DE102009017586A1

DE102009017586A1 - Turm für eine Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102009017586A1
Application number: DE102009017586A
Authority: DE
Inventors: Holger Giebel; Gregor Prass
Original assignee: TimberTower GmbH
Current assignee: TimberTower GmbH
Priority date: 2009-04-19
Filing date: 2009-04-19
Publication date: 2010-10-28
Also published as: WO2010121733A2; AT12187U3; CA2759150A1; US20120036798A1; AT12187U2; EP2422029A2; WO2010121733A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Errichtung eines Turms für eine Windkraftanlage und einen Turm für eine Windkraftanlage. Dabei wird auf die äußere Oberfläche des Turms wenigstens teilweise eine Beschichtung aufgebracht, wobei die Beschichtung so aufgebracht ist, dass die Beschichtung Zugbelastungen aufnimmt, die auf die äußere Oberfläche des Turms wirken, und dass die Beschichtung die äußere Oberfläche des Turms gegen von außen auf die Oberfläche einwirkende Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, abdichtet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Errichtung eines Turms für eine Windkraftanlage und einen Turm für eine Windkraftanlage.
Bei einer Windkraftanlage handelt es sich um eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie. Die Windkraftanlage ist mit einem Fundament, einem Turm, der auf dem Fundament errichtet wird, und einer Gondel, die auf dem Turm angeordnet wird, versehen. An der Gondel befindet sich die mit Rotorblättern verbundene Antriebseinheit zur Energieerzeugung.
Die Konstruktion des Turms ist ausgerichtet auf die durch die Gondel auf den Turm erzeugte statische Belastung und die durch die Rotation der Drehflügel des Rotors und der Bewegungsmöglichkeit der Gondel in Abhängigkeit der Windrichtung erzeugten dynamischen Belastungen. Bekannte Türme werden aus Stahlringen oder Betonelementen hergestellt. Die Grundflächen der bekannten Türme sind dabei entweder Polygone oder ringförmige Kreissegmente. Polygonale Türme, die aus einzelnen Segmenten aus Beton hergestellt sind, sind bekannt aus WO 2003/069099 A . Des Weiteren ist bekannt, solche polygonalen Türme aus Holz zu errichten ( DE 10 2007 006 652 A1 ).
Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es erwünscht, die Höhe der Türme wirtschaftlich maximiert zu errichten, da der Ertrag einer Windkraftanlage von der Nabenhöhe des Rotors abhängt und der Ertrag mit Zunahme der Höhe steigt. Gleichzeitig steigen die durch die größere Höhe des Turmes entstehenden Anforderungen an die Statik des Turmes und das Material des Turmes. Die Wandstärken nehmen zu und dadurch steigt der Errichtungsaufwand des Turms.
Neben den Betriebsbelastungen, die auf den Turm einwirken, wirken auch klimatische Belastungen auf den Turm. Bei Stahltürmen wird dieser klimatischen Belastung durch das Aufbringen eines Anstriches auf den Turm entgegengewirkt. Beim Einsatz von Stahlbeton nimmt das Stahlgerüst, die Zugbelastungen des Turmes auf. Die Betonüberdeckung nimmt die Druckbelastungen auf und dient gleichzeitig zum Schutz der Stahlkonstruktion gegen die Umwelteinflüsse in Form von Feuchtigkeit und chemischen Reaktionen durch die umgebende Atmosphäre. Die Dicke des Betons muss gewährleisten, dass das Stahlgerüst gegen diese Belastungen geschützt ist. Bei Holzkonstruktionen werden entsprechende Witterungsbelastungen durch Anstriche entgegengewirkt. Gleichzeitig lassen sich nur Holzmaterialien, die für den Außeneinsatz zugelassen sind, für die Konstruktion von Holztürmen einsetzen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Errichtung eines Turmes für eine Windkraftanlage und einen Turm für eine Windkraftanlage bereit zu stellen, bei dem es möglich wird, die Konstruktionshöhe zu vergrößern und gleichzeitig Material einzusparen und/oder die Herstellungskosten zu senken.
Hinsichtlich dieses Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass auf die äußere Oberfläche des Turms wenigstens teilweise eine Beschichtung aufgebracht wird, und die Beschichtung so aufgebracht wird, dass die Beschichtung Zugbelastungen aufnimmt, die auf die äußere Oberfläche des Turms wirken, und dass die Beschichtung die äußere Oberfläche gegen von außen auf die Oberfläche des Turmes einwirkende Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, abdichtet.
