-
STAND DER TECHNIK
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zur Errichtung von Windkraftanlagen.
-
Die Türme von Windkraftanlagen (im Folgenden auch als WKA abgekürzt) werden im Stand der Technik häufig aus vorgefertigten Teilen zusammengesetzt und mittels großer mobiler Autokräne am Standort der Windkraftanlage aufgebaut. Für kleinere Windkraftanlagen mit relativ geringen Turmhöhen von beispielsweise 50 Metern ist die Verwendung eines mobilen Autokranes noch in den vielen Fällen geeignet.
-
Windkraftanlagen im Megawattbereich haben jedoch Turmhöhen von 80 bis über 100 m. In derartigen Höhen operierende Autokräne stehen nur in sehr begrenzter Zahl zur Verfügung und sind meist in Ballungszentren stationiert. Zum Aufbau von Windkraftanlagen in den bevorzugten ländlichen Regionen müssen daher sehr lange und teure Anfahrten in Kauf genommen werden. Derartige Autokräne verlangen auch nach befestigten Zufahrtswegen, die, wenn nicht vorhanden, zu hohen Kosten erstellt werden müssen.
-
Die deutsche Offenlegungsschrift
DE 19741988 A1 schlägt daher vor, ein Verfahren zum Aufbau einer Windkraftanlage und einen Kran zu dessen Durchführung zu schaffen, das einen Aufbau der Windkraftanlage unabhängig vom Vorhandensein eines Autokranes mit einer der Turmhöhe entsprechenden Auslegerlänge ermöglicht, bei welchem ein Krangestell mit einem Ausleger zum jeweils obersten, bereits montierten Turmsegment verfahren und in einer bestimmten Höhe an diesem festgelegt wird und das jeweils als nächstes zu montierende Element mit Hilfe des das oberste Turmsegment bzw. die Gondel übergreifenden Kranauslegers auf der dem Krangestell gegenüberliegenden Seite der Turmsegmente hochgezogen und anschließend montiert wird.
-
Zur Durchführung dieses vorbekannten Verfahrens ist kein großer und schwerer Autokran mit einem sehr langen Ausleger mehr notwendig, sondern es kommt ein vergleichsweise kleiner Kran zum Einsatz, der die bereits montierten Segmente des Turmes der Windkraftanlage zur Abstützung verwendet. Das geringe Eigengewicht des Krans erlaubt es, diesen mit einem vergleichsweise leichten, geländegängigen Lastkraftwagen zur Baustelle zu transportieren, ohne dass in besonderem Maße befestigte Zufahrtswege erforderlich wären. Das Aufstellen des ersten Turmsegmentes kann dabei durch einen kleinen, geländegängigen Autokran oder mit Hilfe eines Gerüstes erfolgen.
-
Da auf die Anmietung der sehr teuren Autokräne verzichtet werden kann und eine Befestigung der Zufahrtswege entfallen kann, werden die Kosten für den Aufbau der Windkraftanlage erheblich gesenkt. Auch für eine Montage von Windkraftanlagen auf See in Windparks vor der Küste und in schwer zugänglichen Gebirgsregionen ist ein solches Vorgehen beim Aufbau der Windkraftanlage von Vorteil.
-
Allerdings ist der gerätetechnische Aufwand immer noch beträchtlich und die Montage ist für das Baupersonal gefährlich und windanfällig. Als ein weiterer Nachteil tritt hinzu, dass dieses Verfahren nicht für sehr schwere Lasten geeignet ist, das Maschinenhaus von modernen, größer ausgelegten Windkraftanlagen jedoch ein Gewicht von über 50 t hat, so dass dieses Verfahren nicht mehr zum Einsatz kommen kann.
