Bauen

25.01.2013

Hybridturm aus Beton und Stahl

REpower nimmt mit Winnberg 4 seine höchste Windenergieanlage in Betrieb

Die REpower Systems SE hat Anfang Juli 2012 ihre höchste Windenergieanlage Winnberg 4 in der Gemeinde Sengenthal, Landkreis Neumarkt, erfolgreich in Betrieb genommen. Die Turbine mit 3,2 Megawatt (MW) Nennleistung und einem Rotordurchmesser von 114 Metern, die im Auftrag der vor Ort ansässigen Max Bögl Windpower GmbH errichtet wurde, erreicht mit ihrem 143-Meter-Hybridturm aus Beton und Stahl eine Gesamthöhe von 200 Metern und ist damit die höchste Windenergieanlage, die REpower je errichtet hat.
Mit dem optimal aufeinander abgestimmten Verhältnis zwischen der Nennleistung, dem Rotordurchmesser und der Nabenhöhe von 143 Metern ist die Anlage besonders für Standorte mit geringeren Windgeschwindigkeiten sowie in hügeligem Gelände und in Waldgebieten geeignet. Gegenüber einer 3.2M114 mit einer Nabenhöhe von 93 Metern kann der Ertrag an schwachen Windstandorten bei einer Nabenhöhe von 143 Metern um bis zu 50 Prozent gesteigert werden.
Matthias Schubert, Technologievorstand (CTO) der REpower Systems SE, erklärt den Hintergrund: „Mit jedem zusätzlichen Höhenmeter ab einer Nabenhöhe von 100 Metern können wir einen zusätzlichen Energieertrag von bis zu einem Prozent pro Meter gewinnen.“
REpower setzt bei der 3.XM-Serie ab 100 Metern Nabenhöhe einen Hybridturm aus einer Kombination von vorgefertigten Stahlbeton-Segmenten und standardisiertem Stahlturm ein, der bereits erfolgreich bei der REpower 3.4M104 mit einer Nabenhöhe von 128 Metern genutzt wird.

Segmentbauweise garantiert kurze Bauzeit


Schubert betont: „Die einzigartige Hybridturmtechnologie ermöglicht eine Turmverlängerung um bis zu 50 Prozent und eine Überwindung natürlicher Standortgrenzen. Gleichzeitig unterstützt die Segmentbauweise einen wirtschaftlichen, nahezu wetterunabhängigen Aufbau und garantiert eine kurze Bauzeit.“
Mit der Installation von Windenergieanlagen auf einer Nabenhöhe von bis zu 143 Metern ergeben sich neue Herausforderungen für den Transport und die Installation. Wesentlicher Bestandteil des technischen Konzepts ist ein Turmdrehkran, der bei der Errichtung der Windenergieanlage auf dem Winnberg erstmals bei REpower zum Einsatz kam. Der Kran „klettert“ analog zum Bauortschritt und erlaubt somit eine kosten- und platzsparende Installation der Anlage gerade in bewaldeten Gebieten und komplexem Gelände.
Für das Hybridturmkonzept und die Kombination mit dem selbstkletternden Turmdrehkran haben REpower und der Hersteller der Betonturmsegmente, die Unternehmensgruppe Max Bögl, in dem Projekt auf dem Winnberg mit dem Kranlieferanten Liebherr zusammengearbeitet, um dessen langjährige Erfahrung in der Kranindustrie zu nutzen. Durch das Konzept wird die Zeit für die Vor-Ort-Installation wesentlich verkürzt.
Der Hybridturm System Max Bögl ermöglicht Nabenhöhen über Gelände von 100 bis 150 Metern bei einer Gesamtanlagenhöhe inklusive Rotor von bis zu 200 Metern. Errichtet wird er ab Oberkante Fundament in reiner Montagebauweise. Gegründet auf einem Ortbetonfundament in Form eines Kreisrings, entsteht darauf der Betonturm aus unverbundenen, aufeinandergesetzten Fertigteilringen mit „trockener Fuge“, das heißt, ohne Fugenvermörtelung beziehungsweise -verklebung oder sonstige Ausgleichsschicht, erklärte Stefan Bögl in einem Vortrag auf dem 36. Lindauer Bauseminar Ende Januar 2011.
An die horizontalen Betonfugen der Fertigteile werden laut Bögl höchste Genauigkeitsforderungen gestellt. Sie werden deshalb im Fertigteilwerk hochpräzise mit einer CNC-Schleifmaschine bearbeitet. Eine außerhalb des Betonquerschnitts verlaufende Spannbewehrung entlang der Innenwandung der Turmringe verspannt die einzelnen Ringe über die volle Höhe des Betonturms miteinander und mit dem Fundament.