Bezogen auf Stahltürme wird es durch eine derartige Beschichtung möglich, die notwendige Stahlmenge hinsichtlich Zugbelastungen zu reduzieren, da die Beschichtung Zugbelastungen aufnimmt, und gleichzeitig den Anstrich der Stahlelemente einzusparen. Hinsichtlich Betontürmen wird es möglich, die Betonüberdeckung über dem Stahlgerüst zu reduzieren, so dass eine Kostensenkung entsteht. Hinsichtlich Holztürmen wird es durch die Beschichtung möglich, Holzwerkstoffe und deren Verbindungsmittel einzusetzen, die lediglich eine Zulassung für den Innenausbau besitzen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung im beschichteten Abschnitt des Turms vollflächig aufgebracht wird, und den beschichteten Abschnitt umhüllt. Dabei ist vorteilhaft, dass es sich bei der Beschichtung um einen Schichtstoff, eine Folie, ein Gewebe, ein Textil oder eine Platte handelt. Besonders bevorzugt handelt es sich um eine Folie, eine Platte, ein Gewebe und/oder Textil aus Kunststoff, wobei besonders bevorzugt Polypropylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyester, Polycarbonat oder Polyethylen als Materialien verwendet werden. Solche Materialien sind in der Lage, Zugspannungen aufzunehmen und gleichzeitig einen Abschluss und damit eine Abdichtung gegenüber den auf die Oberfläche des Turms einwirkenden Umwelteinflüsse bereit zu stellen. Gleichzeitig weisen solche Materialien geringere Flächengewichte als beispielsweise Anstriche auf der Oberfläche des Turmes auf, so dass dieses Gewicht bei der Konstruktion hinsichtlich der statischen Druckbelastung reduziert werden kann, wodurch auch die Turmkonstruktion insgesamt schlanker ausgeführt werden kann. Gleichzeitig sind die Kosten dieser Materialien beispielsweise gegenüber Anstrichen, geringer.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Turmerrichtung aufgebracht wird. Als erste Variante wird die Beschichtung nach Errichten des Turmes aufgebracht. Dieses kann von oben oder unten erfolgen. Alternativ kann die Beschichtung abschnittsweise während des Errichtens des Turmes oder auf die einzelnen Bestandteile bereits vor Errichtung des Turmes aufgebracht werden. Wird die Beschichtung vor Errichtung des Turmes aufgebracht, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Beschichtung vor Ort auf der Baustelle aufzubringen. Hierdurch reduzieren sich die Kosten der Beschichtung und gleichzeitig kann gewährleistet werden, dass die Beschichtung während des Transports der einzelnen Elemente nicht beschädigt wird. Die einzelnen Abschnitte der Beschichtung werden anschließend miteinander verbunden, wobei besonders bevorzugt das Verbinden über ein Verkleben bzw. ein Verschweißen der Stöße erfolgt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung direkt auf die Bestandteile des Turms aufgebracht wird. Bevorzugt erfolgt das Aufbringen vollflächig durch Verkleben. Alternativ kann eine abschnittsweise Verklebung auf einer Oberfläche eines Bestandteils erfolgen. Durch die Verklebung wird sichergestellt, dass eine Aufnahme der statischen Belastung durch die Beschichtung erfolgt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Turm wenigstens teilweise aus Stahl, Beton, insbesondere Stahlbeton, und/oder Holz errichtet wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem Holz um Brettsperrholz und/oder Holzverbundwerkstoffe.
Eine weitere erfindungsgemäße Lehre sieht vor, dass die Beschichtung bei der Verwendung von Holz als Turmmaterial eine geringere Dampfdurchlässigkeit als das Holz selber aufweist. Auf diese Weise wird die Diffusion umgekehrt, d. h. dass die Dampfdurchlässigkeit des Turms nicht nach außen hin größer wird, sondern nach innen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass im Inneren des Turmes Wärme erzeugt wird, wobei es sich bevorzugt im Fall von Windkraftanlagen um Leistungselektronik der Windkraftanlage handelt. Durch die Wärmeerzeugung wird die im Inneren des Turms befindliche Feuchtigkeit nach oben abgeführt und die aus dem Holz austretende Feuchtigkeit zum Inneren des Turms hin bewegt und ebenfalls mit abgeführt. Bei Beschädigung der Beschichtung wird ein Abtransport der Feuchtigkeit nach innen gewährleistet. Durch die in der Feuchtigkeit befindlichen Partikel und Mineralien wird die Beschädigung der Beschichtung nach und nach verschlossen und gleichzeitig weiterhin gewährleistet, dass die Feuchtigkeit nach innen hin entweicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Tragkonstruktion des Turms aus Materialien errichtet wird, die für den Außeneinsatz nicht geeignet sind. Hierbei handelt es sich um Materialien, die eine Zulassung lediglich für den Inneneinsatz bei der Konstruktion von Gebäuden erhalten haben. Durch das Aufbringen der Beschichtung wird es möglich, derartige Materialien und auch Verbindungsmittel für die Tragkonstruktion eines Turms für eine Windkraftanlage einzusetzen, weil die Beschichtung den Zustand des Inneneinsatzes der Materialien gewährleistet.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Turm aus einzelnen Bestandteilen vor Ort zusammengesetzt wird. Bei den vor Ort zusammengesetzten Bestandteilen handelt es sich um Flachelemente. Durch ein derartiges Zusammensetzen des Turmes aus einzelnen Flachelementen wird gewährleistet, dass der Transportaufwand der einzelnen Türme erheblich reduziert wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bestandteile des Turms in einer Helix montiert werden. Bevorzugt ist dabei, dass die Helix eine Einfachhelix oder eine Mehrfachhelix ist.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die oberen Stöße der einzelnen Bestandteile einer Helix entweder eine durchgehende Linie oder eine Stufung aufweisen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bauteile in den Stößen Schlitze aufweisen, die quer zur Stoßrichtung angeordnet sind. In diese Schlitze werden Verbindungsmittel eingebracht, bei denen es sich bevorzugt um Metallbleche, hierbei besonders bevorzugt Lochbleche, handelt. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass diese Verbindungselemente in die Schlitze bzw. Öffnungen eingesetzt und verklebt werden. Zusätzlich können die Stoßöffnungen mit beispielsweise einem Tape oder Plexiglas abgeklebt werden. Bevorzugt erfolgt das Einbringen des Klebstoffes durch Verspritzen der Räume zwischen Bauteil und Verbindungselement. Alternativ können Holzteile bzw. Holzzugdübel verwendet werden, wenn es sich bei den Bestandteilen um Holzelemente handelt. Bei diesen Verbindungsmitteln handelt es sich um auf der einen Seite kostengünstige Elemente, die allerdings die notwendigen Festigkeiten hinsichtlich Schub bzw. Schubbelastungen zwischen den einzelnen Bestandteilen bereit stellen.
