Der Elektrotechnikspezialist Pfannenberg liefert eine – aus Standardprodukten entwickelte – Klimatisierungslösung für einen vorkonfigurierten Container, der in der Stromrichterstation des staatlichen chinesischen Energieversorgungsnetzes zum Einsatz kommt. Der bereits komplett montierte Container löst das Problem der Installation und Inbetriebnahme von Höchstspannungs-Stromrichterstationen an abgelegenen Orten, bringt allerdings auch neue Herausforderungen im Hinblick auf Kühlung und Überwachung mit sich.
George Xu, Marketing Manager, Pfannenberg Electro Sales in Suzhou
Das Höchstspannungsprojekt Lingzhou – Shaoxing in China verbindet Lingzhou in der Provinz Ningxia mit Shaoxing in der Provinz Zhejiang. Die Übertragungsstrecke ist somit mehr als 1600 km lang. Den Gesamtkosten des Projekts von etwa 10 Mrd. Euro stehen dabei eine Senkung des Landesverbrauchs um 60 % und eine Reduktion der Leistungsverluste bei der Übertragung um etwa 25 % bis 40 % gegenüber. Um einen Ausgleich zwischen Energieerzeugung und Energiebedarf herzustellen, ist im chinesischen Nationalplan zudem der Bau von weiteren, gesamt 52.300 km langen, Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungsstrecken vorgesehen.
Vorkonfigurierte Containerlösung
Der Pfannenberg-Kunde Nari Technology ist ein führender Lieferant von Lösungen für Energietechnik sowie Automatisierung und die Nummer eins auf dem Gebiet der Überwachungs- und Datenerfassungssysteme (SCADA) für die Energietechnik in China. Außerdem ist das Unternehmen der wichtigste Entwickler von Smart-Grid-Technologien für das staatliche chinesische Stromnetz.
Für UHVDC-Projekte liefert Nari die Gleichstrom-Schutzeinrichtung, das Gleichstrom-Messsystem, das Sicherheits- und Stabilitätssystem sowie das Wechselstromsystem. Bei dieser Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragungstechnologie (UHVDC) werden Gleichspannungen von ±800 kV und mehr übertragen. Verglichen mit der herkömmlichen Wechselstrom-Übertragungstechnologie unterstützt die UHVDC-Technologie dabei längere Übertragungsstrecken bei geringerem Leistungsverlust entlang der Strecke und geringerem Flächenbedarf für die Infrastruktur. Als Antwort auf unerwartete Probleme bei der Montage und Inbetriebnahme in entfernt gelegenen Regionen entwickelte das Unternehmen eine vorkonfigurierte Containerlösung, bei der alle erforderlichen Schutz- und Steuergeräte vorab in einem Schaltschrank montiert und in einem Container untergebracht werden können. Damit ist es möglich, die gesamte Montage und Inbetriebnahme im Werk von Nari abzuschließen, bevor die Anlage das Werk verlässt. Diese Vorgehensweise kann als wegweisend in der Energiewirtschaft bezeichnet werden.
Anspruchsvolle Anforderungen an das Kühlsystem
Gemäß den Spezifikationen von Nari muss der Container, in dem die Schaltschränke untergebracht sind, klimatisiert werden, da er im Freien aufgestellt wird und Sonneneinstrahlung sowie Staub und Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Dabei muss mindestens die Schutzart IP55 erreicht werden. Für die Überwachung des Zustands der Klimaanlage ist außerdem das Kommunikationsprotokoll RS485 für die Kommunikation mit der Zentralsteuerung verbindlich vorgeschrieben. Die Wärmelast des Containers beträgt etwa 10 bis 15 kW, wozu insbesondere die Sonnenexposition beiträgt. Dies bedeutet, dass zwei oder drei Kühlgeräte pro Container benötigt werden. Der gesamte Aufbau muss zudem regelmäßig mit Frischluft belüftet werden, da in seinem Inneren toxische Gase entstehen.
Zunächst sieht dies ganz nach einer standardmäßigen Anwendung aus, bei der der gesamte Innenraum des Containers gekühlt werden muss. Die weiteren Anforderungen wie beispielsweise das Kommunikationsprotokoll, hoher IP-Schutz und die Zufuhr gefilterter Frischluft, wie auch die geforderte hohe Zuverlässigkeit, werden jedoch von den Lieferanten handelsüblicher Kühlgeräte normalerweise nicht angeboten. Eine weitere wichtige Forderung ist die Wartungsfreiheit, da die Geräte an entlegenen Orten aufgestellt werden. All dies macht die Auswahl für den Kunden schwierig, der zwischen handelsüblichen oder industriellen Kühlgeräten wählen muss.
Kundenspezifische Lösung
Gemeinsam mit dem Kunden verschaffte sich Pfannenberg deshalb einen Überblick über die gegebenen Anforderungen und erarbeitete eine kundenspezifische Lösung: das Outdoor-Kühlgerät DTI 8561 mit zusätzlichen in IP55 ausgelegten Filterlüftern der vierten Generation. Das Kühlgerät beinhaltet das Kommunikationsprotokoll RS485 sowie robuste Komponenten für den industriellen Einsatz und erlaubt eine problemlose Durchführung aller anfallenden Servicearbeiten, wie Montage, Wartung und Reparatur. Der Filterlüfter wird über einen kundenseitig beigestellten Timer so gesteuert, dass dem Container in regelmäßigen Abständen saubere Frischluft zugeführt wird. Das integrierte Kondensat-Managementsystem innerhalb des Kühlgeräts leitet im Betrieb anfallendes Kondensat ab. Die langen Serviceintervalle der Filterlüfter reduzieren dabei künftige Servicekosten. Pfannenberg untersuchte für diese Lösung die Problematik des Wärmemanagements im vorkonfigurierten Container. Gleichzeitig kann diese Lösung als Referenz dienen, wenn sich der Einsatz des verwendeten Containerkonzepts künftig auch in weiteren Branchen durchsetzt. Zunächst ist allerdings das Marktpotential im Bereich der Höchstspannungs-Gleichstrom-Übertragung in China immens: An einer UHVDC-Leitung gibt es üblicherweise je eine Stromrichterstation am Anfangs- sowie am Zielpunkt. Dementsprechend sind insgesamt ungefähr 100 Stromrichterstationen im Einsatz und jede davon benötigt etwa 10 bis 15 Kühlgeräte. ik
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