-
Zur Verminderung des organisatorischen und gerätetechnischen Aufwands und andererseits zur Verminderung der Wetterabhängigkeit bei der Montage des Turmes, bei der schwere Lasten, z. B. die Gondel der Windkraftanlage, oder große und empfindliche Lasten – z. B. ein Rotorblatt – unter Umständen sehr starken Windböen ausgesetzt sein können und zu Bruch gehen können, schlägt die
DE 10 2009 000 963 A1 vor, ein Fördermittel an einer Zahnstange oder einem Gleis an der Außenseite des Turmstumpfes zu befestigen, und dieses als Transportmittel für die auf die Stumpfspitze jeweils neu aufzusetzenden Teile zu verwenden. Der Nachteil hiervon ist jedoch zum Einen, dass dieses Verfahren ebenso wenig für sehr schwere Lasten von 50 t und mehr geeignet ist, und zum Anderen, dass die Zahnstangen eines solchen Fördermittels separat hergestellt und mit den vorgefertigten Einzelsegmenten des Turms bereits werkseitig zuverlässig verbunden werden müssen. Dies erhöht die Kosten der Segmente.
-
Mit solchen Verfahren können Windkraftanlagen im Flachland und sogar in Meeresgebieten errichtet werden, solange die in die Höhe zu transportierenden Einzellasten nicht schwerer wiegen als etwa 30 t.
-
Mit dem weiter fortschreitenden Ausbau der Windenergie als regenerative Energiequelle, vor allem in Deutschland, wird es jedoch zunehmend wichtig, den Strom dort regenerativ zu erzeugen, wo er auch verbraucht wird. Eine solche „verbrauchernahe” Stromerzeugung hat den Vorteil, dass die Kosten für den Transport der elektrischen Energie über weite Strecken hinweg entfallen und stattdessen nur kurze Transportwege und entsprechend kurze Stromleitungen notwendig wären. Häufig sind jedoch geografische Regionen, die einen relativ hohen Strombedarf besitzen, auch relativ dicht besiedelt. Daher werden naturgemäß dort nur wenige Standorte für Windkraftanlagen in Frage kommen.
-
Dabei ist die politische Weichenstellung zumindest in Deutschland zumindest länderweise bereits vollzogen:
Das Bundesland Hessen beispielsweise hat beschlossen, die prinzipiell genehmigungsfähigen Flächen, an denen eine Windkraftanlage gebaut werden könnte, von 0,5 der Landesfläche auf insgesamt 2 der Landesfläche auszudehnen. Im Binnenland, wie in Hessen, werden dann allerdings die hochgelegenen, oder die windexponierten Stellen bereits knapp, zumal bei der Planung und Genehmigung einer Windkraftanlage oder eines Anlagenparks eben noch andere Interessen zu berücksichtigen sind.
-
Erschwerend tritt hinzu, dass beispielsweise in Hessen, aber auch in vielen anderen Bundesländern Deutschlands, ebenso wie in anderen geografischen Regionen fernab der Meeresküste, die hochgelegenen, windexponierten Stellen, oft bewaldet sind.
-
Eine Windkraftanlage in einem Waldgebiet aufzustellen, trifft jedoch noch auf weitere technische und ökologische Schwierigkeiten, denn die Versorgungswege durch das Waldgebiet hindurch zu einem geplanten Windkraftanlagenstandort sind häufig für die großen und schweren Lkws oder Mobilkräne viel zu klein oder zu wenig befestigt. Es gibt zu scharfe Kurven bei bereits angelegten Waldwegen, insbesondere bei bergiger Topografie, und in ganz nachteiliger Weise müsste man den Turm einer Windkraftanlage noch einmal um circa die Länge einer durchschnittlichen Baumhöhe von 20–30 Metern verlängern, um den gleichen Wind ”einzufangen”, relativ zu einem Referenzstandort, dessen Umgebung über große Flächen hinweg unbewaldet ist, denn im Inneren eines Waldgebietes herrscht faktisch immer Windstille. Der typische Windgradient fängt praktisch erst über den Baumwipfeln an. Der Rauheitsfaktor für die vom Wind beaufschlagte „Wipfelfläche” liegt bei etwa 0,8, einem Wert, der dem für Großstädte fast gleichkommt und als sehr nachteilhaft gilt. Dies kann nur durch noch höhere Türme und Nabenhöhen der WKA ausgeglichen werden.