Hinsichtlich des Turms wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass der Turm für eine Windkraftanlage mit einer Beschichtung aus der Oberfläche der Außenseite des Turms versehen ist, die wenigstens einen Teil der auf die Oberfläche wirkenden Zugbelastungen aufnimmt und die Oberfläche der Außenseite des Turms gegen die von außen auf die Oberfläche einwirkenden Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, abdichtet. Bezogen auf Stahltürme wird es durch eine derartige Beschichtung möglich, die notwendige Stahlmenge hinsichtlich Zugbelastungen zu reduzieren, da die Beschichtung Zugbelastungen aufnimmt, und gleichzeitig den Anstrich der Stahlelemente einzusparen. Hinsichtlich Betontürmen wird es möglich, die Betonüberdeckung über dem Stahlgerüst zu reduzieren, so dass eine Kostensenkung entsteht. Hinsichtlich Holztürmen wird es durch die Beschichtung möglich, Holzwerkstoffe und deren Verbindungsmittel einzusetzen, die lediglich eine Zulassung für den Innenausbau besitzen.
Eine vorteilhafte Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung auf der Oberfläche der Außenseite des Turms wenigstens teilweise vollflächig aufgebracht ist. Bei der Beschichtung handelt es sich um einen Schichtstoff, eine Folie, ein Gewebe und/oder ein Textil oder eine Platte. Diese bestehen bevorzugt aus Kunststoff, wobei es sich besonders bevorzugt um einen Kunststoff aus Polypropylen, Polyethylen und/oder Polyurethan handelt. Solche Materialien sind in der Lage, Zugspannungen aufzunehmen und gleichzeitig einen Abschluss und damit eine Abdichtung gegenüber den auf die Oberfläche des Turms einwirkenden Umwelteinflüsse bereit zu stellen. Gleichzeitig weisen solche Materialien geringere Flächengewichte als beispielsweise Anstriche auf der Oberfläche des Turmes auf, so dass dieses Gewicht bei der Konstruktion hinsichtlich der statischen Druckbelastung reduziert werden kann, wodurch auch die Turmkonstruktion insgesamt schlanker ausgeführt werden kann. Gleichzeitig sind die Kosten dieser Materialien beispielsweise gegenüber Anstrichen, geringer.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung wenigstens teilweise auf der Turmoberfläche aufgeklebt ist. Bevorzugt besteht die Beschichtung aus einzelnen Abschnitte, die miteinander verbunden sind, wobei das Verbinden bevorzugt durch Verkleben oder Verschweißen erfolgt. Durch die Verklebung wird sichergestellt, dass eine Aufnahme der statischen Belastung durch die Beschichtung erfolgt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der Turm wenigstens teilweise aus Stahl, Beton, insbesondere Stahlbeton und/oder Holz, errichtet ist. Bei dem Holz handelt es sich bevorzugt um Brettsperrholz und/oder Holzverbundwerkstoff.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung bei Holz eine geringere Dampfdurchlässigkeit als das Holz aufweist. Auf diese Weise wird die Diffusion umgekehrt, d. h. dass die Dampfdurchlässigkeit des Turms nicht nach außen hin größer wird, sondern nach innen. Im Inneren des Turms ist weiterhin bevorzugt ein Wärmeerzeuger angeordnet, wobei es sich bevorzugt um die Leistungselektronik einer Windkraftanlage handelt. Durch die Wärmeerzeugung wird die im Inneren des Turms befindliche Feuchtigkeit nach oben abgeführt und die aus dem Holz austretende Feuchtigkeit zum Inneren des Turms hin bewegt und ebenfalls mit abgeführt. Bei Beschädigung der Beschichtung wird ein Abtransport der Feuchtigkeit nach innen gewährleistet. Durch die in der Feuchtigkeit befindlichen Partikel und Mineralien wird die Beschädigung der Beschichtung nach und nach verschlossen und gleichzeitig weiterhin gewährleistet, dass die Feuchtigkeit nach innen hin entweicht.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Tragstruktur des Turms zumindest teilweise aus Materialien errichtet ist, die für den Außeneinsatz nicht geeignet sind. Hierbei handelt es sich um Materialien, die eine Zulassung lediglich für den Inneneinsatz bei der Konstruktion von Gebäuden erhalten haben. Durch das Aufbringen der Beschichtung wird es möglich, derartige Materialien und auch Verbindungsmittel für die Tragkonstruktion eines Turms für eine Windkraftanlage einzusetzen, weil die Beschichtung den Zustand des Inneneinsatzes der Materialien gewährleistet.
