bleiben (s. Abb. 4 und 5). Neue Windkraftanlagen werden nämlich oft über die bereits vorhandenen Anlagen an den Windpark angeschlossen. So können bei künftigen Erweiterungen neue Energiekabel ohne großen Aufwand, sprich: ohne, dass weitere Löcher in den Beton gebohrt werden müssen, hinzugefügt werden. Knockout Sleeve hält das Fundament trocken Eine technische Entwicklung, die die Planung von Kabeldurchführungen erleichtert und mit der sich Undichtigkeiten am Fundament vermeiden lassen, ist der so genannte Knockout Sleeve (zu Deutsch: Ausschlaghülse). Der Kunststoff des KG- Rohrs verbindet sich nur schlecht mit dem Beton des Fundaments, damit steigt auch das Risiko eines Kapillareffekts. Im Klartext heißt das: Die Dichtung im Rohrinneren hält das Wasser zwar ab, die Feuchtigkeit sucht sich aber ihren Weg zwischen Beton und Rohr und gelangt so ins Fundament. Hier hilft eine Wassersperre, die durch Einbetonieren des Knockout Sleeves geschaffen wird. Der Kragen des Knockout Sleeves (s. Abb. 6) hat die Funktion, den Kapillareffekt zu verhindern. Die Durchführung lässt sich mit Hilfe eines KG-Rohres für den Betoniervorgang beliebig verlängern. Erst, wenn die Kabel eingezogen werden, wird der Knockout Sleeve durch Ausschlagen der Kunststoffscheibe im Inneren geöffnet und danach sofort wieder mittels Gummipressdichtung verschlossen. Häufig sorgen auch Regenfälle während der Bauphase dafür, dass Wasser in die offenen Fundamente (s. Abb. 1) fließt. Der Knockout Sleeve hält das Wasser ab, so dass das Fundament während der gesamten Bauphase trocken bleibt. Zudem kann auch diese Komponente als Reserve genutzt werden, damit bei späteren Windparkerweiterungen keine neuen Löcher gebohrt werden müssen. Planungssoftware spart Zeit und Geld Wer bei der Planung des Windparks mit einer Software für Kabeldurchführungen arbeitet, spart Zeit und reduziert das Risiko von Fehlplanungen, womit sich folglich auch die Kosten verringern. Basierend auf Daten wie Anzahl der Kabel, Durchmesser, Art der Montage und Dichtigkeitsanforderungen ermittelt das Programm die passenden Dichtungen für Durchführungen mit mehreren Energiekabeln. Langwieriges Blättern in Katalogen wird damit überflüssig. Zugleich können Planer sich exakte Listen der benötigten Komponenten für eine Angebotsanfrage erstellen. Das kostenlose Planungstool ist online erhältlich, CAD- Zeichnungen und Belegpläne für die Kabeldurchführungen stehen zum sofortigen Download zur Verfügung (s. Abb. 7). Last but not least, unterstützt die Software auch die Zusammenarbeit des Projektteams, denn die eingegebenen Daten können jederzeit geteilt werden. Fazit: Wasserschäden im Fundament von Windkraftanlagen können hohe Folgekosten verursachen. Diese lassen sich jedoch frühzeitig vermeiden, wenn man bei der Planung der Kabeldurchführungen einige wichtige Punkte beachtet und statt auf provisorische Lösungen auf professionelle Dichtungssysteme setzt.

4 Abb. 1: Fundament einer Windkraftanlage in der Bauphase Abb. 2 Wasser im Fundament der Windkraftanlage: Die Kabeldurchführungen sind nur notdürftig mit Bauschaum abgedichtet.

5 Abb. 3 Korrodierte Erdungsschienen Abb. 4 und 5: Flexibles Dichtungssystem bietet Reserven für spätere Erweiterungen.

6 Abb. 6 Flexibles Kabeldurchführungssystem: Der Rahmen bietet Platz für sechs Kabel. Der Kragen des Mantelrohrs legt sich um die Fundamentöffnung und hält so das Wasser ab, während die Ausschlaghülse bei Bedarf an einer Sollbruchstelle herausgeschlagen werden kann, sobald Kabel verlegt werden sollen. Abb. 7 Software erleichtert die Planung: Kabeldurchführung mit Belegplan und Maßen