-
Wenn aber nun ein Turm noch einmal um eine mittlere Baumhöhe von 20–30 Metern höher geplant und ausgelegt sein muss, als eine vergleichbare Windkraftanlage, die in unbewaldetem Gelände steht, so ist dies ein gravierender Standortnachteil, den man im Stand der Technik kaum ausgleichen kann, denn die einzelnen Bauteilsegmente, aus denen der dann noch höhere und breitere Turm besteht, sind bei einer solchen Auslegung noch größer. Diese noch größeren Bauteile kann man dann umso schwieriger über die weiter oben genannten, oft nur schmal ausgebauten Waldwege hinweg transportieren. Häufig wäre dann ein extremer Ausbau der Zufahrtswege erforderlich, was die Kosten für die Windkraftanlage in die Höhe treibt. Dies dürfte der Grund sein, warum es im Stand der Technik kaum Veröffentlichungen über den Bau von Windkraftanlagen in Waldgebieten gibt.
-
Erschwerend tritt zur Errichtung von Windkraftanlagen in Waldgebieten hinzu, dass die für die Errichtung großer Windkraftanlagen notwendigen Mobilkräne eine sehr große Fläche benötigen, um rangieren zu können und den Aufbau der Windkraftanlage durchführen zu können. Ein großer Mobilkran für eine Turmlänge von 100 Metern benötigt nämlich eine Rangierfläche von circa 5.000 Quadratmetern. Dies entspricht einem Rechteck von 50 × 100 Metern Kantenlänge.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht von oben auf ein Waldgebiet, das um das Fundament einer Windkraftanlage herum eine relativ große, abzuholzende Fläche aufweist, die gemäß Stand der Technik für den Bau von Windkraftanlagen in unbewaldeter Gegend notwendig wäre, wenn ein üblicher Mobilkran zum Einsatz käme.
-
Zu dem Thema „Wind im Wald” gibt es eine Veröffentlichung im Internet, abrufbar am 9.5.2012 unter: „http://www.nahessen.de/downloads/11n80162windenergieanlagenbauundbetrieb.pdf
-
Zwar werden dort als Vorteile für Waldstandorte unter Anderem eine „gedämpfte Sichtbarkeit der Anlagen”, ein „geringes Konfliktpotential hinsichtlich Schall und Schatten” genannt, aber es wird kein Konzept genannt, wie man die vorgenannten speziellen Probleme des Binnenlandes mit verhältnismäßig niedrigen Windgeschwindigkeiten und die speziellen waldtypischen Probleme vorteilhaft lösen kann, ohne dass der Waldstandort zum echten Standortnachteil wird.
-
Der in diesem Stand der Technik verwendete Mobilkran benötigt eine Fläche von circa 5000 bis ca. 8000 Quadratmetern, die abgeholzt werden muss, und die planiert, nivelliert und verdichtet werden muss, damit der Einsatz des Mobilkrans einschließlich Rangiervorgängen möglich ist. Die große, dafür abzuholzende Fläche 14 fällt sofort nachteilhaft ins Auge, zumal das eigentliche Fundament 12 der Windkraftanlage eine deutlich geringere Fläche besitzt.
-
Rechnet man damit, dass ein Baum innerhalb eines relativ dicht bewaldeten Gebietes eine Grundfläche einnimmt von etwa 10 m2, bedeutet dies, dass bei der Verwendung einer im Stand der Technik bekannten Errichtungsmethode eine Anzahl von 500 Bäumen abgeholzt werden müssten. Nach Fertigstellung der Windkraftanlage müsste diese Fläche weiter für erneute Einsätze eines Mobilkrans anlässlich von Wartungs- oder Reparaturarbeiten jedenfalls in planiertem, unbepflanzten Zustand erhalten werden. Dies ist mit fortgeschrittenen, ökologischen Aspekten des Naturschutzes kaum oder gar nicht vereinbar. Abgesehen davon dürfte es nur in den allerwenigstens Fällen möglich sein, bereits bestehende Zufahrtswege durch das Waldgebiet, wie hier mit Bezugszeichen 40 gekennzeichnet, zu nutzen, ohne diese signifikant ausbauen zu müssen, denn Mobilkräne sind für normale Waldwege viel zu groß und viel zu schwer.
