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Die Erfindung betrifft eine Halterung zur Befestigung einer Blitzfangeinrichtung.
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Windenergieanlagen mit einer Blitzfangeinrichtung sind beispielsweise aus der
DE 10 2012 019 976 A1 bekannt.
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Unter einer Blitzschutzanlage versteht man Vorkehrungen gegen schädliche Auswirkungen von Blitzeinschlägen auf bauliche Anlagen. Ohne Blitzschutz können direkte Blitzeinschläge des Bauwerks zerstören, wenn zum Beispiel in Baustoffen enthaltenes Wasser oder Harz explosionsartig verdampfen oder durch die Hitzewirkung der elektrischen Entladung Brände entstehen. Der Blitz kann weiter indirekt durch sein starkes elektromagnetisches Feld in elektrischen Leitungen oder metallischen Teilen innerhalb eines Bauwerks einkoppeln und Zerstörungen anrichten. Eine Blitzschutzanlage kann vor diesen unerwünschten Wirkungen keinen absoluten Schutz bieten, sie kann aber den Schaden und Auswirkungen von Blitzeinschlägen minimieren.
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Eine Blitzschutzanlage verringert die Schäden, die ein einschlagender Blitz im zu schützenden Bauwerk verursacht. Im Falle eines Einschlages bietet die Blitzschutzanlage dem Blitzstrom über den Blitzableiter einen definierten, niederohmigen Strompfad. Die primäre Schutzfunktion besteht darin, den Blitzstrompfad am zu schützenden Objekt vorbeizuführen und abzuleiten.
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Eine äußere Blitzschutzanlage besteht regelmäßig aus einer Blitzfangeinrichtung, einer Blitzableitungsanlage und einer Erdungsanlage. Für die Errichtung der Blitzschutzanlage, insbesondere zur Aufstellung der Fangeinrichtung sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, die einen direkten Blitzeinschlag in ein Gebäude verhindern sollen, so beispielsweise das Blitzkugelverfahren.
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Windenergieanlagen, speziell Offshore-Windenergieanlagen, die am Ort Ihrer Errichtung extremen Wetterbedingungen unterliegen, sind einer erhöhten Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags ausgesetzt sodass besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine Beschädigung oder sogar Zerstörung derartiger Anlagen entgegenzuwirken.
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Besonders problematisch erweisen sich dabei Abspannungen von Windenergieanlagentürmen, die durch einen Blitzeinschlag geschwächt werden und dadurch die Stabilität und die Betriebssicherheit der Windenergieanlage insgesamt herabsetzen können. Dieses gilt insbesondere für Abspannungen, die aus Kohlefaserverbundwerkstoffen hergestellt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Halterung für eine Blitzfangeinrichtung zu schaffen, mit der auch die Abspannungen von Windenergieanlagen vor einem direkten Blitzeinschlag geschützt werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Halterung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch die Windenergieanlage mit den Merkmalen von Anspruch 12 gelöst. Die Unteransprüche geben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
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Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Halterung zu schaffen, die zwei, insbesondere parallel geführte, Abspannungsseile miteinander verbindet und so eine geometrisch definierte Ausrichtung und Führung einer Blitzfangeinrichtung zur Abspannung ermöglicht. Dabei führt die Halterung auch zu einer Verminderung von Schwingungen der Abspannseile selbst, die durch an der Halterung bevorzugt vorgesehene Schwingungsdämpfer noch gemindert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist also eine Halterung zur Befestigung einer Blitzfangeinrichtung an einer zwei Seile aufweisenden Abspannung eines Turms einer Windenergieanlage vorgesehen, die einen Körper mit zwei zueinander beabstandeten Seildurchführungen zur Durchführung je eines Seils der Abspannung, und jeweils wenigstens einen sich von einer Seildurchführung erstreckenden Abstandshalter, der eine Durchführung zur Aufnahme der Blitzfangeinrichtung aufweist.
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Bevorzugt erstrecken sich die Abstandshalter in Bezug auf beide Seildurchführungen zu derselben Seite, jedoch voneinander weg.
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Insbesondere sind die Seildurchführungen und die Durchführungen zur Aufnahme der Blitzfangeinrichtung in einer Ebene angeordnet.
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Die Seildurchführungen sind bevorzugt als Seilklemmen ausgebildet. Die Halterung kann also mittels der Seilklemmen einfach an den Abspannseilen befestigt werden.
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Speziell sind die Seildurchführungen von zwei miteinander lösbar verbundenen, die Halterung bildenden Elementen gebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht das einfache Anbringen einer bereits fertig gestellten Abspannung, ohne dass ein Abspannungsseil durch eine Seildurchführung durchgeführt werden müsste. Vielmehr werden die Seile in die Seildurchführung eingelegt und die Seildurchführung durch Verbinden der die Halterung bildenden Elemente unter Klemmen der Seile verschlossen.
