DE102013221432A1 - Windenergieanlage und Windenergieanlagen-Fundament - Google Patents

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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00Foundations as substructures
    • E02D27/32Foundations for special purposes
    • E02D27/42Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
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    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/728Onshore wind turbines

Abstract

Es wird eine Windenergieanlage mit einem Fundament (210) aus Ortbeton und einem Betonfertigteilring (400) vorgesehen, welcher derart in den Ortbeton des Fundaments (210) eingegossen ist, dass zumindest eine Oberseite des Betonfertigteilringes (400) auf der Oberseite des Fundaments (210) integriert ist oder freiliegt. Die Windenergieanlage weist ebenfalls einen Turm (102) auf, der auf dem Betonfertigteilring (400) in dem Fundament (210) platziert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Windenergieanlage und ein Windenergieanlagen-Fundament.
  • Bevor ein Turm einer Windenergieanlage errichtet wird, muss ein entsprechendes Fundament im Boden vorgesehen sein. Das Fundament wird typischerweise z. B. mit Beton vor Ort gegossen. Nachdem der Beton ausgehärtet ist, kann ein erstes Turmsegment auf dem Fundament platziert werden.
  • 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Fundaments einer Windenergieanlage gemäß dem Stand der Technik. Ein aus Beton gegossenes Fundament 210 weist einen Anguss 210c bzw. einen angegossenen Ring 210c auf, der eine Bohrung 210b zur Aufnahme eines Spannseils 230 aufweist. In der Wandung der Turmsegmente 102 ist eine Mehrzahl von Bohrungen 102a vorgesehen, durch welche die jeweiligen Spannseile bzw. Spannlitzen 230 geführt werden können. Diese Spannlitzen 230 werden dazu verwendet, die Segmente des Turms der Windenergieanlage zu verspannen. Am unteren Ende 210d des Angusses 210c ist mindestens ein Spannlitzenkopf 240 vorgesehen. Unterhalb des Angusses 210c kann ein Keller bzw. ein weiterer Raum 210a vorgesehen sein, wo die Spannlitzen 230 mittels des Spannlitzenkopfes 240 vorgespannt werden können. Bei der Ausgestaltung von 2A wird eine Innenverspannung, d. h. die Spannlitzen verlaufen innerhalb der Turmwandung, gezeigt.
  • 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Fundaments einer Windenergieanlage gemäß dem Stand der Technik. Das Fundament 210 wird aus Beton gegossen und weist einen Anguss 210c mit mindestens einer Bohrung 210b für das Spannseil bzw. die Spannlitze 230 auf. Im Gegensatz zu 2A wird die Spannlitze 230 nicht innerhalb der Schalung des Turms, sondern innerhalb des Turms und außerhalb der Turmwandung geführt, so dass es sich hierbei um einen innen verspannten bzw. extern verspannten Turm handelt. Wie in 2A weist der Anguss eine Unterseite 210a auf, wo ein Spannlitzenkopf 240 zum Spannen der Spannlitze bzw. des Spannseiles vorgesehen ist.
  • Oberhalb des Betonfundaments 210 kann zumindest teilweise Erde, Kies 10 oder dergleichen vorgesehen sein.
  • Um die Spannlitzen 230 mittels des Spannlitzenkopfes spannen zu können, muss ein Fundamentkeller 210a vorgesehen sein.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Windenergieanlage mit einem verbesserten Fundament bzw. ein verbessertes Windenergieanlagen-Fundament vorzusehen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Windenergieanlage nach Anspruch 1 sowie durch ein Windenergieanlagen-Fundament nach Anspruch 5 gelöst.
  • Somit wird eine Windenergieanlage mit einem Fundament aus Ortbeton und einem Betonfertigteilring vorgesehen, welcher derart in den Ortbeton des Fundaments eingegossen ist, dass zumindest eine Oberseite des Betonfertigteilringes auf der Oberseite des Fundaments integriert ist oder freiliegt. Die Windenergieanlage weist ebenfalls einen Turm auf, der auf dem Betonfertigteilring in dem Fundament platziert ist.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Material des Betonfertigteils härter als das Material des Ortbetons des Fundaments.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt eine Unterseite eines unteren Turmsegments des Turms direkt auf der Oberseite des Betonfertigteilrings auf.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Windenergieanlagen-Fundament aus Ortbeton, welches einen Betonfertigteilring aufweist, welcher derart in den Ortbeton des Fundaments eingegossen ist, dass eine Oberseite des Betonfertigteilringes auf der Oberseite des Fundaments integriert ist oder freiliegt.
  • Zur Errichtung einer Windenergieanlage bzw. eines Turms einer Windenergieanlage wird zunächst ein Fundament aus Ortbeton mit einem Betonfertigteil-Ring vorgesehen und anschließend werden Turmsegmente auf dem Betonfertigteil-Ring platziert. Die Turmsegmente und das Fundament werden dann durch Spannlitzen zu einem statischen System verbunden. Die Turmsegmente sowie das Fundament können getrennt hergestellt und geliefert werden.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung,
  • 2A und 2B zeigen jeweils eine schematische Teil-Schnittansicht eines Fundaments einer Windenergieanlage gemäß dem Stand der Technik,
  • 3 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht eines Fundaments einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage gemäß der Erfindung. Die Windenergieanlage 100 weist einen Turm 102 und eine Gondel 104 auf. An der Gondel 104 ist ein Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 110 vorgesehen. Der Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und dreht somit auch den Rotor oder Läufer des Generators in der Gondel 104. Der Pitchwinkel der Rotorblätter 108 kann durch Pitchmotoren an den Rotorblattwurzeln der jeweiligen Rotorblätter 108 verändert werden.
  • Der Turm 102 kann aus einer Mehrzahl von Turmsegmenten 102a aufgebaut werden. Das Fundament 210 der erfindungsgemäßen Windenergieanlage weist eine Fundamentplatte 211 mit einem Fundamentsockel bzw. Fundamentsegment 212 auf. Der Fundamentsockel bzw. das Fundamentsegment 212 ist kreisförmig ausgestaltet und dient dazu, dass ein erstes Turmsegment 102a darauf platziert wird.
  • 3 zeigt eine schematische Teil-Schnittansicht eines Fundaments einer Windenergieanlage gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Windenergieanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Windenergieanlage von 1 entsprechen. Die Windenergieanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist ein Fundament 210 auf, auf welchem der Turm 102 mit dem Rotor 106 und der Gondel 104 platziert wird. Das Fundament 210 wird typischerweise als Ortbeton gegossen und kann optional einen Anguss 210c aufweisen. Der Anguss 210c weist mehrere Bohrungen 210b zur Aufnahme von Spannseilen 230 auf.
  • Das Fundament 210 weist an seiner Oberseite einen Betonring 400 auf, welcher einen vorgefertigten Ring z. B. in Form eines Betonfertigteils darstellt. Der Ring 400 kann einteilig oder mehrteilig z. B. in Form von Ringsegmenten hergestellt werden. Der Ring 400 kann z. B. zusammen mit dem Ortbetonfundament 210 derart vergossen bzw. eingegossen werden, dass die Oberseite des Ringes freiliegt bzw. derart angeordnet ist, dass ein Turmsegment darauf platziert werden kann. Auf dem Betonring 400 wird ein unteres Turmsegment 102a platziert werden. Das Turmsegment 102a weist eine Mehrzahl von Bohrungen 102b zur Aufnahme von Spannseilen 230 auf.
  • Das Material des Betonringes 400 ist ein anderes Material als das Material des Betons des Fundaments 210. Vorzugsweise ist das Material des Betonrings 400 härter als der Beton des Fundaments 210.
  • Der Betonring 400 wird als ein Betonfertigteil in einer Fabrik als ein Teil oder als mehrere Teile hergestellt und zu der Baustelle transportiert. Die Oberseite 401 des Betonrings 400 wird sehr exakt hergestellt, da hierauf das untere Turmsegment platziert wird. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass das untere Turmsegment exakt waagerecht steht, da ansonsten der Turm 102 der Windenergieanlage schief sein könnte. Dies würde die Lebensdauer der Windenergieanlage empfindlich reduzieren.
  • Gemäß der Erfindung kann der Betonfertigteilring 400 mit sehr engen Toleranzen hergestellt werden. Gemäß der Erfindung kann auf eine Vergussmörtelfuge zwischen dem unteren Turmsegment und dem oberen Ende des Fundaments verzichtet werden.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Fundament der Windenergieanlage kann das Material des Fundaments 210 eine geringere Güte aufweisen als das Material des Betonfertigteilrings 400, da dieser die Last der Turms sowie des Rests der Windenergieanlage tragen muss. Damit kann der Einsatz hochfester Betone bei den Ortbetonfundamenten erheblich reduziert werden.
  • Gemäß der Erfindung werden somit Betonfertigteile in Form eines Betonringes 400 vorgesehen, welcher zu einem frühen Zeitpunkt in einer Ortbetonstruktur des Fundaments 210 der Windenergieanlage integriert wird. Mit dem Betonfertigteil kann ein Betonteil mit einer Kontaktfläche mit einer engen Toleranz realisiert werden.
  • Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in einer schnellen Montage, einer wetterunabhängigen Montage und einem Einsatz von höherfestem Beton nur an denjenigen Stellen in dem Fundament, wo dies tatsächlich benötigt wird.
  • Gemäß der Erfindung kann der Betonfertigring 400 zunächst mit dem restlichen Fundament 210 vergossen werden und kann anschließend aushärten, bevor ein unteres Turmsegment darauf platziert wird.