-
Man möchte jedoch vor allem dringend das Abholzen einer so großen Fläche pro Windkraftanlage vermeiden, was gerade bei den ökonomisch sinnvollen Windparks umso wichtiger ist. Daher kommen prinzipiell nur Verfahren zum Errichten einer Windkraftanlage in Waldgebieten in Frage, die ohne derartig große Mobilkräne auskommen, beispielsweise die Verfahren gemäß der oben zitierten Offenlegungsschriften
DE 19741988 A1 oder
DE 10 2009 000 963 A1 , die eine Art „Hilfskran” verwenden, um am noch unfertigen Stumpf des Turmes der Windkraftanlage hochzufahren und das jeweils neue Turmelement oben auf dem Stumpf ansetzen zu können. Dies wäre prinzipiell möglich, doch setzt ein solches Errichtungsverfahren vom Stand der Technik voraus, dass die einzelnen, vorgefertigten Turmsegmente vor dem Aufbau des Turms durch das Waldgebiet
10 transportiert worden sind. Da nun aber, wie zuvor ausgeführt, der Turm noch einmal um circa 30 Meter höher sein muss, um erst einmal über die Baumwipfel hinweg zu kommen, und da darüber hinaus im Binnenland sowieso die Notwendigkeit von höheren Türmen erforderlich ist, weil die Windgeschwindigkeiten im Allgemeinen niedriger sind als an der Küste oder auf dem Meer, scheitert der Einsatz eines Errichtungsverfahrens gemäß der oben genannten beiden deutschen Offenlegungsschriften bereits am Transport der zu großen Turmsegmente durch das Waldgebiet. Schließlich müssen Turmhöhen von 160 Metern realisiert werden, damit die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage in einem Waldgebiet gegeben ist. Das unterste Turmsegment hätte dann einen Durchmesser von etwa 10 m. Auch die Einzellasten von Maschinenhaus und Welle sind zu groß, um ein solches, aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren anwenden zu können.
-
Hier gibt es im Stand der Technik kein brauchbares Errichtungsverfahren für eine derartige Windkraftanlage mit den derartig geschilderten, binnenland- und waldtypischen Randbedingungen.
-
Hinzu tritt die allgemeine Tendenz, dass die Wirtschaftlichkeit einer Windkraftanlage mit zunehmender Nabenhöhe über Grund deutlich steigt, nämlich um etwa 0,5% mehr Ertrag pro Meterzuwachs bei der Nabenhöhe. Dies verschärft aber die vorgenannten Probleme, wenn die Windkraftanlage im Waldgebiet errichtet werden soll, denn die Dimensionen und die Masse der Einzelteile einer WKA nimmt mit zunehmender Leistung deutlich zu.
-
Daher hat man im Stand der Technik bisher von der Errichtung von Windkraftanlagen in Waldgebieten weitgehend abgesehen, und bei einer wettbewerbsgerechten Planung im mittlerweile verschärften Wettbewerb steht man vor fast unüberwindbaren Hindernissen, gerade weil die Gesamtkosten für die Windkraftanlage einschließlich ihrer Errichtung niedrig gehalten werden müssen.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren zu schaffen zum naturschonenden Errichten von Windkraftanlagen mit relativ hohen Türmen in einem Waldgebiet.
-
VORTEILE DER ERFINDUNG
-
Der Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 löst diese Aufgabe.