Gemäß einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Turm aus einzelnen Bestandteilen vor Ort zusammengesetzt. Bei den einzelnen Bestandteilen handelt es sich bevorzugt um Flachelemente. Durch ein derartiges Zusammensetzen des Turmes aus einzelnen Flach elementen wird gewährleistet, dass der Transportaufwand der einzelnen Türme erheblich reduziert wird.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bestandteile zu einer Helix zusammengesetzt sind, wobei diese bevorzugt eine Einfachhelix oder eine Mehrfachhelix ist. Die oberen Stoßseiten der einzelnen Bestandteile weisen bevorzugt eine durchgehende Linie oder eine Stufung auf.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Bauteile in den Stößen Schlitze aufweisen, die quer zur Stoßrichtung und/oder längs zur Stoßrichtung angeordnet sind. Bevorzugt werden in die Schlitze Verbindungsmittel eingesetzt, bei denen es sich bevorzugt um Metallbleche, besonders bevorzugt um Lochbleche, handelt, die bevorzugt verklebt werden. Zusätzlich können die Stoßöffnungen mit beispielsweise einem Tape oder Plexiglas abgeklebt werden. Bevorzugt erfolgt das Einbringen des Klebstoffes durch Verspritzen der Räume zwischen Bauteil und Verbindungselement. Alternativ können Holzteile bzw. Holzzugdübel verwendet werden, wenn es sich bei den Bestandteilen um Holzelemente handelt. Bei diesen Verbindungsmitteln handelt es sich um auf der einen Seite kostengünstige Elemente, die allerdings die notwendigen Festigkeiten hinsichtlich Schub bzw. Schubbelastungen zwischen den einzelnen Bestandteilen bereit stellen.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: eine räumliche Ansicht einer Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäßen Turm,
2: eine räumliche Ansicht des erfindungsgemäßen Turms,
3: die nebeneinander angeordneten Seiten des erfindungsgemäßen Turms,
4: eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turms,
5: eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Turms,
6: eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Turms,
7: eine Innenansicht der Wandelemente zu 6,
8: eine räumliche Ansicht eines Grundelements einer weiteren alternativen Ausführungsform des Turms,
9: eine räumliche Ansicht der Errichtung eines Turms zu 8,
10: eine räumliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungsmittels,
11: eine Detailansicht zu 10,
12: eine fertig montierte Ansicht zu 10,
13: eine alternative Verbindungsmöglichkeit,
14: eine geschnittene Detailansicht zu 13,
15: eine alternative Verbindungsmöglichkeit,
16: eine alternative Verbindungsmöglichkeit,
17: eine Draufsicht zu 16,
18: ein Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung,
19: eine Seitenansicht einer beschichteten Turmwand,
20: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wandaufbaus,
21: eine Seitenansicht eines Adapters zum Befestigen einer Gondel mit einem erfindungsgemäßen Turm,
22: eine Draufsicht auf die Unterseite des Verbinders,
23: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adapters, und
24: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adapters.
1 zeigt eine Windkraftanlage 30, die aus einem Turm 31, der auf einem Fundament 32 steht, und einer Gondel 33, die über einen Adapter 35 mit dem Turm 31 verbunden ist, besteht. An der Gondel 33, die horizontal drehbar ausgeführt ist, ist ein Rotor 34 vorgesehen, der über Rotorblätter 36 verfügt, die in einer Nabe 37 mit der Gondel 33 verbunden sind.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen des Turms 31 dargelegt.
Gemäß 2 weist der Turm 31 eine Außenseite 38 auf. Der Turm 31 ist als Polygon ausgeführt. Vorliegend handelt es sich um ein Sechseck, andere Polygone wie Viereck, Fünfeck, Achteck, Zehneck oder Zwölfeck oder größer sind ebenfalls ohne Weiteres möglich. Gleiches gilt auch für einen kreisförmigen Querschnitt. Der Turm 31 gemäß 2 weist sechs Turmseiten 39 auf, die über ihre gesamte Seite konisch ausgeführt sind. Die Turmseiten 39 sind aus einzelnen Wandelementen 40 gebildet, die ggf. ein gekürztes Wandelement 41 an der Unterseite und 42 an der Oberseite aufweisen. In der Ausführungsform gemäß 2 sind die Wandelemente 40 als konisch zulaufendes Trapez ausgeführt, wobei die einzelnen Wandelemente aus verschiedenen Teilelementen zusammengesetzt sein können. Die Ausführungsform gemäß 2 weist einen helixförmigen Aufbau auf. Dieses ist aus 3 erkennbar, bei dem die sechs Seiten nebeneinander dargestellt sind. Die einzelnen Wandelemente 39 sind dabei von Seite zu Seite immer um ein Sechstel der Wandhöhe nach oben versetzt zueinander angeordnet, wobei die Dimensionen der einzelnen Wandelemente 40 dabei entsprechend dem konischen Zulauf der einzelnen Turmseiten 39 berücksichtigt wurde. Die sechs Wandelemente bilden dabei einen Helixabschnitt 43. Dieser Aufbau gewährleistet, dass das siebtfolgende Wandelement direkt auf das erste Wandelement obendrauf angeordnet wird und diese beiden Wandelemente stoßseitig aufeinander stehen. Sei anderen Polygonen ist der Versatz 1/n* Höhe Wandelement 40, wobei n die Anzahl der Polygonecken ist. Diese Anforderungen gelten auch für die Ausführungsformen des Turmaufbaus gemäß 4 und 5.
