Кабели пронизывают всю индустрию ветряной энергии, от работы внутри гондолы, через ветряную установку, и подстанции, и затем, по всей стране, работая в различных электрических сетях, под различными напряжениями.
Силовому кабелю внутри гондолы приходится гораздо труднее, чем открытым проводам в электрических линиях. В гондоле, кабель, идущий от генератора, должен выдержать миллионы изгибаний, воздействие смазки, и холодных зимних температур. Тенденции развития кабелей связаны с повышением устойчивости по отношению к каждому их указанных условий.
Ветряные турбины передают энергию от своих генераторов к расположенному на грунте оборудованию через толстые кабели, способные выдержать много ампер. Но не существует токосъемных колец, позволяющих забрать эту мощность из поворачивающейся гондолы. Для обеспечения необходимости вращения гондолы вокруг вертикальной оси, кабель проходит вдоль боковой поверхности вышки, имея крепление, позволяющее ему изгибаться почти на 180°, затем он уложен в кольцо длиной около 3 метров, а потом входит в гондолу. Эта укладка кабеля в виде "петли" обеспечивает движение гондолы. Но, как легко представить, при холодной погоде кабель застывает, и именно поэтому многожильные медные проводники и изоляция являются той комбинацией, которая должна сохранять гибкость. Тесты, проводимые производителем специальных кабелей, используют пять миллионов изгибаний кабеля при скорости вращения около 5 об/мин.
Основной тенденцией развития кабелей является улучшение устойчивости к холодной погоде. При температуре -40°C, изоляция кабеля может стать настолько хрупкой, что раскрошится, и обнажит проводники. При одном испытании в лабораторных условиях на кабель, замороженный до -40°C, сбрасывался небольшой груз. Он разбивал изоляцию, словно та была стеклянной. Эта температура является экстремальной, но вполне возможной для турбин, устанавливаемых в регионах с холодной погодой.
Другой тенденцией является создание изоляции, выдерживающей трансмиссионное масло. В зависимости от материала изоляции, при достаточно долгом воздействии на нее масла, изоляция может разбухнуть и отслоиться, либо стать хрупкой и раскрошиться, в обоих случаях обнажая проводники. Хотя за последние годы конструкция коробок передач значительно улучшилась, они все еще используют масло, которые нужно со временем менять, а это вызывает капли и брызги, которые могут попасть на большую петлю кабеля под гондолой. По утверждению одной из компаний, разбрызгивание масла в гондоле избежать невозможно.
Неудивительно, что поставщики оборудования ищут ценовые уступки, что, возможно, является наиболее универсальной тенденцией. Производители турбин, поставляющие продукцию в США, часто требуют кабели, изоляция которых не содержит галогенов. Материалы, не содержащие галогенов, часто предпочитают потому, что при возгорании они не выделяют вредных соединений, опасных для здоровья людей. Однако принимая во внимание крайне малую вероятность того, что кто-то окажется в гондоле в момент возгорания необходимость в дорогостоящих материалах, не содержащих галогены, становится менее важной. Изоляция, основанная на поливинилхлориде, имеет меньшую стоимость, и обеспечивает необходимые показатели по устойчивости к температуре и маслу. До сих пор, говорит Орсини, его компания могла производить изоляцию, не содержащую галогенов, пригодную для использования при температуре -25°C.
Конечно, по мере того, как турбины становятся крупнее, увеличивается и выходное напряжение. (Современный генератор мощностью 3МВт выдает 12000 В.) Стандарт WTTC (открытые кабели ветряных турбин) 1227 Лаборатории по Техники Безопасности США, упоминал 600 В в описываемых им кабелях. Более современный стандарт, WTTC 2227 описывает уже кабели для 1,000В.
Что можно сказать о затратах срока эксплуатации? Здесь нет ничего удивительного: не все кабели созданы равными. Для большинства потребностей в передаче и распределении энергии, обычно выбираются кабели для среднего или высокого напряжения. Они часто прокладываются под землей, или под водой (при помощи подводных лодок), и соединяют ветряные станции с электрическими сетями. Компоненты силовых кабелей обычно состоят из нескольких различных материалов, в том числе полиэтилен с межмолекулярными связями (СПЭ или XLPE), этиленпропиленовый каучук (EPR), и полиэтилен с межмолекулярными связями, использующий водно-древесный замедлитель (TR-XLPE). Однако не все материалы, применяемые в кабелях, дают одинаковые результаты. Следовательно, для прогнозирования их работы необходимы стандарты производства. Очень важно, чтобы производители ветряных турбин были осведомлены о том, как различные материалы ведут себя в приложениях, связанных с силовыми кабелями.
Например, говорит один производитель кабелей, полевые исследования, проводимые более тридцати лет, показывают, что его кабели демонстрируют очень незначительный износ. Это связано с тем, что материалы изоляции и оболочки кабеля водостойки. Принятые в отрасли испытания оценивают срок эксплуатации этих кабелей более чем в сорок лет. Такие показатели приемлемы для разработчиков ветряных станций, которые имеют аналогичный срок эксплуатации. Следует принять во внимание и то, что лабораторные и полевые испытания компонентов кабеля проводились независимой организацией, такой как Национальный центр испытаний и прикладных исследований в области электроэнергетики (NEETRAC) при Технологическом институте Джорджии. Специально рекомендуется Тест Старения Кабелей, проект NEETRAC 97-409.
Наконец, похитители меди обращают внимание на наземные кабели, расположенные вокруг ветряных турбин, поскольку в большинстве таких кабелей применяются медные проводники, и снять такие кабели относительно легко. Один из производителей кабелей борется с этой тенденцией, покрывая две медные жилы тонким слоем олова, на котором лазером гравируется серийный номер и Web-сайт. Эти данные позволят переработчику меди выяснить, был ли этот кабель украден, или нет.
