DE202021003895U1

DE202021003895U1 - Neuartige Windkraftanlage und deren Verankerungssystem

Info

Publication number: DE202021003895U1
Application number: DE202021003895.7U
Authority: DE
Original assignee: Nabrawind Technologies SL
Current assignee: Nabrawind Technologies SL
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-04-05
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: US20230265834A9; BR202021024642U2; US20220205428A1

Abstract

Neuartige Windkraftanlage und deren Verankerungssystem vom Typ Windkraftanlage, die einen röhrenförmigen Turm (3), eine Gondel (1), einen Rotor und seine Schaufeln (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm in drei Schenkeln (5) endet und jeder dieser Schenkel (5) auf felsigem Boden mit einem im Fels verankerten Fundament verankert ist, auf herkömmlichem Boden mit einem Pfahlfundament verankert ist, in einem kompetenten, nicht felsigen Boden mit einem Schwerkraftfundament verankert ist und auf lehmigem oder sumpfigem Boden mit einem mit Pfählen verstärkten Schwerkraftfundament verankert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Windkraftanlagen, genauer gesagt, eine neuartige Windkraftanlage, deren Turm mit drei Schenkeln endet und die außerdem mit Hilfe eines charakteristischen Verankerungssystems, das von der Art des vorhandenen Bodens abhängt, im Boden verankert ist.
Hintergrund
Bodengebundene Windkraftanlagen werden mittels eines Fundamentes im Boden verankert. Mit zunehmender Höhe der Windkraftanlagen nimmt die Größe der Fundamente und damit auch die Menge des verwendeten Betons proportional zu. Zur Herstellung der Fundamente wird ein kreisrundes Loch in den Boden gebohrt, eine Bewehrung mit Metallstreben vorgesehen und Beton eingegossen, bis das gesamte Loch ausgefüllt ist. Auf diesem Sockel wird die Windkraftanlage aufgestellt, indem die röhrenförmigen Turmteile übereinander gesetzt werden, um schließlich mit der Gondel und den Schaufeln abzuschließen.
Die Arbeiten zur Herstellung eines Fundaments hängen von der Art des Bodens ab. Die Herstellung eines Stahlbetonfundaments in einem felsigen Gebiet ist schwieriger, als es in einem Terrain mit viel Erde und wenig Fels herzustellen.
Um so wenig Beton wie möglich zu verwenden, wird die neuartige Windkraftanlage, die den Gegenstand der Erfindung bildet, vorgestellt, wobei für jede Bodenart ein spezifisches und vorteilhaftes Verankerungssystem verwendet wird.
Beschreibung
Windkraftanlagen bestehen aus einem Turm, der unabhängig von der Art des verwendeten Turms im Boden verankert ist und die Gondel, den Rotor und die Schaufeln trägt.
Die vorgeschlagene Windkraftanlage hat einen röhrenförmigen Turm, dessen unterer Teil von einem Dreibein gebildet wird. Auf diese Weise hat die Basis der Windkraftanlage drei Schenkel und jeder Schenkel hat sein entsprechendes Verankerungssystem am Boden. Beträgt der Durchmesser an der Basis des Turms einer konventionellen Windkraftanlage 4,5 m, so reduziert sich die Basis bei der neuartigen Windkraftanlage auf drei Schenkel von je 1 m Durchmesser. Dadurch verringert sich die Menge an Stahlbeton, die als Fundament verwendet wird.
Je nach Art des Bodens, auf dem die erfindungsgemäße Windkraftanlage errichtet werden soll, wird eine Art von Verankerungssystem verwendet:

- Erstens, härteste Böden. Felsige Böden, die zwischen 100 und 200 Megapascal aufweisen. Hier wird ein im Fels verankertes Fundament verwendet.
- Zweitens, Felsböden mit geringerer Härte, bei denen eine Pfahlgründung verwendet wird, die weniger Zeit und eine geringere Betonmenge erfordert als herkömmliche oder Schwerkraftfundamente.
- Drittens, kompetente, nicht felsige Böden, für die ein Schwerkraftfundament verwendet wird.
- Und schließlich Böden die nicht tragfähig und ohne Konsistenz sind. Diese können sumpfiges oder überschwemmtes Gebiet sein. Hier wird ein Schwerkraftfundament mit Pfählen verwendet, um Stabilität zu bieten.

Die Vorteile liegen in den Einsparungen bei der Errichtung eines Turms, der auf drei Schenkeln steht, was drei Verankerungssysteme bedingt, im Vergleich zu einem einzigen Verankerungssystem, das bei herkömmlichen Windkraftanlagen verwendet wird. Das Volumen des Betons für das Fundament eines 150 m hohen Turms beträgt 600 m3. Die hier vorgestellten Fundamente reduzieren die erforderliche Betonmenge um mehr als 80 %.
Figurenliste
Nachfolgend wird in aller Kürze eine Reihe von Zeichnungen beschrieben, die zum besseren Verständnis der Erfindung beitragen und sich ausdrücklich auf eine Ausführungsform der Erfindung beziehen, die als nicht einschränkendes Beispiel dargestellt ist.

1 stellt die gesamte erfindungsgemäße Windkraftanlage dar.
2 zeigt das Verankerungssystem in felsigen Böden.
3 zeigt das Verankerungssystem mittels einer Pfahlgründung.
4 zeigt das Verankerungssystem mittels eines Schwerkraftfundaments.
5 zeigt schließlich ein Verankerungssystem mittels eines Schwerkraftfundaments mit Pfählen.