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Der die Seildurchführungen ausbildende Körper ist nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung als Steg ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist die Halterung insgesamt als Gitterrahmen ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung kann eine besonders stabile und leichtgewichtige Halterung geschaffen werden.
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Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass der Körper und die Abstandshalter einteilig ausgebildet sind.
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Eine besonders einfach handzuhabende Ausgestaltung einer erfindungsgemäß ausgestalteten Halterung wird erhalten, wenn die Halterung spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.
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Besonders bevorzugt ist die Halterung aus zwei trennbar miteinander verbundenen identischen Hälften gebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Herstellung und Vorratshaltung der Halterung.
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Die Halterung ist aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material hergestellt, sodass die Halterung als elektrischer (und thermischer) Isolator zwischen der Blitzfangeinrichtung und den Seilen der Abspannung wirkt. Besonders bevorzugt ist die Halterung aus Polyethylen oder einem glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt.
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Erfindungsgemäß wird auch eine Windenergieanlage beansprucht, die ein Fundament, einen auf dem Fundament angeordneten Turm, eine auf dem Turm angeordnete Gondel, wenigstens eine das Fundament mit dem Turm und/oder der Gondel verbindende Abspannung, die zwei, bevorzugt parallel zueinander angeordnete, sowohl mit dem Fundament als auch mit dem Turm bzw. der Gondel verbundene Seile aufweist, wenigstens eine die zuvor beschriebene, zwei parallel zueinander angeordneten Seile miteinander verbindenden Halterung, und je eine durch die Durchführung im Abstandshalter der Halterung geführte Blitzfangeinrichtungen, die einerseits mit dem Fundament und andererseits mit dem Turm oder der Gondel verbunden sind, aufweist.
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Insbesondere sind die Blitzfangeinrichtungen parallel zu den Seilen angeordnet.
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Die Blitzfangeinrichtung ist bevorzugt als Blitzfangseil oder als Stahlrundstab ausgebildet.
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Insbesondere muss das Material der Blitzfangeinrichtung witterungsbeständig, elektrisch gut leitfähig und blitzstromtragfähig sein. Hierfür kommen Metalle wie Kupfer, Aluminiumlegierung (AlMgSi) oder verzinkter Stahl in Betracht. Der Leitungsquerschnitt (i.d.R. 50 mm2) bzw. Durchmesser (mind. 8 mm) muss so gewählt sein, dass die hohe Momentanleistung eines Blitzschlags nicht zum Schmelzen der Fangeinrichtungen führt und die mechanischen Kräfte zufolge der Lorentzkraft bei hohen Strömen zu keinen mechanischen Verformungen führen. Dabei ist auch zu berücksichtigen, dass der Blitzstrom nur einige Millisekunden fließt.
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In jedem Fall ist bevorzugt vorgesehen, dass die Blitzfangeinrichtung mit dem Fundament und/oder mit dem Turm oder der Gondel mittels einer Feder verbunden ist. Mittels der Feder können temperaturbedingte Längenänderungen der Blitzfangeinrichtung gegenüber der Abspannung ausgeglichen werden, sodass Längenänderungen Blitzfangeinrichtung keinen Einfluss auf die Funktion der Abspannung ausüben können.
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Weiter bevorzugt ist an wenigstens einer Halterung ein Schwingungsdämpfer angeordnet.
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Schließlich ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Halterungen an einer Abspannung über deren Länge verteilt angeordnet ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels einer schwimmenden Windenergieanlage mit einer vor Blitzeinschlag geschützten Abspannung des Turms;
- 2 eine Detailansicht der Windenergieanlage im Bereich der Anbindung der Abspannung an der Gondel der schwimmenden Windenergieanlage;
- 3 eine Detailansicht der Windenergieanlage im Bereich der Anbindung der Abspannung am Fundament der schwimmenden Windenergieanlage;
- 4 eine Draufsicht auf ein erstes besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel einer Halterung nach der Erfindung; und
- 5 eine Draufsicht (A) und eine perspektivische Ansicht (B) eines zweiten besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels einer Halterung nach der Erfindung.
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1 zeigt eine Seitenansicht einer besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels einer schwimmenden Windenergieanlage mit einer vor Blitzeinschlag geschützten Abspannung des Turms;
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Der Aufbau der in
1 dargestellten schwimmenden Windenergieanlage
100 ist grundsätzlich aus der
EP 3 019 740 B1 bekannt. Die schwimmende Windenergieanlage
100 weist ein schwimmendes Fundament
110 auf, das mit dem Fundament
110 fest verbundene Schwimmkörper
120 aufweist, die auch als integraler Bestandteil des Fundaments
110 ausgebildet sein können. Auf dem Fundament
110 ist ein Turm (oder Mast) 130 angeordnet, auf dem eine Gondel
140 angeordnet ist, die einen Rotor
150 trägt.
