Większe szybkości wiatru na wodach przybrzeżnych niż na lądzie prowadzą do rozwoju rynku morskiej energetyki wiatrowej i budowania większych turbin wiatrowych i instalacji w coraz większych odległościach od brzegu. Wymaga to coraz dłuższych połączeń do brzegu za pomocą podmorskich kabli wysokiego i średniego napięcia. Nieprzyjazne środowisko morskie stawia jednak wiele wyzwań dla podmorskich kabli. Wybór właściwego materiału przewodzącego ma znaczący wpływ na to, w jaki sposób trudności zostaną pokonane.
Istnieją dwie główne metody instalowania kabli podmorskich: przez zagłębienie kabla w dnie morskim lub układanie bezpośrednio na dnie morskim.
Zagłębianie kabla w dnie morskim
Tradycyjnym sposobem zagłębiania kabli jest użycie strumieni wody wypływających z dysz pod wysokim ciśnieniem. Strumień wody powoduje fluidyzację podłoża, a kabel zagłębia się w szlamie. Empiryczne dowody pochodzące od producenta kabli wskazują, że lżejsze kable nie pogrążają się wystarczająco szybko, a zatem kabel nie osiąga wymaganej głębokości ułożenia, co skutkuje koniecznością powtórzenia procedury układania.
Układanie na dnie
Jest to szybsza i tańsza metoda, ale kable ułożone na dnie są narażone na poruszanie przez prądy pływowe. Zwiększa to prawdopodobieństwo przedwczesnego uszkodzenia spowodowanego przetarciem a także, ponieważ kabel nie jest chroniony, uszkodzenia przez sprzęt połowowy.
Korzystny wpływ ciężaru miedzi na układanie kabli podmorskich
Rozwiązaniem umożliwiającym uniknięcie potencjalnych niedogodności, nieodłącznie związanych z tymi dwiema metodami, jest wybór materiału o wystarczającym ciężarze. W pierwszym scenariuszu, cięższy kabel zanurza się szybciej w grząskim podłożu i przyjmuje prawidłowe położenie w dnie morskim. W drugim scenariuszu, cięższy kabel ułożony na dnie morskim będzie skutecznie przeciwstawiał się maksymalnym przewidywanym prądom pływowym, nawet w warunkach sztormowych[1].
W obu przypadkach znacznie większy (trzykrotnie, p. niżej) ciężar właściwy miedzi w porównaniu z aluminium jest jej korzystną cechą, zapewniającą większą stabilność procesu układania kabla, zarówno zagłębianego w dnie czy też układanego bezpośrednio na dnie morskim[2].
Ciężar właściwy miedzi i aluminium:
- Miedź: 8900 kg/m3
- Aluminium: 2760 kg/m3
Literatura
- Electric Cables Handbook/BICC Cables; edited by G.F. Moore, 3rd edition, 1997.
- Mechanical aspects of submarine cable armour, E. Zacone, Spring 2012, ICC submarine cables meeting in Seattle, USA.
- DNV-RP-F109, On-bottom stability design of submarine pipelines, October 2007.
- Stability of submarine pipelines on liquefied seabeds, T.C. The a.o. Journal of waterway, port, coastal and ocean engineering, July/August 2006.
[1] Opory ruchu są proporcjonalne do pierwiastka kwadratowego z współczynnika tarcia kabla względem powierzchni dna morskiego pomnożonego przez stosunek W/D, gdzie W jest ciężarem kabla w zanurzeniu, a D jest zewnętrzną średnicą kabla.
[2] Oprócz ciężaru właściwego, także inne właściwości miedzi stanowią o przewadze kabli podmorskich z żyłami miedzianymi w porównaniu do aluminiowych. Są to: wyższa obciążalność prądowa, mniejsze wymiary i większa odporność na korozję.