24.02.2015

Neue Herausforderungen für den Brandschutz - WAGNER bietet Offshore-Windparks mehr Sicherheit durch den Einsatz modernster Technik

Ein Fachartikel aus dem Windmesse Technik-Symposium Review 2014.

Zunehmend entstehen in Deutschland neue Windenergieparks – Onshore, vor allem aber auch Offshore. Einer davon befindet sich in der Nordsee 15 km nordwestlich der Insel Borkum. Riffgat heißt das 450 Millionen Euro teure Projekt des Oldenburger Energie- und Telekommunikationskonzerns EWE AG und der ENOVA Unternehmensgruppe. Den Brandschutz stellt der unbemannte Offshore-Windpark vor ganz neue Herausforderungen. Denn ein zu spät erkannter Brand, verbunden mit einer erschwerten Erreichbarkeit, kann zu erheblichen Schäden an den technischen Einrichtungen und der Plattform selbst führen.

Das Errichterschiff BOLD TERN während der Installation der Windkraftanlagen im Sommer 2013. (Copyright: EWE/Ibeler)

In Norddeutschland gehören Windkrafträder seit Jahren zum Landschaftsbild. 23.761 Windkraftanlagen zählte die Deutsche WindGuard GmbH im Auftrag des Bundesverbandes WindEnergie e.V. Ende 2013 in ganz Deutschland. Von den vielen tausend Windrädern steht ein Großteil auf dem deutschen Festland; 116 von ihnen befinden sich in der Nord- und Ostsee. Weitere Offshore-Anlagen sind geplant oder bereits im Bau. 15 Kilometer nordwestlich der Insel Borkum befindet sich der Offshore-Windpark Riffgat. Dieser umfasst 30 Windkraftanlagen des Typs Siemens SWT-3.6-120 und erstreckt sich über mehr als 6 km2. Mit seiner Leistung von 180 MW soll der Windpark 120.000 Haushalte mit Strom versorgen. In der 36 m hohen Umspannstation läuft die erzeugte Energie zusammen. Eine etwa 80 Kilometer lange 155-kV-Leitung exportiert den erzeugten Strom in das Umspannwerk Emden/Borßum. Fast 25 km Seekabel in verschiedenen Leistungsstärken mit integrierten Lichtwellenleitern zur Daten-übertragung und Steuerung der Riffgat-Anlage sind dafür verlegt worden.

Die Umspannstation wird für den Transport verladen. (Copyright: EWE/Ibeler)

Vorbeugender Brandschutz für die Umspannstation

Konventionelle Brandschutzlösungen gehen immer von einem zu löschenden Brand aus. Brandfolgeschäden sind so unvermeidbar. Zudem wird die Verfügbarkeit der technischen Einrichtungen eingeschränkt. Um Schäden zu vermeiden und eine ständige Verfügbarkeit zu gewährleisten, muss das Risiko eines Brandes möglichst ausgeschlossen werden. Bei der Riffgat-Umspannstation wurde daher ein Brandvermeidungssystem mit permanenter Sauerstoffreduzierung eingeplant. Durch die Zufuhr von Stickstoff wird der Sauerstoffgehalt in den Schutzbereichen permanent auf ein Niveau zwischen 13 und 15 Vol.-% gesenkt. Dadurch kann ein Brand nicht entstehen oder sich ausbreiten. Der für die Reduzierung benötigte Stickstoff wird aus der Umgebungsluft gewonnen, die zu 78 Vol.-% bereits aus Stickstoff besteht. Dafür wird ein Molekularsieb eingesetzt, welches den Sauerstoff separiert. Der Vorteil dieser Technologie: Trotz der Sauerstoffreduzierung kann der Raum weiterhin betreten werden. Der menschliche Organismus ist in der Lage, das Minderangebot an Sauerstoff zu kompensieren.

Die Umspannstation – hier wird sie auf das „Jacket“, die Unterkonstruktion, gesetzt – bildet das Herzstück des Windenergieparks. Von hier aus wird die gewonnene Energie zum Festland geleitet. (Copyright: EWE/Ibeler)

Mehr Sicherheit durch Sauerstoffreduktion

Für mehr Sicherheit wurde bei der Planung nicht nur auf eine einzige Brandschutztechnologie, sondern auf eine Kombination verschiedener Komponenten bestehend aus Brandvermeidung, Brandfrühesterkennung, Gaslöschtechnik und einem Gefahren-managementsystem gesetzt. „Wir haben die komplette Brandschutzlösung für das Umspannwerk des Riffgat-Windparks gestellt. Das hat den enormen Vorteil, dass wirklich alles optimal aufeinander abgestimmt ist“, erklärt Diplom-Ingenieur Michael Kind, Leiter der WAGNER-Niederlassung Hannover/Hamburg. Zur Brandfrüherkennung sind 34 TITANUS® Ansaugrauchmeldesysteme in verschiedene Bereiche des Umspannwerkes verbaut worden. Über das Rohrsystem der Ansaugrauchmelder wird den Räumen kontinuierlich Umgebungsluft entnommen und diese analysiert. Die installierten Systeme weisen eine besonders hohe Sensibilität auf und reagieren bis zu 2.000-mal sensibler als herkömmliche Rauchmelder. Im Fall einer Branddetektion setzt die Stickstoff-Löschanlage ein und der Sauerstoffgehalt in den betroffenen Räumen der Umspannstation wird auf 13,8 Vol.-% abgesenkt. Dieser Wert wurde auf die Gegebenheiten vor Ort abgestimmt. Dem Brand wird auf diesem Wege der Sauerstoff entzogen und er erstickt. Vor Ort vorrätig befinden sich dafür 400 kg Stickstoff in 140-l-Flaschen. Da dieser Vorrat an Stickstoff aber endlich ist, wurde zusätzlich die aktive Brandvermeidungstechnologie (OxyReduct®) eingebaut. Das System gewinnt mittels einer Membrantechnik den Stickstoff direkt vor Ort aus der Umgebungsluft und kann den Sauerstoffgehalt der Luft dauerhaft auf einem reduzierten Level halten. So kann ausgeschlossen werden, dass in einem bereits gelöschten Bereich ein Brand erneut ausbricht.

Zur Schnellabsenkung von zehn Bereichen werden 400 kg Stickstoff in Flaschen auf der Umspannstation vorrätig gehalten. (Copyright: WAGNER Group GmbH)

Überwachung vom Festland aus

Um zu verhindern, dass ein Vorfall unbemerkt bleibt, sind alle Brandschutzeinrichtungen in das Gefahrenmanagementsystem (VisuLAN®) eingebunden worden. Alarmierungen von den Ansaugrauchmeldern werden dort erfasst und lösen vorher festgelegte Aktionen aus. Vor dem eigentlichen Hauptalarm wird zum Beispiel Personal auf dem Festland informiert. Zudem kann das Gefahrenmanagementsystem durch seine stetige Dokumentation wichtige Hinweise im Nachgang eines Brandes liefern.

Mitte Februar 2014 ist die Riffgat-Anlage an das deutsche Stromnetz angeschlossen worden. Nach und nach werden jetzt die 30 Windenergieanlagen in Betrieb genommen.