Brandmelde- und Löschtechnik für Offshore-Konverterplattform

Vier riesige Windparkcluster entstehen derzeit vor der deutschen Nordseeküste: Borwin (vor Borkum), Dolwin (nahe des Dollart), Helwin (vor Helgoland) und Sylwin (bei Sylt). Alle haben etwas gemeinsam: Anders als etwa in Dänemark oder Großbritannien liegen die deutschen Offshore-Windparks bis zu 100 Kilometer Luftlinie vom Festland entfernt. Damit stellt sich die Frage der effizienten Energieübertragung von den Windkraftanlagen zu den Verbrauchern in besonderem Maße.

Hochseetaugliche Spannungs­umwandler
Die Lösung dafür hat ihre Ursprünge in der Fernübertragungstechnik von Energie wie sie bei großen Kraftwerken eingesetzt wird. Hierfür kommt die sogenannte Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) zum Einsatz. Das bedeutet hier: der von den Windkraftanlagen erzeugte Dreiphasenwechselstrom wird zum Transport durch die Seekabel in Gleichstrom und an Land wieder in Wechselstrom gewandelt. Dieser kann dann in das Verbundnetz eingespeist werden. Dem Aufwand der doppelten Umwandlung stehen bei diesem Verfahren die deutlich geringeren Übertragungsverluste auf den teilweise über 200 Kilometer langen Kabelverbindungen auf See und an Land entgegen. Denn bei Gleichstrom spielt der Kapazitätsbelag des Kabels eine geringe Rolle. Das Verfahren lohnt sich deshalb vor allem bei großen Entfernungen ab circa 80 Kilometer Kabellänge.

Die Umwandlung auf See erfolgt auf Offshore-Konverterplattformen. Aktuell werden neun solcher Plattformen in der Nordsee für den deutsch-niederländischen Netzbetreiber Tenne T umgesetzt, fünf davon durch Siemens. Die Konverteranlagen bündeln dabei die Leistung von über 200 Windkraftanlagen und agieren wie ein Kraftwerk auf hoher See. Schon die extremen Umgebungsbedingungen in feuchter und salzhaltiger Luft verlangen nach besonderen Lösungen. So wird beispielsweise die Seeluft durch eine komplexe Steuerung von Klima- und Lüftung von der sensiblen Technik ferngehalten. Aber auch in Hinblick auf die Verfügbarkeit und Betriebssicherheit stellen Offshore-Konverterplattformen hohe und keineswegs alltägliche Anforderungen: Unbemannt arbeiten sie weitab des Festlandes rund um die Uhr. Das heißt, alle Systeme müssen redundant und wartungsarm sein und sich aus der Ferne bedienen lassen. Gleichzeitig sind Gefahren und Betriebsunterbrechungen zuverlässig auszuschließen. Die Brandprophylaxe hat dabei naturgemäß einen hohen Stellenwert.

Siemens unterstützt als Generalunternehmer in fünf Projekten den Übertragungsnetzbereiber Tenne T und liefert neben der HGÜ-Technik auch gebäude- und sicherheitstechnische Lösungen.

Praxisbeispiel: Offshore-Konverterplattform SylWin alpha
Eine der bisher größten von Siemens errichteten Offshore-Konverterplattformen entstand im Windparkfeld Sylwin. Rund 900.000 deutsche Haushalte wird die Plattform Sylwin Alpha mit umweltfreundlichem Strom versorgen. Dafür wurden seit Mai 2012 rund 160 Kilometer Kabel unter Wasser und 45 Kilometer Kabel unter der Erde verlegt.

Die mit Kränen und Aufbauten 67 Meter hohe, 56 Meter breite und 83 Meter lange Offshore-Konverterplattform wurde in der Werft Rostock-Warnemünde von Nordic Yards gefertigt. Mit Hilfe von Schleppern gelangte sie dann an ihren endgültigen Einsatzort rund 70 Kilometer westlich von Sylt. Etwa 70 Meter tief im Meeresboden verankert, steht die Plattform 23 Meter über dem Wasserspiegel. Die landseitige Konverterstation befindet sich in Büttel an der Elbe-Mündung.

