Selbsterrichtende Onshore WEA mit Nabenhöhe größer 120m – Hybridturm mit Hebevorrichtung zum Selbstaufbau

  Windrad im Aufrichtvorgang Urheberrecht: ifas

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sieht vor, dass erneuerbare Energien bis zum Jahr 2050 einen Anteil von mindestens 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs decken sollen. In den letzten Jahrzehnten hat die Windenergie die dafür erforderliche Steigerung der Energieerträge durch größere Rotoren und zunehmende Nabenhöhen gewährleistet. Dadurch werden die Grenzen von konventionellen Stahlrohrtürmen aufgrund von Transportlimitierungen immer wieder erreicht. Eine Alternative stellen sogenannte Hybridtürme dar, bei denen das untere Segment vor Ort errichtet wird (z.B. Gittermastturm), das obere Segment weiterhin aus einem Stahlrohrturm besteht. Die Errichtung des hohen Turmes mittels Spezialkranen resultiert jedoch in einer Steigerung der Hauptinvestitionskosten. Daher ist eine Reduktion der Errichtungskosten anzustreben, um eine positive Gesamtbilanz zu gewährleisten.

 
Nutzen Vorgehen
Senkung der Material-, Transport- und Errichtungskosten einer Windenergieanlage

Lastmodellierung der WEA im Bauzustand / Endzustand

Leitfäden für die optimierte Dimensionierung selbsterrichtender WEA

Modellbildung der Hub- und Stabilisierungsvorrichtung

Simulation des Hubvorgangs auf Basis unterschiedlicher Regelungsansätze

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Neuer Ansatz zur Errichtung von Windenergieanlagen

Dieses Forschungsvorhaben verfolgt eine Steigerung des Stromertrages durch eine Zunahme der Nabenhöhe bei gleichzeitiger Senkung der Hauptinvestitionskosten durch Reduktion der Errichtungskosten sowie des Planungsaufwands durch baupraktische Bemessungstools, welche durch die Entwicklung eines selbsterrichtenden Stahlrohr-Gittermast-Hybridturmes erreicht werden sollen. Forschungsgegenstand ist der Stahl-Hybridturm für eine Windenergieanlage (ungefähre Abmessungen: Gittermast: 120m, Stahlrohrturm: 65m). Zur Reduktion der Errichtungskosten wird die Anlage bis zu einer Höhe von 120m (Gittermast) konventionell mit Hilfe eines Krans errichtet. Der Stahlrohrturm wird parallel im Inneren zusammengesetzt und temporär gegründet. Nach Fertigstellung des Gittermastes wird der Stahlrohrturm mittels eines Litzenhubsystems angehoben, um die Gondel aufsetzen zu können.

 
  Hydraulikzylinder beim Heben des Stahlrohrs der Windenergieanlage Konstruktives Konzept

Abschließend wird der Stahlrohrturm inkl. Gondel mittels Litzenhub in seine endgültige Position verfahren. Die Aufnahme der Horizontalkräfte, Biege- und Torsionsmomente während des Hubvorgangs im Bereich des Übergangsstücks zwischen Gittermast und Stahlrohrturm erfolgt mit Hilfe von Hydraulikzylindern. Die Umsetzung der Projektergebnisse wird durch die Bereitstellung zusammenfassender Leitfaden gewährleistet.

 
 

Danksagung

Das IGF-Vorhaben „Selbsterrichtende Onshore WEA mit Nabenhöhe größer 120m – Hybridturm mit Hebevorrichtung zum Selbstaufbau“, IGF-Projekt Nr. 20604 N, der Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA), Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. An dieser Stelle möchten wir uns bestens für die Förderung bedanken.

 

Relevante Veröffentlichungen