Gemäß der Ausführungsform von 4 weist der Turm 31 ebenfalls einen einfachen Helixaufbau auf. Die dargestellten Türme weisen wiederum sechs Seiten auf und jede Seite hat ein unteres und ein oberes Abschlusselement, ggf. als gekürztes Wandelement 41, 42. Die einzelnen Wandelemente dazwischen sind konisch zulaufend, wobei die untere und obere Stoßseite zwar parallel zueinander, aber in einem Winkel α gegenüber der Fundamentseite nach oben geneigt ausgeführt sind. Der Winkel α ist aber vorteilhafter Weise so gewählt, dass er 360° durch die Anzahl der Seiten entspricht, damit wiederum bei N-Seiten das N + 1 Wandelement wiederum auf dem ersten Wandelement eines Heli xabschnittes 43 angeordnet werden kann. Die unteren und oberen Seiten der Stöße des Wandelements 40 bilden dabei eine durchgehende Linie 56.
Auch die Ausführungsform gemäß 5 stellt eine einfache Helixanordnung dar, wobei sich die Ausführungsform von 5 zu der Ausführungsform von 4 dadurch unterscheidet, dass die Ober- und Unterseiten der Wandelemente 40 drei Abschnitte aufweisen, wobei es sich dabei um einen ersten ansteigenden Abschnitt 57, einen sich daran anschließenden horizontalen Abschnitt 58 und einem zweiten ansteigenden Abschnitt 59 handelt. Insgesamt bildet sich dadurch wiederum eine durchgehende Linie 56, deren Steigung sich, bezogen auf die einzelnen Wandelemente, jedoch ändert.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Turms 31. Der Aufbau dieses Turms umfasst eine Mehrfachhelix. Der Turm ist aufgebaut in Form eines Grundelements 53, das auf einem Fundament 32 aufsteht. Auf das Grundelement 53 werden Turmelemente 54 aufgestellt. Der Turm wird durch ein Abschlusselement 55 beendet, auf das dann die Gondel 33 oder der Adapter 35 angeordnet wird. Das Grundelement 53 weist eine Mehrzahl von gekürzten Wandelementen 41 auf. Die Anzahl der gekürzten Wandelemente 41 im Grundelement 53 gibt die Anzahl der miteinander verschraubten Helixstränge wieder. Sind sechs gekürzte Wandelemente 41 im Grundelement 43 angeordnet, bedeutet dies, dass sechs Helixschraubengänge ineinander verdreht wurden.
Bei der Darstellung gemäß 6 und 7 sind die Wandelemente 40 als zwei Dreiecke ausgeführt, die um einen Winkel zueinander entlang einer Linie 46 versetzt angeordnet sind. Die Linie 46 ist dabei als äußere Kante 46 ausgeführt. Die beiden Dreiecke bilden Teilflächen 44 und 45, wie dieses in 7 ersichtlich ist. Das Grundelement 53 ist in 8 dargestellt. In der aktuellen Ausführungsform gemäß 8 sind im Grundelement 53 zwölf gekürzte Wandelement 41 vorgesehen, so dass insgesamt zwölf Helixstränge miteinander verdreht sind. In der Ausführungsform gemäß 8 und 9 ist allerdings das Wandelement als Kreissegment 50 ausgeführt. Das Aufeinandersetzen und Verbinden der einzelnen Turmelemente 54 aufeinander bzw. auf das Grundelement 53 erfolgt aber unabhängig davon, ob die Wandelemente als geknicktes Element oder als Kreissegmentelement ausgeführt sind, gleich. Die einzelnen Turmelemente 54 werden entweder mit einer Zwischenebene 52 vormontiert, wie dieses in 9 dargestellt ist, auf das darunter liegende Turmelement 54 bzw. Grundelement 53 aufgesetzt, oder einzeln montiert.