Claims (5)

  1. Windenergieanlage, mit einem Fundament (210) aus Ortbeton, einem Betonfertigteilring (400), welcher derart in den Ortbeton des Fundaments (210) eingegossen ist, dass zumindest eine Oberseite des Betonfertigteilrings (400) auf der Oberseite des Fundaments (210) freiliegt, und einem Turm (102), der auf der Oberseite des Betonfertigteilrings (400) in dem Fundament (210) platziert ist.
  2. Windenergieanlage nach Anspruch 1, wobei das Material des Betons des Betonfertigteilrings (400) härter ist als das Material des Ortbetons für das Fundament (210).
  3. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Unterseite eines unteren Turmsegments (102a) des Turms (102) direkt auf der Oberseite (401) des Betonfertigteilrings (400) platziert ist.
  4. Windenergieanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Oberseite des Ringes (400) auf oder in der Oberseite des Fundaments (210) integriert ist.
  5. Windenergieanlagen-Fundament, mit Ortbeton, und einem Betonfertigteilring (400), welcher derart in den Ortbeton des Fundaments (210) eingegossen ist, dass zumindest eine Oberseite des Betonfertigteilrings (401) auf der Oberseite des Fundaments (210) freiliegt, so dass ein Turm auf der Oberseite des Betonfertigteilringes (401) platziert werden kann.
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