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Der Mast 130 ist mittels einer Vielzahl von Seilen 30 abgespannt, die einerseits an der Oberseite des Turms 130 oder der Gondel 140 und andererseits am Fundament 110 bzw. den mit dem Fundament 110 verbundenen Schwimmkörpern 120 angeordnet sind. Die Im Bereich des oberen Turmabschnitts auftretenden Lasten werden also mittels der Seile 30 in das Fundament 110 der schwimmenden Windenergieanlage 100 abgeleitet.
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Erfindungsgemäß weist die dargestellte Windenergieanlage 100 die Besonderheit auf, dass wenigstens eine das Fundament 110 mit dem Turm 130 oder mit der Gondel 140 verbindende Abspannung 30 vorgesehen ist, die zwei parallel zueinander angeordnete, sowohl mit dem Fundament 110 als auch mit dem Turm 130 bzw. der Gondel 140 verbundene Seile 30a, 30b aufweist, die mittels wenigstens einer die zwei parallel zueinander angeordneten Seile 30a, 30b miteinander verbindenden Halterung 10 miteinander verbunden sind.
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Wie in den Abbildungen der 2, die eine Detailansicht der Windenergieanlage 100 im Bereich der Anbindung der Abspannung 30 an der Gondel der schwimmenden Windenergieanlage 100 zeigt, und der 3, die eine Detailansicht der Windenergieanlage 100 im Bereich der Anbindung der Abspannung 30 am Fundament 110 der schwimmenden Windenergieanlage 100 zeigt, dargestellt, besteht die Abspannung 30 aus den mittels der Halterung 10 verbundenen Abspannseilen 30a, 30b, die jeweils von einer durch die Halterung 10 geführten Blitzfangeinrichtung 20 begleitet werden. Dabei sind auch die Blitzfangeinrichtungen 20 einerseits mit dem Fundament 110 und andererseits mit dem Turm 130 oder der Gondel 140 verbunden.
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Die Blitzfangeinrichtungen 20 sind parallel zu den Seilen 30a, 30b angeordnet, wobei die Blitzfangeinrichtungen 20 als Blitzfangseil oder als Stahlrundstab mit den oben genannten Anforderungen ausgebildet sind.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Blitzfangeinrichtungen 20 einseitig, nämlich auf der Seite des Fundaments 110 eine Feder 25 auf, die temperaturbedingte Längenänderungen in der Blitzfangeinrichtung 20 kompensieren soll.
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4 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel einer Halterung 10 nach der Erfindung, dass bei Verwendung einer Mehrzahl von Halterungen 10 eine Parallelführung der Blitzfangeinrichtungen 20 im Verhältnis zu den Abspannseilen 30a, 30b ermöglicht.
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Die Halterung 10 weist einen Körper 12 mit zwei zueinander beabstandeten Seildurchführungen 14 zur Durchführung je eines Seils 30a, 30b der Abspannung 30, und jeweils wenigstens einen sich von einer Seildurchführung 14 erstreckenden Abstandshalter 16 auf, der jeweils eine Durchführung 18 zur Aufnahme der Blitzfangeinrichtung 20 aufweist.
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Die Abstandshalter 16 erstrecken sich in Bezug auf die beiden Seildurchführungen 14, d.h. im Verhältnis zu einer durch die beiden Seildurchführungen 14 gelegten gedachten Linie, zu derselben Seite, jedoch voneinander weg.
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Durch die flächige Ausgestaltung der Halterung 10 sind die Seildurchführungen 14 und die Durchführungen 18 zur Aufnahme der Blitzfangeinrichtung 20 in einer Ebene angeordnet, wobei die die Seildurchführungen 14 als Seilklemmen ausgebildet sind. Dabei sind die Seildurchführungen 14 von zwei miteinander lösbar verbundenen, die Halterung 10 bildenden Elementen gebildet, sodass die Seile 30a, 30b einfach in die Seilklemmen 14 eingelegt werden können.
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Der Körper 12 ist dabei als Steg ausgebildet, wobei die Halterung 10 insgesamt als Gitterrahmen ausgebildet ist.
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Weiterhin ist zu erkennen, dass der Körper 12 und die Abstandshalter 16 einteilig ausgebildet sind und die die Halterung 10 spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.
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5 zeigt schließlich eine Draufsicht (A) und eine perspektivische Ansicht (B) eines zweiten besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels einer Halterung nach der Erfindung.
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Die Besonderheit des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Halterung 10 aus zwei trennbar miteinander verbundenen identischen Hälften gebildet ist. Dadurch können insgesamt jeweils zwei einem Abspannseil 30a, 30b benachbart angeordnete Blitzfangeinrichtungen angeordnet werden, sodass eine besonders sichere Ausgestaltung einer äußeren Blitzschutzanlage gebildet werden kann.