Eine Art der Verbindung der einzelnen Wandelemente 40 zueinander ist dabei in 7 dargestellt. Die beiden sich im montierten Zustand berührenden Stoßflächen 47 werden mit einem Verbindungsmittel, bei Holzelementen beispielsweise Klebstoff, verbunden. Bei Stahlelementen bietet sich das Verschweißen der Stöße an. Zusätzlich können die Stoßflächen mit Aussparungen 48 versehen werden, die nicht über die gesamte Breite der Stoßfläche 47 vorgesehen sind, sondern vor einem Durchstoßen der Außenwandseite 38 enden. In 7 ist die Innenseite 51 der Turmwand dargestellt, so dass die Aussparungen 48 sichtbar sind. In die Aussparungen 48 werden Verbindungsmittel 49 eingesetzt und diese werden anschließend mit den Wandelementen 40 verbunden. Bei den Verbindungsmitteln 49 kann es sich dabei um Dübel oder Metallplatten bzw. Bleche handeln. Das Verbinden erfolgt beispielsweise mit Klebstoff, das in die Aussparungen 48 eingespritzt wird. Anschließend können zusätzlich die Außenflächen der Aussparung, beispielsweise mit Klebeband oder dgl., abgedeckt werden. Die in 7 dargestellten Verbindungsmöglichkeiten, wie Verkleben der Stöße und Vorsehen von Aussparungen und das Einsetzen von Verbindungsmitteln, ist dabei allerdings nicht auf die Mehrfachhelixausführungsform beschränkt. Solche Ausführungsformen lassen sich auch bei den Einfachhelixformen, wie sie in 2 bis 5 dargestellt sind, verwenden.
Nachfolgend werden in den 10 bis 17 mehrere Verbindungsmöglichkeiten der Wandelemente zueinander dargestellt.
Die Verbindung der Wandelemente 40 miteinander kann auf verschiedene Art und Weisen erfolgen. Dabei sind jeweils Aussparungen 48 vorgesehen, in die Verbindungsmittel 49 eingesetzt werden. Diese Verbindungsmittel werden dann mit den Wandelementen, beispielsweise durch Verkleben oder dgl., verbunden, um eine haltende Wirkverbindung zu erzeugen. Diese Wirkverbindung kann dann Scherbewegungen und dgl. bzw. die dadurch resultierenden Belastungen aufnehmen. Eine weitere Variante ist in 10 dargestellt, dabei sind in den Wandelementen 40 dreieckige bzw. keilförmige Aussparungen 48 vorgesehen. Auf den Stoßflächen 47 der Wandelemente 40 kann Klebstoff aufgebracht werden. Gleiches gilt für die Flächen 64 der Aussparungen 48. Das Verbindungsmittel 49 ist als rautenförmiger Quader in Form eines Dübels 61 vorgesehen. Wird als Material für die Wandelemente 40 Holz verwendet, so handelt es sich auch bei den Dübeln 61 um Holzdübel. Diese Dübel 61 können entweder nach Aufsetzen der Wandelemente 40 auf die Stoßflächen 47 in die Aussparungen 48 eingesetzt werden, oder die Dübel 61 werden in die Aussparung 48 des bereits montierten Wandelements 40 eingesetzt und das darüber liegende Wandelement wird mit den dort vorgesehenen Aussparungen auf den Dübel 61 aufgesetzt und dann insgesamt auf die Stoßfläche 47 angeordnet und mittels Ver klebung oder ähnlichen Verbindungsverfahren arretiert. Das Verkleben ist in 11 als Kleber 60 dargestellt. Eine weitergehende Darstellung der Holzdübel 61 ist in 12 dargestellt.
Die 13 und 14 zeigen die bereits für 7 angerissene Verbindungsform der Blechelemente in Schlitzen. In der Ausführungsform gemäß 13 sind in den Wandelementen 40 Aussparungen 48 in Form von Schlitzen vorgesehen, die in die Stoßfläche 47 eingelassen sind, allerdings nicht voll bis zur von der Innenseite 51 bis zur Außenseite 38 durchgehend sind, sondern es verbleibt ein Restwandelement 65. In die Schlitze 48 werden Lochbleche 62 eingesetzt. Auf die Stoßflächen 47 wird wiederum Klebstoff aufgebracht und das nächste Wandelement 40 wird mit seiner Aussparung 48 auf die Wand auf die Lochbleche 62 aufgesetzt. Alternativ können auch wiederum die Wandelemente aufeinander gesetzt werden und die Lochbleche werden in die dann vorhandenen Aussparungen 48 eingesetzt und, wie in 14 dargestellt, mit Kleber 60 verklebt. Anschließend kann die Stirnfläche der Lochbleche wiederum mit einem Klebeband oder anderen geeigneten Abdeckmitteln überdeckt werden. Dieses dient u. a. auch als Korrosionsschutz.
Eine weitere Ausführungsform der Verbindungsmöglichkeit ist in 15 dargestellt. Dabei sind die Stoßflächen entlang der Fläche mit Aussparungen 48 in Form von Nuten 63 parallel zur Außenseite 38 bzw. Innenseite 51 des Wandelements 40 versehen. In diese Nuten 63 werden Federn 64 als Verbindungsmittel 49 eingesetzt. Das Befestigen der Federn 63 in den Nuten 64 erfolgt mittels Kleber 60. Die Nuten 64 des dann darauf anzuordnenden Wandelements 40 werden auf die Federn 63 aufgesetzt. Eine weitere Ausführungsform hierzu ist in den 16 und 17 dargestellt. Hier sind ebenfalls in den Stoßflächen 47 der Wandelemente 40 Aussparungen 48 in Form eines parallel zur Außenseite 38 bzw. Innenseite 51 des Wandelements 40 verlaufenden Schlitzes vorgesehen. In die Schlitze 48 werden längliche Bleche 66 als Verbindungsmittel 49 eingesetzt und ebenfalls miteinander verklebt. Eine Draufsicht auf die Stoßflächen 47 der Wandelement 40 mit eingesetzten Blechen 66 zeigt 17.