Nicht nur in ihren Dimensionen, sondern auch in der verbauten Sicherheits- und Gebäudetechnik setzt Sylwin Alpha neue Maßstäbe: Das dort umgesetzte Konzept ist das bisher umfassendste dieser Art. Gleichzeitig konnte Siemens hier auf Erfahrungen der beiden bereits auf See installierten Plattformen Helwin Alpha und Borwin Beta zurückgreifen. Dort kommen bereits vergleichbare Lösungen zum Einsatz, die für die bisher größte Plattform nochmals optimiert wurden. Durch die Kombination unterschiedlicher Techniken und Systeme soll die größtmögliche Verfügbarkeit der Plattform erreicht werden.

Rauchmelder, Mehrkriterienmelder, Gasmelder, Ansaugrauchmelder sowie Infrarot- und Ultraviolett-Flammenmelder (Spezialmelder) überwachen die Anlage flächendeckend auf alle denkbaren Brandursachen hin. Im Brandfall würden automatisch umfangreiche Gas-, Schaum-, Sprinkler- und Sprühflut-Feuerlöschanlagen aktiviert. 19 Brandmelderzentralen decken alle Löschbereiche ab und sind untereinander - konform der Norm EN-54 - redundant vernetzt. Systeme für Videoüberwachung und Zutrittskontrolle ergänzen das Sicherheitssystem. Auch die Steuerung der Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage (HLK) stammt von Siemens. Sämtliche Daten werden visualisiert und zur Fernsteuerung und -wartung an die Leitstelle an Land übertragen. Von dort aus können dann beispielsweise Kameras gezoomt oder Pumpen für die Löschung gesteuert werden. Das Löschsystem ist redundant mit einer Reservebatterie aufgebaut und kann von der Ferne aus zurückgesetzt werden.

Trafoanlage und Konverter-Hallen ­besonders im Fokus
Ein besonders sensibler Bereich sind die Konverter-Anlagen in den Konverter-Hallen, wo Wechsel- zu Gleichstrom umwandelt wird. Infrarot- und Ultraviolett-Flammenmelder detektieren Fehlerlichtbögen und können den Konverter abschalten, bevor ein Brand oder ein größerer Schaden entsteht. Außerdem gewährleistet ein Zutrittskontrollsystem, dass sich während des Betriebs dort keine Personen aufhalten dürfen.

Ein weiterer sensibler Bereich sind die beiden Hochleistungstransformatoren, die eine hohe Brandlast bergen. Für diesen Bereich wurde ein mehrstufiges Brandschutz- und Löschkonzept umgesetzt. Unterschiedliche Typen von Branddetektoren steuern je nach Brandart verschiedene Löschanlagen an und löschen je nach Anforderung mit Inertgas oder Schaum. Bei einem Schaden an den Leistungstransformatoren wird somit die Plattform geschützt.

24 Stunden - hohe Verfügbarkeit
Rund-um-die-Uhr-Betrieb auf hoher See und eine hohe Verfügbarkeit: Die Anforderungen an die Offshore-Konverterplattform Sylwin Alpha vor Sylt sind hoch. Ein umfassendes Sicherheits- und Gebäudetechnik-Konzept trägt maßgeblich zur Umsetzung dieser außergewöhnlichen Ansprüche bei: Siemens kombinierte dafür unterschiedliche Brandmelde- und Löschsysteme mit Video- und Zutrittskontrollanlagen sowie mit der HLK-Steuerung. Das Ergebnis ist eine nicht nur sichere, sondern auch komfortabel bedienbare Lösung: Sämtliche Daten werden visualisiert und sind zur Fernsteuerung und -wartung auf die Leitstelle an Land aufgeschaltet.