REPower: Die 3MW Plattform

Windverhältnisse verbessern sich jedoch mit zunehmender Höhe. Geht die Nabenhöhe dabei über 100 m hinaus, kann den daraus resultierenden konstruktiven Herausforderungen für den Turmaufbau z.B. mit dem Hybrid-Turm begegnet werden.

Quelle: Zusammenfassung der REpower Windmessungen

Die REpower 3.2M114 mit einer Nabenhöhe von 143 m ist ein Beispiel für die gelungene Kooperation zwischen dem Anlagenhersteller REpower und der Firma Max Bögl. Diese Partnerschaft führte zu einem material-optimierten und kosteneffizienten Turmdesign.

Dieses Turmdesign beinhaltet das notwendige neue Installationskonzept mit einem modifizierten Schwenkkran (‚Top-slewing Tower Crane‘) der Firma Liebherr. Der Kran ist den speziellen Anforderungen einer Windenergieanlage angepasst. Was logistische Aspekte und die im Windpark herrschenden Raumbedingungen angeht, hat das neue Design sowohl ökonomische als auch ökologische Vorteile.

REpower’s 3MW Plattform, die 3.XM auf hohen Nabenhöhen, ist für Standorte mit Schwachwindbedingungen vorgesehen. Besonders die 3.2M114 mit einer Nennleistung von 3.200kW und einem Rotordurchmesser von 114 m ist ideal für diese speziellen Standortbedingungen geeignet.

Jeder zusätzlicher Meter Nabenhöhe bringt einen zusätzlichen Leistungsertrag von ungefähr 0.5 - 1 %. Grund dafür ist die ansteigende mittlere Windgeschwindigkeit. Das Aufstellen moderner Windenergieanlagen mit einer Nabenhöhe von bis zu 150 m stellt neue Herausforderungen besonders für den Transport und das Installationsgerät dar.

Hier setzt das von Repower entwickelte Konzept an und nutzt dabei im Rahmen einer Partnerschaft die Erfahrung der Konstruktionsfirma Max Bögl. Die Kompetenz dieses Unternehmen liegt im Bereich Betonfertigteile und konstruktive Methodik. Der augenblickliche Fokus liegt in der Herstellung von Betonfertigteilen, Infrastruktur, Hoch- und Ingenieurbau und Maschinenhäusern mit einer 10-jährigen Erfahrung in der Herstellung von hochpräzisen Betonfertigteilelementen.

Die Kooperation zwischen REpower und Max Bögl begann vor 3 Jahren. Max Bögl hat sich darauf spezialisiert, Technologien aus der Baubranche für den Aufbau von Windenergieanlagen zu modifizieren, so z.B. maschinell hergestellte Betonturm-Segmente.

Erstes Ergebnis dieser Partnerschaft ist eine Hybrid-Turm Konstruktion, die aus einem Beton- und Stahlteil besteht und erfolgreich bei der REpower 3.4M104 mit einer Nabenhöhe von 128 m zum Einsatz kommt.

Eigenschaften der Hybrid Turmstruktur:

• Die Ring-Elemente sind maximal in zwei Hälften unterteilt
  • Nur wenig vertikal Fugen an der Anlage
• Horizontale Fugen zwischen den Ring-Elementen werden nicht verfugt
  • Saubere und schnelle Schichtung
• Externe Spannglieder
  • Einfache Demontage der WEA nach dem Ende ihrer Lebensdauer
• Unterflansch des Stahlturms ist ein interner L-Flansch
  • Einfache Montage von der Innenseite des Turms
• Kleiner Absatz an den äußeren Rändern des Beton- und Stahlturms
  • Optik einer einzigen festen Struktur

Montage der Stahlsegmente

Die Vorteile der Hybrid-Turmstruktur sind eine verkürzte Turminstallation durch Vorfertigung der benötigten Bauelemente und eine Reduzierung der Aktivitäten am Bauplatz (keine Vor-Ort-Turmbesichtigung, weniger Fugen, weniger Bindung).

Normalerweise ist es nicht möglich, einen Turm bei Regen oder Temperaturen unter Null Grad zu installieren. Da es bei der REpower-Bögl-Lösung jedoch nicht notwendig ist, Betonsegmente mit Mörtel oder Kleber zu fixieren, können die Betonteile bei allen Witterungsverhältnissen installiert werden.

Für das Zugseil werden Stahlzugglieder aus dem Brückenbau verwendet. Sie sind am Fundament und dem Adapter zwischen Beton- und Stahlturm verbunden. Diese vorgespannte Verbindung hält Kräften von mehr als 1000 Tonnen stand. Dies ist elementar, weil bereits der Betonturm ein Eigengewicht von über 1000 Tonnen hat. Das Gewicht des Stahlturms, fast 140 Tonnen, und das Gewicht der Gondel und Nabe mit ca. 100 Tonnen kommen dazu.

Ausblick: Größer, höher – effizienter

Der nächste Schritt in der Erweiterung der 3.XM REpower Baureihe ist die Kombination der 3.2M114 Anlage mit einem Hybridturm zu einer Nabenhöhe von 143m. Der vergrößerte Rotordurchmesser von 114 m auf dieser Nabenhöhe erhöht die Leistung der Turbine für Schwachwindstandorte deutlich.

Im Allgemeinen wird auf Windpark-Baustellen die Installation mit mobilen oder Raupenkranen durchgeführt. Die nächste Generation von mobilen Kranen ist der Turmkran. Basierend auf Standardkranen ‚wächst‘ dieser Kran auf die gleiche Höhe, auf der der Turm installiert wird. Für das Hybridturmkonzept und die Kombination mit dem Turmkran arbeiten REpower und Max Bögl mit Liebherr zusammen.

Der Turmkran kommt an Standorten in hügeligem Gelände und Waldgebieten zum Einsatz, wo der Gittermastkran nicht aufgestellt werden kann. Für die Standfläche des Turmkrans ist weniger Abholzung von Waldflächen notwendig (Kleinerer Kran Standfläche ca. 1000 m² vs. 1500 m²).

Die Installation der Anlage ist mit dem Turmkran bis zu einer Windgeschwindigkeit von 15 m/s möglich. (Mit dem freistehenden Gittermastkran nur bis zu 12 m/s.)

Im ersten Schritt wird der Turm bis zu einer Höhe von 80 m errichtet. Der Kran wächst mit der Höhe des Turmes. Im nächsten Schritt wird der Kran mit dem Turm verbunden, bevor die Stahlturmsegmente installiert werden.

Ohne diese horizontale ‚Brücke‘ könnte der Kran selbstständig bis zu einer Höhe von 100 m stehen. Durch die zusätzliche Verbindung mit dem stabilen Turm wird eine Errichtung bis zu 150 m möglich.

Normalerweise werden außerdem für Turmerrichtung, Anheben der Gondel und Montage der Blätter mehrere Krane benötigt. Mit dem neuen Konzept wird für die Installation der gesamten Anlage nur noch ein Kran gebraucht. Der Turmkran kann dazu benutzt werden die Gondel, die Nabe und auch die Blätter über die Einzelblattinstallation zu errichten.