DE202011001695U1 - Steel tower for wind turbines - Google Patents
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Abstract
Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten und mittels Flanschen (3) miteinander verbundenen einteiligen Stahlturmsegmenten (2) und einer Versorgungsstation (4), dadurch gekennzeichnet, dass unter dem untersten einteiligen Stahlturmsegment (2) mindestens ein mehrteiliges, längsgeteiltes Stahlturmsegment (1) angeordnet ist.Steel tower, in particular for a wind power plant, consisting of several one above the other and by means of flanges (3) interconnected one-piece steel tower segments (2) and a supply station (4), characterized in that below the lowest one-piece steel tower segment (2) at least one multi-part, longitudinally split steel tower segment (1) is arranged.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stahlturm für eine Windkraftanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a steel tower for a wind turbine according to the preamble of
Derartige Stahltürme für Windkraftanlagen werden zur effizienten Ausnutzung von Strömungsgeschwindigkeiten erdnaher Luftschichten eingesetzt.Such steel towers for wind turbines are used for the efficient utilization of flow velocities of near-earth air layers.
Die Nutzung von Windenergie hat eine zunehmend größere Bedeutung für die Versorgung mit elektrischer Energie. So werden auf Türmen stehend Rotoren mit Rotorblättern, die mit einem Generator mechanisch z. B. über eine Welle verbunden sind, durch Windkraft in Rotation versetzt. Diese Rotation wird an den Generator übertragen und dort in elektrische Energie umgewandelt.The use of wind energy is becoming increasingly important for the supply of electrical energy. So standing on towers rotors with rotor blades, which mechanically with a generator z. B. are connected via a shaft, offset by wind power in rotation. This rotation is transmitted to the generator where it is converted into electrical energy.
Dabei wird eine hohe Effizienz der Windkraftanlage dann erreicht, wenn hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Luftschicht vorliegen, durch die der Rotor in Rotation versetzt wird. Da diese konstanten hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den Luftschichten ab 120 m über dem Erdboden zuverlässig und häufiger erreicht werden, geht das Bestreben zu immer höheren Türmen für Windkraftanlagen. Diesem Bestreben sind aber mit üblichen Ausführungsformen von Türmen für Windkraftanlagen Grenzen gesetzt.In this case, a high efficiency of the wind turbine is achieved when high flow velocities are present in the air layer, by which the rotor is set in rotation. Since these constant high flow velocities are reliably and more frequently achieved in the air layers from 120 m above the ground, the desire is for ever higher towers for wind turbines. However, this endeavor is limited by conventional embodiments of towers for wind power plants.
Zudem müssen zur Erhöhung der Effizienz derartiger Windkraftanlagen die Herstellung der Türme und der Transport der Türme vom Ort der Herstellung zum Ort der Aufstellung kostengünstig sein. Deshalb werden einzelne Stahlturmsegmente derart vorgefertigt, dass diese in ihren Abmaßen für einen Straßentransport geeignet sind. Dazu dürfen die transportierten Stahlturmsegmente eine Breite und/oder eine Höhe von ca. 4,3 m nicht überschreiten.In addition, in order to increase the efficiency of such wind turbines, the manufacture of the towers and the transportation of the towers from the place of manufacture to the place of installation must be cost-effective. Therefore, individual steel tower segments are prefabricated so that they are suitable in their dimensions for road transport. For this purpose, the transported steel tower segments must not exceed a width and / or height of approx. 4.3 m.
Am Ort der Herstellung und/oder am Ort der Aufstellung werden in den Stahlturmsegmenten alle Einbauten integriert. Zu diesen Einbauten gehören im Wesentlichen mehrere elektrische Kabel, die mit Kabelschellen gebündelt sind und der Übertragung des mit der Windkraftanlage erzeugten elektrischen Stromes an eine unten im Stahlturm angeordnete Versorgungsstation dienen, eine Aufstiegsleiter, häufig auch ein Lift, zum Erreichen des Maschinenhauses der Windkraftanlage, ein Fallschutzsystem zur Absturzsicherung des Wartungspersonals, mindestens eine Plattform und eine elektrische Anlage zur Beleuchtung und Stromversorgung mit 220 V Wechselspannung.At the place of manufacture and / or at the place of installation all internals are integrated in the steel tower segments. These fixtures essentially include a plurality of electrical cables, which are bundled with cable clamps and the transmission of the electrical power generated by the wind turbine to a supply station located below in the steel tower, a ladder, often a lift, to reach the machine house of the wind turbine, a Fall protection system for fall protection of maintenance personnel, at least one platform and an electrical system for lighting and power supply with 220 V AC voltage.