In 18 ist das Aufbringen einer Beschichtung 69 auf ein Wandelement 40 dargestellt. Dafür ist eine Klebevorrichtung 67 vorgesehen, die den Kleber 60 auf die Turmaußenseite 38 des Wandelements 40 aufsprüht. Nach dem Aufsprühen wird direkt die Beschichtung 69 aufgebracht, die als Rolle 68 vorgesehen wird. Die Beschichtung 69 wird von der Rolle 68 auf der mit Kleber benetzten Oberfläche abgerollt und damit auf die Oberfläche des Wandelements 40 aufgebracht. Das Aufbringen kann nach der Errichtung des Turmes 31 auf die einzelnen Turmseiten 39 erfolgen. Alternativ kann vor Errichtung eines einzelnen Wandelements jedes einzelne Wandelement direkt beschichtet werden, oder die Beschichtungen erfolgen nachdem das einzelne Wandelement am Turm angebracht wurde, sodass die Beschichtung der Wandelemente im montierten Zustand einzeln erfolgt. Nach Aufbringen der Beschichtung 39 werden die Stöße der Beschichtung (nicht dargestellt) miteinander verbunden, sodass eine durchgehende, gesamte Umhüllung des Turmes 31 durch die Beschichtung 69 entsteht. Der fertig beschichtete Zustand ist in 19 dargestellt.
20 zeigt dann anschließend den Betriebzustand der Windkraftanlage 30 und das dort herrschende Dampfdruckgefälle, dargestellt in Form der Feuchtigkeitsbewegung 71 und dem Abtransport der Feuchtigkeit durch die Wärmeabfuhr 72. Die Beschichtung 69 weist eine geringere Dampfdurchlässigkeit als das Material des Wandelements 40 auf. Dieses ist insbesondere bei dem Einsatz von Holz notwendig, weil dadurch gewährleistet wird, dass eventuell durch die Beschichtung 69 hindurchtretende Feuchtigkeit aus dem Übergangsbereich Beschichtung zu Holz und auch aus der Holzkonstruktion als solches abgeführt wird. Durch die Wärmeabfuhr 72 werden die Klimabedingungen innerhalb des Turmes so beeinflusst, dass ein Wasserdampfgefälle von außen nach innen besteht. Die sich an der Oberfläche der Innenseite 51 des Turmes 31 sammelnde Feuchtigkeit, die durch das Wandelement 40 hindurchgetreten ist, wird von der aufsteigenden Wärme mitgenommen und von dieser aus dem Turm 31 entfernt. Der dabei entstehende Wasserdampf steigt auf und entweicht aus dem Turm. Alternativ bzw. zusätzlich kann auch eine Absaugung des Wasserdampfes vorgesehen werden. Es herrscht somit ein Temperaturgefälle dergestalt, dass die Außentemperatur niedriger ist als die Temperatur im Inneren des Turmes 31.
Da die Anschlüsse für Gondeln 33 in Bezug auf die Türme 31 im Wesentlichen kreissegmentförmig ausgeführt sind, wird ein erfindungsgemäßer Adapter 35 vorgeschlagen, der einen Übergang des polygonalen Turmes 31 auf den kreissegmentförmigen Anschluss der Gondel 33 ermöglicht. Hierfür ist eine Seitenwand 76 vorgesehen, an deren unteren Ende ein Flansch 73 vorgesehen ist, der Bohrungen 74 aufweist. Der Flansch 73 ist mittig mit einer Öffnung 75 versehen. Der Flansch 73 dient dazu, auf die polygonale Stoßfläche 47 des obersten Abschnittes des Turmes 31 aufgesetzt zu werden und durch die Bohrungen 74 mit dem Turm verbunden zu werden. Am oberen Abschnitt der Seitenwand 46 sind Anschlussbereiche 74 für die Gondel 33 vorgesehen. Gegebenenfalls kann, um eine bessere Tragfähigkeit der Seitenwand 76 zu erreichen, ein verstärkter Abschnitt 78 auf der Seitenwand 76 vorgesehen werden.

