Selbsterrichtende Onshore WEA mit Nabenhöhe größer 120 m - Hybridturm mit Hebevorrichtung zum Selbstaufbau (IGF-Vorhaben 20604 N/1)
Forschungsschwerpunkt
Windenergie, Windingenieurwesen, Stahlbau, Regelungstechnik, Fluidtechnische Hubsysteme
Bearbeiter
Univ.- Prof. Dr.-Ing. Daniel Pak
Forschungsvereinigung
FOSTA - Forschungsvereinigung Stahlanwendung e.V.
Forschungsförderung
Das IGF-Vorhaben "Selbsterrichtende Onshore WEA mit Nabenhöhe größer 120 m - Hybridturm mit Hebevorrichtung zum Selbstaufbau", IGF-Projekt Nr. 20604 N/1, der Forschungsvereinigung Stahlanwendungen e.V. (FOSTA), Sohnstraße 65, 40237 Düsseldorf wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. An dieser Stelle möchten wir uns ausdrücklich für die Förderung bedanken.
Partner
RWTH Aachen, Center for Wind and Earthquake Engineering (CWE)
RWTH Aachen, Institut für Fluidtechnische Antriebe und Systeme (IFAS)
Projektlaufzeit
03/2019 - 02/2021
Projektbeschreibung
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sieht vor, dass erneuerbare Energien bis zum Jahr 2050 einen Anteil von mindestens 80 Prozent des Bruttostromverbrauchs decken sollen. In den letzten Jahrzehnten hat die Windenergie die dafür erforderliche Steigerung der Energieerträge durch größere Rotoren und zunehmende Nabenhöhen gewährleistet. Dadurch werden die Grenzen von konventionellen Stahlrohrtürmen aufgrund von Transportlimitierungen immer wieder erreicht. Eine Alternative stellen sogenannte Hybridtürme dar, bei denen das untere Segment vor Ort errichtet wird (z.B. Gittermastturm), das obere Segment weiterhin aus einem Stahlrohrturm besteht. Die Errichtung des hohen Turmes mittels Spezialkranen resultiert jedoch in einer Steigerung der Hauptinvestitionskosten. Daher ist eine Reduktion der Errichtungskosten anzustreben, um eine positive Gesamtbilanz zu gewährleisten. Dieses Forschungsvorhaben verfolgt eine Steigerung des Stromertrages durch eine Zunahme der Nabenhöhe bei gleichzeitiger Senkung der Hauptinvestitionskosten durch Reduktion der Errichtungskosten sowie des Planungsaufwands durch baupraktische Bemessungstools, welche durch die Entwicklung eines selbsterrichtenden Stahlrohr-Gittermast-Hybridturmes erreicht werden sollen. Forschungsgegenstand ist der Stahl-Hybridturm für eine Windenergieanlage (Gittermast: 120m, Stahlrohrturm: 65m). Zur Reduktion der Errichtungskosten wird die Anlage bis zu einer Höhe von 120m (Gittermast) konventionell mit Hilfe eines Krans errichtet. Der Stahlrohrturm wird parallel im Inneren zusammengesetzt und temporär gegründet. Nach Fertigstellung des Gittermastes wird der Stahlrohrturm mittels eines Litzenhubsystems angehoben, um die Gondel aufsetzen zu können. Abschließend wird der Stahlrohrturm inkl. Gondel mittels Litzenhub in seine endgültige Position verfahren. Die Aufnahme der Horizontalkräfte, Biege- und Torsionsmomente während des Hubvorgangs im Bereich des Übergangsstücks zwischen Gittermast und Stahlrohrturm erfolgt mit Hilfe von Hydraulikzylindern. Die Umsetzung der Projektergebnisse wird durch die Bereitstellung zusammenfassender Leitfaden gewährleistet.