-
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
-
Die erfindungsgemäße Lösung macht von der Grundidee Gebrauch, dass zumindest die sehr großen, schwer zu transportierenden Segmentteile des Turms der Windkraftanlage mit Ortbeton hergestellt werden. Der Beton wird als so genannter Transportbeton dabei in relativ kleinen Lkw an den Standort transportiert. Hierfür müssen die Zufahrtswege durch das Waldgebiet häufig gar nicht oder nur in geringfügiger Weise ausgebaut werden, da man im Wesentlichen auf einen häufigen Transport ganz schwerer Lasten verzichten kann. Die meisten Waldwege sind für entsprechende Achslasten für den Holztransport ausgebaut. Somit werden sie durch den Betontransport nicht übermäßig belastet. Bei Bedarf können die Betontransport-LKW auch nur partiell beladen werden, um die Achslast zu senken und die Wege zu schonen.
-
Dabei wird ein stationärer Kran verwendet, der in bevorzugter Weise auf dem ohnehin herzustellenden Fundament des Turms verankert und aufgestellt wird. Unter „stationärer Kran” werden alle Kräne außer Autokränen verstanden, die im Gegensatz dazu mobil sind. Dies verringert die abzuholzende Fläche erheblich im Vergleich zur herkömmlichen Verwendung eines Mobilkranes.
-
Wenn ein sogenannter Gittermastkran verwendet wird, der „selbstkletternd” im Sinne von „selbsthochbauend” ausgeführt ist, dann kann der Aufbau des Kranes auch extrem platzsparend erfolgen.
-
Wenn sich der Kran während der Errichtung des Turms oder der Montage der Gondel und der Rotorblätter an dem bereits gebauten Turmsockel bzw. Turm abstützt, so kann ein relativ leichter Kran verwendet werden.
-
Mit „Ortbeton” wird (laut Wikipedia) Beton bezeichnet, der vor Ort auf der Baustelle verarbeitet wird und dort, meist in einer Schalung, abbindet, im Gegensatz zu Betonfertigteilen, die in erhärtetem Zustand direkt verbaut werden. Ortbeton wird entweder als Transportbeton auf die Baustelle geliefert oder dort als Baustellenbeton hergestellt.
-
Die Schalung für einen Abschnitt des Turms wird dabei am Turm mittels des fest im Fundament verankerten Krans hochgezogen. Der Beton wird mit einem Betonsilo in die Höhe befördert und in die Schalung verbracht.
-
Nach dem Einfüllen in die Schalungen wird der Ortbeton verdichtet, wobei eingeschlossene Luftblasen mit Rüttelmaschinen, vorzugsweise einem geeigneten Innenrüttlergerät, entfernt werden.
-
In vorteilhafter Weise wird zumindest der unterste Teil des Turmes mit relativ großem Durchmesser auf diese Weise hergestellt. Die weiter oben liegenden, schlankeren Teile des Turms können optional auch als Stahlteile angeliefert werden und können, sofern es die Zufahrtswege durch den Wald zulassen, wie im Stand der Technik bekannt auf die Spitze des Turmstumpfs nacheinander aufgesetzt werden.
-
Der stationär verankerte Kran kann nach Fertigstellung des Turms vorzugsweise auch für die Montage der Gondel und der Rotorblätter verwendet werden.
-
Der Triebstrang einer Windkraftanlage und das Maschinenhaus sind komplexe, schwere Baugruppen. Der Triebstrang bei getriebelosen WKA besteht im Wesentlichen aus einer Welle und einem Generator, der meist auf der Welle sitzt. Sonst besteht der Triebstrang aus Welle, Getriebe und Generator.
-
Nur das Maschinenhaus und der Triebstrang der Windkraftanlage evtl. mit integriertem Generator müssen dann jeweils mittels eines oder mehrerer Schwertransportfahrzeuge über die Zufahrtswege an die Baustelle transportiert werden. Bei größeren Windenergieanlagen wiegen diese beiden Baugruppen jeweils um 50 Tonnen. Dabei können Tieflader-LKW verwendet werden, die eine große Anzahl von Achsen aufweisen, um die Zufahrtswege durch den Wald zu schonen. Erfindungsgemäß kann daher die Anzahl von Schwertransporten mit einem Gesamtgewicht von über 60–70 Tonnen auf zwei begrenzt werden. Dies trägt erheblich zur Schonung der Waldwege bei, denn diese werden vor allem dann zerstört oder schwer beschädigt, wenn die Anzahl der Schwertransporte größer ist, wie beispielsweise bei der Verwendung eines Mobilkranes, für den alleine bereits eine Anzahl von 20 Schwertransporten notwendig wäre. Sollte die Nabe der Windkraftanlage auch besonders schwer sein, so ergeben sich erfindungsgemäß nur drei Schwertransporte.