Ausführliche Beschreibung
Wie in 1 dargestellt, besteht die erfindungsgemäße Windkraftanlage aus einer Gondel (1) mit dem zugehörigen Rotor und den Schaufeln (2) und einem röhrenförmigen Turm (3), der in einem Übergangsstück (4) endet, das drei Schenkel (5) hat und auf dem Boden (6) ruht. Die Schenkel (5) sind in einem Abstand voneinander angeordnet, der viel größer ist als ihr Durchmesser, in der vorliegenden Ausführung sind sie 18 m voneinander entfernt. Das Verhältnis zwischen Durchmesser und Abstand zwischen den Schenkeln (5) beträgt etwa eins zu zwanzig. Je nach Art des Bodens weist das Verankerungssystem der Schenkel (5) die eine oder andere Eigenschaft auf.
2 zeigt das Verankerungssystem in einem felsigen Boden. Die Schenkel (5) der Windkraftanlage sind auf einem Würfelfundament (7) verankert, von dem eine Vielzahl von Streben (8) ausgeht und die im Fels verankert sind. In dem in der Figur gezeigten Detail und gemäß einer spezifischen praktischen Ausführungsform für eine Windkraftanlage einer bestimmten Höhe, eines bestimmten Gewichts und einer bestimmten Leistung sind neun Streben (8) für jedes der drei Fundamente (7) enthalten. Das Fundament (7) verfügt über innere Verbindungselemente (9) mit dem Schenkel (5) und den Streben (8), die sich nach unten in das felsige Gelände hinein erstrecken.
Wie in 3 dargestellt, handelt es sich bei dem Verankerungssystem in dieser Ausführungsform um eine Pfahlgründung. Wenn der Boden nicht hart genug ist, um die Verankerungsstreben in den Fels einzubringen, wird mit einem Pfahlverankerungssystem (10) vorgegangen. Es wird ein tiefes Loch vorgesehen, 20 oder 30 m tief, das anschließend mit Metallstäben (11) gefüllt wird, die die Bewehrung bilden und sich in Umfangsrichtung entlang der Wände des Lochs erstrecken. Die Verbindungselemente (9') werden an der Oberfläche an jedem Schenkel (5) der Windkraftanlage angebracht, die ebenfalls an der Metallbewehrung (11) befestigt werden. Schließlich wird Beton (12) in das Loch gegossen und härtet aus.
4 zeigt die Art des Verankerungssystems, das in kompetenten, nicht felsigen Böden verwendet wird. Bei dieser Art von Untergrund wird das herkömmliche Schwerkraftfundament verwendet, d. h. die Stabilität des Fundaments ergibt sich aus dem Eigengewicht des konischen Fundaments (13) und dem Gewicht des Aufbaus, den es darauf trägt. Das Fundament (13) enthält innenliegende Verbindungselemente (9") mit dem entsprechenden Schenkel (5). Das Fundament (13) ist aus einer Anordnung konisch angeordneter Metallstreben gebildet (in der Figur nicht dargestellt), auf die Beton gegossen wird und aushärtet.
5 zeigt die Art des Verankerungssystems, das in lehmigen oder sumpfigen Böden verwendet wird. Bei dieser Art von Gelände wird das Schwerkraftfundament verwendet, bei dem sich mehrere kleine Pfähle (14) von der Basis des Fundamentes (13) aus in das Gelände hinein erstrecken und dem Ganzen Stabilität verleihen, um dem Fundament eine größere Festigkeit zu geben. Auf die drei Fundamente (13), die die Windkraftanlage tragen, wird Kies (15) geschüttet, um den Boden zu glätten.

Claims

Neuartige Windkraftanlage und deren Verankerungssystem vom Typ Windkraftanlage, die einen röhrenförmigen Turm (3), eine Gondel (1), einen Rotor und seine Schaufeln (2) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Turm in drei Schenkeln (5) endet und jeder dieser Schenkel (5) auf felsigem Boden mit einem im Fels verankerten Fundament verankert ist, auf herkömmlichem Boden mit einem Pfahlfundament verankert ist, in einem kompetenten, nicht felsigen Boden mit einem Schwerkraftfundament verankert ist und auf lehmigem oder sumpfigem Boden mit einem mit Pfählen verstärkten Schwerkraftfundament verankert ist.
Neuartige Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der die drei Schenkel (5) weit voneinander entfernt sind, in einem Verhältnis zwischen Durchmesser und Abstand zwischen den Schenkeln (5) von eins zu zwanzig.
Neuartige Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der das im Fels verankerte Fundament ein Würfelfundament (7) für jeden Schenkel (5), Verbindungselemente (9) zwischen dem Fundament (7) und dem Schenkel (5) und eine Vielzahl von Streben (8) aufweist, die sich von dem Fundament (7) nach unten erstrecken.
Neuartige Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der das Pfahlfundament aus Pfählen (10) großer Länge besteht, die mit Metall (11) verstärkt und mit Beton (12) gefüllt sind, und die des Weiteren Verbindungselemente (9') aufweist, die aus der Oberfläche des Pfahls (10) herausragen.
Neuartige Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der das Schwerkraftfundament mit einem konischen Fundament (13) ausgeführt ist, das im Inneren Verbindungselemente (9") mit dem Schenkel (5) aufweist.
Neuartige Windkraftanlage nach Anspruch 1, bei der das Schwerkraftfundament ein konisches Fundament (13) aufweist, das innere Verbindungselemente (9") mit dem Schenkel (5) enthält und von dessen Basis aus sich eine Vielzahl kleiner Pfähle (14) erstrecken, die tief in den Boden hinein reichen.