Zur Installation der Einbauten in den Stahlturmsegmenten werden diese Einbauten entweder an der Turminnenwand, z. B. mit Gewindebutzen oder -bolzen, oder an einem in dem Inneren des Stahlturmsegmentes aufgestellten Versorgungsgerüstsegment befestigt. Dieser Stahlturm hat aber den Nachteil, dass aus statischen Gründen Turmhöhen von über 100 m nur mit einem Durchmesser des untersten Stahlturmsegmentes von größer 4,3 m erreichbar sind. Dies wiederum erschwert aber den Transport der Stahlturmsegmente vom Ort der Herstellung zum Ort der Aufstellung und erhöht damit deutlich die Gesamtherstellungskosten des Stahlturmes.For installation of the internals in the steel tower segments these installations are either on the tower inner wall, z. B. with threaded studs or bolts, or attached to a set up in the interior of the steel tower segment utility scaffolding segment. However, this steel tower has the disadvantage that for structural reasons tower heights of over 100 m can only be achieved with a diameter of the lowest steel tower segment of more than 4.3 m. However, this in turn makes it difficult to transport the steel tower segments from the place of manufacture to the place of installation and thus significantly increases the overall production costs of the steel tower.
Stand der Technik zur Nutzung des Windpotenzials in Nabenhöhen über 100 m sind deshalb heute Gittermasttürme und Hybridtürme.The state of the art for utilizing the wind potential at hub heights of more than 100 m is therefore today lattice mast towers and hybrid towers.
Beide Varianten erlauben es, durch größere Basisabmessungen der Türme größere Nabenhöhen zu erzielen, ohne dabei die Straßentransportmaße für Turmteile zu überschreiten. Das ermöglicht den Bau von Türmen weit über 100 m Nabenhöhe. Bei Gittermasttürmen werden die Teile der Gesamtkonstruktion so gestaltet, dass sie straßentransportfähig sind. Gittermasttürme stellen allerdings hohe Ansprüche an die Herstellgenauigkeit der Gitterelemente, an die Logistik zur Errichtung solcher Türme und insbesondere auch an die Erzielung des geforderten, langlebigen Korrosionsschutzes sowie Wartung und Pflege des Mastes. Die hohe Anzahl von erforderlichen Verbindungselementen zwischen den einzelnen Gittermastelementen erfordert hohe logistische und zeitliche Aufwendungen, um den Festsitz der Schrauben und die Erhaltung der Vorspannung in den Schraubverbindungen des Gittermastes zu überwachen. Neben der fehlenden Akzeptanz beim optischen Eindruck sind dies auch die wesentlichen Gründe, warum sich Gittermasten am Markt nicht durchsetzen.Both variants make it possible to achieve larger hub heights through larger base dimensions of the towers, without exceeding the road transport dimensions for tower parts. This allows the construction of towers well over 100 m hub height. In lattice towers, the parts of the overall structure are designed to be roadworthy. However, lattice towers make high demands on the manufacturing accuracy of the grid elements, the logistics for the construction of such towers and in particular to achieve the required long-lasting corrosion protection and maintenance and care of the mast. The high number of required fasteners between the individual lattice mast elements requires high logistical and temporal expenses to monitor the tightness of the screws and the maintenance of the bias in the screw of the lattice mast. In addition to the lack of acceptance in the visual impression, these are also the main reasons why lattice towers do not prevail on the market.
Hybridtürme sind eine Kombination aus einem unteren, vorgespannten Betonteil und einem darauf aufgesetzten Stahlturm. Beide Teile sind häufig ca. gleich hoch (z. B. Betonteil 70 m/Stahlteil 70 m). Auch diese Bauform gestattet den Bau höherer Türme, allerdings gibt es eine Reihe von Nachteilen, die eine Nutzung in großen Stückzahlen bisher verhindert haben. Als wichtigstes Kriterium sind hier die sehr hohen Baukosten für das Betonteil zu nennen, gefolgt von den Nachteilen durch die lange Bauzeit derartiger Betonteile, besonders, wenn sie im Ortbeton-Verfahren hergestellt werden. Die hohen Baukosten der Hybridtürme sind hierbei kontraproduktiv zu den erreichbaren, höheren Stromerträgen, die sich aus den größeren Nabenhöhen der Windkraftanlage erwirtschaften lassen.Hybrid towers are a combination of a lower prestressed concrete part and a steel tower mounted thereon. Both parts are often about the same height (eg concrete part 70 m / steel part 70 m). This design allows the construction of higher towers, but there are a number of disadvantages that have prevented use in large quantities so far. The most important criteria here are the very high construction costs for the concrete part, followed by the disadvantages caused by the long construction time of such concrete parts, especially if they are produced using the in-situ concrete method. The high construction costs of the hybrid towers are counterproductive to the achievable higher electricity yields that can be generated from the larger hub heights of the wind turbine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Stahlturm zu entwickeln, mit dem einerseits Turmhöhen von größer 100 m, vorzugsweise von größer oder gleich 120 m erreicht werden und dessen Stahlturmsegmente andererseits für den Straßentransport geeignet sind und dazu in ihrer Breite und/oder ihrer Höhe ein Maß von ca. 4,3 m nicht überschreiten.The invention is therefore based on the object to develop a steel tower, with the one hand tower heights of greater than 100 m, preferably greater or equal to 120 m can be achieved and its steel tower segments on the other hand for the Road transport are suitable and do not exceed in their width and / or height a measure of about 4.3 m.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckdienliche Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7.This object is solved by the features of
Der neue Stahlturm beseitigt die genannten Nachteile des Standes der Technik. Vorteilhaft bei der Anwendung des neuen Stahlturmes, insbesondere für eine Windkraftanlage, bestehend aus mehreren übereinander angeordneten und mittels Flanschen miteinander verbundenen einteiligen Stahlturmsegmenten und einer Versorgungsstation, ist es, dass unter dem untersten einteiligen Stahlturmsegment mindestens ein mehrteiliges, längsgeteiltes Stahlturmsegment angeordnet ist. Dadurch erreicht der Stahlturm eine Turmhöhe von größer oder gleich 120 m.The new steel tower eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art. Advantageous in the application of the new steel tower, in particular for a wind turbine consisting of several superimposed and interconnected by means of flanges one-piece steel tower segments and a supply station, it is that under the lowest one-piece steel tower segment at least one multi-part, longitudinally split steel tower segment is arranged. As a result, the steel tower reaches a tower height of 120 meters or more.
Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn das mehrteiliges Stahlturmsegment aus mindestens zwei über den Kreisumfang des Stahlturmsegmentes unterteilte Segmentschalen besteht, weil dadurch die Segmentschalen der mehrteiligen Stahlturmsegmente derart auslegbar sind, dass sie für den Straßentransport geeignet sind und dazu in ihrer Breite und/oder ihrer Höhe ein Maß von ca. 4,3 m nicht überschreiten.It is particularly advantageous if the multi-part steel tower segment consists of at least two subdivided over the circumference of the steel tower segment segment shells, because thereby the segmental shells of multi-part steel tower segments are interpretable so that they are suitable for road transport and to their width and / or height do not exceed a measurement of approx. 4.3 m.
Der neue Stahlturm soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The new steel tower will be explained in more detail using an exemplary embodiment.
Dazu zeigen:To show:
Der neue Stahlturm, insbesondere für eine Windkraftanlage, besteht in dem Ausführungsbeispiel gemäß der
Auf der Versorgungsstation
Auf dem untersten Versorgungsgerüstsegment
Dabei weist jedes Versorgungsgerüstsegment
Diese Kombination aus Stahlturmsegment
In den Versorgungsgerüstsegmenten
Weiterhin weist jedes Versorgungsgerüstsegment
Das unterste Stahlturmsegment
Die Herstellung des neuen Stahlturmes, insbesondere für eine Windkraftanlage, soll nun am Ausführungsbeispiel gemäß der
In einem ersten Arbeitsschritt werden die Stahlturmsegmente
In einem zweiten Arbeitsschritt wird jeweils ein vorgefertigtes Versorgungsgerüstsegment
In einem dritten Arbeitsschritt werden dann die Stahlturmsegmente
Vor Montage der Schalenelemente
In einem vierten Arbeitsschritt wird das aus mehreren Segmentschalen
Zur Montage der Schalenelemente
Nun werden in weiteren Arbeitsschritten die weiteren Stahlturmsegmente
In einem abschließenden Arbeitsschritt werden die in den Kabelschellen
Alternativ zum Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass unter dem untersten einteiligen Stahlturmsegment
Auch ist es denkbar, dass die Plattform
Denkbar ist es auch, dass die Verbindungen
Ebenso ist es alternativ zum Ausführungsbeispiel auch denkbar, die Stahlturmsegmente
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- mehrteiliges Stahlturmsegmentmulti-part steel tower segment
- 22
- einteiliges Stahlturmsegmentone-piece steel tower segment
- 33
- Flanschflange
- 44
- Versorgungsstationsupply station
- 55
- Fundamentfoundation
- 66
- VersorgungsgerüstsegmentSupply backbone segment
- 77
- Verbindungselementconnecting element
- 88th
- Gerüsthalterungframework support
- 99
- Kopfelementheader
- 1010
- Generatorgenerator
- 1111
- Rotorrotor
- 1212
- Liftlift
- 1313
- Aufstiegsleiterladder
- 1414
- Kabelschellecable clamp
- 1515
- elektrisches Kabelelectrical cable
- 1616
- KabelverbindungseinrichtungCable connecting device
- 1717
- Abstützarmsupport arm
- 1818
- Plattformplatform
- 1919
- Segmentschalesegment shell
- 2020
- Verbindungconnection
- 2121
- Seitenflächeside surface
- 2222
- Stirnflächeface
- 2323
- Flanschsegmentflange segment
- 2424
- Verschraubungscrew
- 2525
- Winkelprofilangle section
Claims (7)
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Family Applications (1)
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-
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: ROSSMANN, THOMAS, DIPL.-ING. DR.-ING., DE |
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