-
Dies gilt, solange Maschinenhaus und Triebstrang nicht in einer Mehrzahl von leichteren Einzelteilen antransportiert und auf der Baustelle montiert werden. In diesem Falle mindert sich die Anzahl der Schwertransporte entsprechend.
-
Einem speziellen Aspekt der vorliegenden Erfindung folgend werden die Turmsegmente mit besonders großem Durchmesser mittels Ortbeton und Schalung vor Ort hergestellt. Da der Turm einer Windkraftanlage mit der Höhe einen immer geringeren Durchmesser besitzt, wird erfindungsgemäß auch vorgeschlagen, dass ab einer bestimmten Höhe, ab der vorgefertigte Segmente klein genug sind, um über die Waldwege transportiert werden zu können, der Rest des Turms wieder in Fertigteilen, und bevorzugt in Stahlbauteilen hergestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass vorgefertigte Serienbauteile verwendet werden können, was die Gesamtkosten der Windkraftanlage senkt.
-
ZEICHNUNGEN
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
1 zeigt eine schematische Ansicht von oben auf ein Waldgebiet, das um das Fundament einer Windkraftanlage herum eine relativ große, abzuholzende Fläche aufweist, die gemäß Stand der Technik für den Bau von Windkraftanlagen in unbewaldeter Gegend notwendig wäre, wenn ein üblicher Mobilkran zum Einsatz käme.
-
2 zeigt in einer gleichen, schematischen Ansicht den deutlich verringerten Flächenbedarf, der gemäß Anwendung der vorliegenden Erfindung im Wald abgeholzt werden müsste, wenn die Windkraftanlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren errichtet werden würde.
-
3 zeigt eine schematische Seitenansicht auf eine erfindungsgemäß in einem Waldgebiet errichtete Windkraftanlage, in einer Variante eines erfindungsgemäß errichteten Turms, bei dem ein unterer Teil mit Ortbeton und ein oberer Teil mit vorgefertigten Turmsegmenten errichtet worden ist.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
-
2 zeigt in einer gleichen, schematischen Ansicht wie in 1 den deutlich verringerten Flächenbedarf einer Fläche, die gemäß Anwendung der vorliegenden Erfindung im Wald abgeholzt werden müsste, wenn die Windkraftanlage mit dem erfindungsgemäßen Verfahren errichtet werden würde. Hier ist der Flächenverbrauch deutlich niedriger. Er ist im Wesentlichen auf die Fläche des Fundaments 12 für die Windkraftanlage selbst einschließlich eines dieses umgebenden Streifens 15 von etwa 5 Metern Breite begrenzt.
-
Ausführungsbeispiele für die Errichtung einer Windkraftanlage gemäß bevorzugtem Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem Waldgebiet:
-
Variante 1:
-
- a) Zunächst wird ein Zufahrtsweg 40 zur geplanten Fundamentfläche des Turms der Windkraftanlage gebaut. Dieser Zufahrtsweg zweigt in den meisten Fällen sicherlich von einem bestehenden Zufahrtsweg im Waldgebiet oder außerhalb dessen ab. Bei einer Neuerstellung dieses Zufahrtsweges sollte darauf geachtet werden, dass möglichst wenige Kurven vorhanden sind, und wenn, dann sollten diese Kurven möglichst so große Radien besitzen, dass lange Bauteile, wie etwa ein Rotorblatt, der zu errichtenden Windkraftanlage um die Kurve herum gefahren werden kann, ohne dass weitere Bäume gefällt werden müssen.