Der Übergang von
Beton zu Stahl ist variabel


Die Betonfertigteilringe lassen sich nach einem modularen Baukastensystem kombinieren. Das System beinhaltet, so Stefan Bögl, ein Sortiment konischer Ringe mit unterschiedlichen Neigungswinkeln und Zylinderringen, denen aber die Höhe des Rings von 3,80 Metern und die Wandstärke von 30 Zentimetern gemeinsam sind. Auf diese Weise können verschiedenste Turmhöhen für unterschiedliche Maschinengrößen und Anforderungen realisiert werden.
Im System Max Bögl ist der Übergang von Beton zu Stahl variabel in einer Höhe zwischen 60 und 110 Metern möglich. Das so genannte Übergangsstück, eine Verbundkonstruktion aus Stahl und Beton, ist das Verbindungsglied zwischen Beton- und Stahlrohrturm. Es enthält alle Verankerungselemente für die aufgesetzten Stahlrohrsegmente und ist konstruktiv so ausgeführt, dass im Übergang von Beton zu Stahl kein erkennbarer Versatz besteht, erklärte Bögl. Der Turm wirke somit optisch schlank und elegant.
Die Betonringe werden im Fertigteilwerk am Bögl-Firmenhauptsitz in Sengenthal in Abhängigkeit von Größe und Gewicht entweder als kompletter Ring oder in zwei Segmenten hergestellt. Um die hohen Genauigkeitsanforderungen im Millimeter-Bereich zu erfüllen, wurden spezielle Schalungen in Zusammenarbeit mit dem Technischen Büro und dem eigenen Stahlbau entwickelt und gebaut, betonte Stefan Bögl. Hinsichtlich der Qualitätssicherung spiele hier die Werksproduktion, wie sie nur bei der Fertigteilbauweise vorkommt, eine zentrale Rolle. Nur sie garantiere eine konstant hohe Qualität und Präzision der Bauteile und damit verbunden eine schnelle Montage des Turms.
Ein weiterer Vorteil ist laut Bögl die Unabhängigkeit von äußeren Witterungsbedingungen. Durch die trockene Horizontalfuge könne auch bei niedrigen Temperaturen und bei Feuchtigkeit problemlos montiert werden.
Die nur mit Fertigteilen mögliche Vorfertigung und Lagerhaltung der Module sichere eine flexible Logistik und dauerhaft kurzfristige Lieferbereitschaft, so Bögl. Für die komplette Baustellenlogistik, den sicheren Transport und die Montage der Beton- und Stahlsegmente mit exakt auf die jeweilige Situation abgestimmtem Hebegerät sorge der Unternehmensbereich Transport und Geräte sowie eigene qualifizierte Montageteams der Firmengruppe. Mittels speziell entwickelten Montagevorrichtungen werden auf der Baustelle die Halbschalen zu ganzen Ringen zusammengefügt und in den vertikalen Kontaktfugen geschlossen. Ist der unterste Betonring eingemessen, würden die weiteren Segmente Stück für Stück mit einem Kran zum ganzen Turm zusammengesetzt.

Konstruktion ermöglicht auch einfache Demontage


Sobald das aufgesetzte Übergangsstück auf eventuelle Lageabweichung überprüft ist, werden die Ringe vorgespannt und die Montage des Fertigteilturms abgeschlossen. Anschließend erfolgt die Montage des ebenfalls modulartig zusammengesetzten Stahlschafts – den jeweiligen Kundenwünschen entsprechend, gegebenenfalls auch inklusive Gondel. Dazu habe sich der Max Bögl Stahl- und Anlagenbau mit modernster Maschinentechnik ausgerüstet, unter anderem mit einer Rundmaschine für Blechstärken bis 60 Millimeter und 4,0 Metern Breite sowie einem Schweißautomaten für die zugehörigen Längs- und Rundnähte.
Die Turmkonstruktion ermöglicht laut Stefan Bögl auch eine einfache Demontage nach der Nutzungsdauer, da die Turmsegmente nach Wegnahme der Vorspannung wieder leicht zurückgebaut werden können. (BSZ)

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