30: Windkraftanlage
31: Turm
32: Fundament
33: Gondel
34: Rotor
35: Adapter
36: Rotorblatt
37: Narbe
38: Turmaußenseite
39: Turmseite
40: Wandelement
41: gekürztes Wandelement
42: gekürztes Wandelement
43: Helixabschnitt
44: Teilfläche
45: Teilfläche
46: Kante
47: Stoßfläche
48: Aussparung
49: Verbindungsmittel
50: Kreisabschnitt
51: Turminnenseite
52: Zwischenebene
53: Grundelement
54: Turmelement
55: Abschlusselement
56: durchgehende Linie
57: ansteigender Abschnitt
58: horizontaler Abschnitt
59: ansteigender Abschnitt
60: Kleber
61: Bügel
62: Lochblech
63: Nut
64: Feder
65: Restbereich
66: Blech
67: Klebevorrichtung
68: Rolle
69: Beschichtung
70: Wärmeabfuhr
71: Feuchtigkeitsbewegung
72: Wärmeabfuhr
73: Flansch
74: Bohrung
75: Öffnung
76: Seitenwand
77: Gondelanschluss
78: verstärkter Abschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2003/069099 A [0003]
- DE 102007006652 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Errichtung eines Turms für eine Windkraftanlage, bei dem auf die äußere Oberfläche des Turms wenigstens teilweise eine Beschichtung aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung so aufgebracht ist, dass die Beschichtung Zugbelastungen aufnimmt, die auf die äußere Oberfläche des Turms wirken, und dass die Beschichtung die äußere Oberfläche des Turms gegen von außen auf die Oberfläche einwirkende Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, abdichtet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Beschichtung der beschichtete Abschnitt des Turms vollflächig umhüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtung ein Schichtstoff, eine Folie, eine Platte, ein Gewebe und/oder ein Textil aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtung um einen Kunststoff, bevorzugt aus Polypropylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyester, Polycarbonat oder Polyethylen handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung nach Errichtung des Turms aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung während der Errichtung des Turms aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung vor der Errichtung des Turms, bevorzugt vor Ort, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einzelnen Abschnitten hergestellt wird, die nach dem Aufbringen miteinander verbunden werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung direkt auf die Bestandteile des Turms aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen durch Kleben erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm wenigstens teilweise aus Stahl, Beton, insbesondere Stahlbeton, und/oder Holz errichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Holz um Brettsperrholz und/oder Holzverbundwerkstoffe handelt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine geringere Dampfdurchlässigkeit als das Holz aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Turms Wärme erzeugt wird, wobei bevorzugt die Wärme durch die im Turm angeordnete Leistungselektronik erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur des Turms wenigstens teilweise aus Materialien errichtet wird, die für den Außeneinsatz nicht geeignet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm aus einzelnen Bestandteilen vor Ort zusammengesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den einzelnen Bestandteilen um Flächenelemente handelt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile in einer Helix montiert werden.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einfachhelix oder eine Mehrfachhelix vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Stoßseiten der Bestandteile der Helix eine durchgehende Linie oder eine Stufung aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile in den Stößen mit Schlitzen versehen werden, die quer zur Stoßrichtung und/oder längs zur Stoßrichtung angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schlitze Verbindungsmittel, bevorzugt Metallbleche, besonders bevorzugt Lochbleche, eingebracht, bevorzugt verklebt, werden.
Turm für eine Windkraftanlage mit einer Beschichtung auf der Oberfläche der Außenseite des Turms, die wenigstens einen Teil der auf die Oberfläche des Turms wirkende Zugbelastung aufnimmt und die Oberfläche der Außenseite des Turms gegen die von außen auf die Oberfläche einwirkenden Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, abdichtet.
Turm nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf die Oberfläche der Außenseite des Turms wenigstens teilweise vollflächig aufgebracht ist.
Turm nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtung um einen Schichtstoff, eine Folie, ein Gewebe, eine Platte und/oder ein Textil handelt.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Beschichtung um einen Kunststoff, eine Kunststoffplatte, ein Gewebe und/oder ein Textil aus Kunststoff handelt, die bevorzugt aus Polypropylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polyester, Polycarbonat oder Polyethylen hergestellt sind.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung wenigstens teilweise auf die Turmoberfläche aufgeklebt ist.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einzelnen Abschnitten besteht, die miteinander verbunden sind, bevorzugt verklebt oder verschweißt.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm wenigstens teilweise aus Stahl, Beton, insbesondere Stahlbeton, und/oder Holz errichtet ist.
Turm nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Holz um Brettsperrholz und/oder Holzverbundwerkstoff handelt.
Turm nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung bei Holz eine geringere Dampfdurchlässigkeit als das Holz aufweist.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Turms ein Wärmeerzeuger angeordnet ist, wobei es sich bevorzugt um die Leistungselektronik einer Windkraftanlage handelt.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur des Turms zumindest teilweise aus Materialien errichtet ist, die für den Außeneinsatz nicht geeignet sind.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm aus einzelnen Bestandteilen vor Ort zusammengesetzt ist.
Turm nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den einzelnen Bestandteilen um Flachelemente handelt.
Turm nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile zu einer Helix zusammengesetzt sind.
Turm nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestandteile zu einer Einfachhelix oder einer Mehrfachhelix zusammengesetzt sind.
Turm nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen Stoßseiten der einzelnen Bestandteile eine durchgehende Linie und/oder eine Stufung aufweisen.
Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile in den Stößen Schlitze aufweisen, die quer zur Stoßrichtung und/oder längs zur Stoßrichtung angeordnet sind.
Turm nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass in den Schlitzen Verbindungsmittel, bevorzugt Metallbleche, besonders bevorzugt Lochbleche, angeordnet, bevorzugt verklebt, sind.
Windkraftanlage mit einem Turm nach einem der Ansprüche 23 bis 40.