- b) In einem weiteren Schritt wird die Waldfläche abgeholzt, die zur Errichtung eines Fundamentes für die Windkraftanlage notwendig ist. Im gezeigten Beispiel ist dies die Fundamentfläche für den Turm selbst zuzüglich eines Randstreifens 15, der die Fundamentfläche 12 umläuft und eine Breite von etwa 5 m besitzt. Diese Fläche wird nach Abholzung planiert.
- c) Dann wird in einem weiteren Schritt das Fundament 12 für den Turm 31 der Windkraftanlage hergestellt. Hierzu kann auf den Stand der Technik zurückgegriffen werden. In vorteilhafter Weise wird hierzu ebenfalls ausschließlich Ortbeton benötigt. Der Beton kann über den angelegten Zufahrtsweg transportiert werden.
- d) In einem weiteren Schritt wird nun ein erster, unterer Teil 32 des Turms 31 der Windkraftanlage mit Ortbeton errichtet. Auch hierzu kann auf einschlägigen Stand der Technik bei der Errichtung von Türmen, insbesondere Windkraftanlagentürmen, zurückgegriffen werden. Dabei wird ein Schalungselement verwendet, das einen Ring bzw. einen zylinder-ähnlichen, leicht kegelstumpfförmigen Ringmantel bildet, wobei ein Innenmantel und ein Außenmantel vorhanden ist, und der Zwischenraum zwischen Innenmantel und Außenmantel jeweils mit Ortbeton aufgefüllt wird. Der frisch vergossene Beton wird dann nach allgemeinem Stand der Technik durch geeignete Verdichtergeräte, beispielsweise sog. Innenrüttler entlüftet und somit verdichtet.
- e) Nach Fertigstellung des ersten Segmentes mit einer Höhe von beispielsweise 4,5 Metern wird das zweite Segment auf ähnliche Weise hergestellt, indem das Verschalungsbauwerk am frisch ausgehärteten Beton des ersten Segments nach oben geschoben wird, und dabei der Durchmesser etwas verringert wird, sodass sich eine für Windkraftanlagentürme typische Turmkontur ergibt, die nach oben hin immer schlanker wird.
- f) Dieses Verfahren wird dann so lange fortgesetzt, bis der Turm seine Sollhöhe erreicht hat. Der flüssige Beton wird dabei mit einem Kran mit einem Betonsilo nach oben verbracht und durch einen Schlauch von oben in das Verschalungselement hinein gegossen.
-
Der hierzu notwendige Kran ist in bevorzugter Weise ein herkömmlicher, stationärer Kran, der in bevorzugter Weise kein eigenes Fundament benötigt, sondern auf dem frisch angelegten Fundament des Turms für die Windkraftanlage ebenfalls verankert ist. Auch für diese Verankerung können im Stand der Technik an sich bekannte Verfahren verwendet werden. Der Kran kann in Einzelteilen transportiert und auf der Baustelle zusammengesetzt werden. Dabei ist er nicht übermäßig schwer, weil er für eine Befestigung in einem bestehenden Fundament und für eine Befestigung am Turmstumpf der WKA ausgelegt ist.
-
Variante 2:
-
In alternativer Weise wird nicht der gesamte Turm mit Ortbeton hergestellt, sondern nur ein unterer Teil 31 des Turms, der einen derart großen Durchmesser hat, so dass ein Transport entsprechend vorgefertigter Fertigsegmente auf den Zufahrtswegen durch das Waldgebiet nicht in Frage kommt, weil die vorgefertigten Segmente zu schwer und zu groß sind einschließlich der benötigten Lastkraftwagen. Bei dieser Variante können dann beispielsweise vorgefertigte Turmsegmente verwendet werden, wenn deren Durchmesser geringer ist als 3 Meter.
-
Die Nahtstelle zwischen dem Turmteil 32 aus Ortbeton und dem darüber liegenden Turmteil 34 aus Fertigsegmenten wird nach denjenigen technischen Kriterien vorgenommen, wie sie zum Aufbau eines Turms aus Fertigsegmenten erforderlich sind. Zur besonderen, biegefesten Verbindung der beiden Teile des Turms können spezielle Flanschverbindungen verwendet werden, die noch gegebenenfalls durch weitere Zugmittel verstärkt werden.
-
Auch bei dieser Errichtungsvariante wird ein Kran verwendet, der auf dem Fundament des Turms befestigt ist, oder aber ein Turm, der am bereits errichteten Teil des Turmes fest verankert ist.
-
Wenn nun gemäß beider Verfahrensvarianten der Turm fertig gestellt ist, wird die Gondel für den Rotor auf das oberste Turmsegment oder den obersten Endabschnitt des Turmes aufgesetzt und mit diesem, wie im Stand der Technik bekannt, fest verbunden. Die Gondel an sich ist in der Horizontalebene drehbar gelagert.
-
Dann wird als letzter Schritt Rotorblatt für Rotorblatt einzeln an der Gondel befestigt, wie es ebenfalls im Stand der Technik bekannt ist. Auch hierfür wird der Kran verwendet.
-
3 zeigt eine schematische Seitenansicht auf eine erfindungsgemäß in einem Waldgebiet errichtete Windkraftanlage, in einer Variante eines erfindungsgemäß errichteten Turms 31, bei dem ein unterer Teil 32 mit Ortbeton und ein oberer Teil 34 mit vorgefertigten Turmsegmenten errichtet worden ist.
-
Der in 3 gezeigte Turm der Windkraftanlage hat eine Gesamthöhe von etwa 160 Metern, bei einer durchschnittlichen Baumhöhe von 30 Metern. Die Gondel liegt mit ihrer Nabe auf einer Höhe von 160 Metern und etwa 130 Metern über den Baumwipfeln. Bei Verwendung von 60 Meter langen Rotorblättern ergibt sich damit ein minimaler Abstand einer Rotorblattspitze zu den Baumwipfeln von 130 Meter minus 60 Meter = 70 Meter. Dies entspricht in etwa dem heutigen Stand der Technik bei derartigen Windkraftanlagen mit einer Turmhöhe von 130 Metern über Grund.
-
Erfindungsgemäß kann das vorbeschriebene Verfahren noch variiert werden. Beispielsweise können die unteren Turmsegmente auch jeweils in mehreren Einzelbestandteilen herantransportiert und auf der Baustelle zusammengesetzt werden, sofern es diesbezügliche Bauverfahren und Systeme einschließlich der notwendigen Aufstell- und Verbindungstechnik gibt. Damit kann die Anzahl der schwereren Transporte weiter verringert werden, um die Waldwege zu schonen. Dies kann eine Alternative zur Verwendung von Ortbeton sein.
-
Des Weiteren können die den Transportbeton liefernden LKW auch nur mit halber Ladung befüllt werden, um die Waldwege zu schonen. Bei einer Nutzlast von 18 Tonnen entspräche dies einer Nutzlasteinsparung von 9 Tonnen und einem entsprechend niedrigerem Gesamtgewicht von etwa 20 Tonnen pro Betonmischer-LKW.
-
Schließlich können die Merkmale der Unteransprüche im Wesentlichen frei miteinander und nicht durch die in den Ansprüchen vorliegende Reihenfolge miteinander kombiniert werden, sofern sie unabhängig voneinander sind.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Waldgebiet
- 12
- Fundament für Windkraftanlage (WKA)
- 14
- abgeholzte planierte Fläche gemäß Stand der Technik-Errichtung, wenn übertragen auf Waldgebiet.
- 15
- planierter Streifen um WKA Fundament herum
- 16
- abgeholzte planierte Fläche gemäß Erfindung
- 30
- Baumwipfel-Himmel Horizontlinie
- 31
- Turm der WKA
- 32
- unterer Teil des Turms
- 34
- oberer Teil des Turms
- 36
- Gondel
- 38
- Rotorblätter
- 40
- Zufahrtsweg
- 42
- Kran, stationär, an Turm befestigt
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19741988 A1 [0004, 0021]
- DE 102009000963 A1 [0008, 0021]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- http://www.nahessen.de/downloads/11n80162windenergieanlagenbauundbetrieb.pdf [0017]
