Turm und Mast

Turm und Mast

Der Turm ist das größte und schwerste Teil einer Windenergieanlage. Er ist zwischen üblicherweise ein bis 1,8 Mal länger als der Rotordurchmesser und kann mehrere hundert Tonnen schwer sein. Der Turm hat daher eine besondere wirtschaftliche Bedeutung. Er macht zwischen 15 und 25 Prozent der Kosten einer gesamten Windenergieanlage aus und ist auch für einen großen Teil der Montage und Transportkosten verantwortlich.

Die Höhe des Turmes ist vor allem standortabhängig. Für Standorte mit einer hohen Bodenenrauigkeit (Wald, Wohngebäude) kommen höhere Türme zum Einsatz, da die Windgeschwindigkeit in höheren Luftschichten zunimmt und gleichzeitig die Turbulenzen abnehmen. Die Windgeschwindigkeit ist für den Ertrag einer Windenergieanlage der entscheidende Faktor (siehe Leistungsformel). Große Turbulenzen bedeuten eine zusätzliche Belastung für die Rotorblätter sowie den gesamten Antriebsstrang.

An Küstenstandorten oder anderen Starkwindstandorten sind kleinere Türme ausreichend, da dort schon in einer geringen Höhe große Windgeschwindigkeiten herrschen und ein relativ homogenes Windprofil vorzufinden ist. Im Binnenland geht daher der Trend zu immer größeren Nabenhöhen mit denen sich höhere Volllaststundenzahlen erreichen lassen. Demzufolge bieten die meisten Hersteller verschiedene Turmhöhen und Turmvarianten für die gleiche Anlage an.

Turmbauarten

Die Art des Turmes hängt vom Anlagentyp, von der Nabenhöhe und der Stärke des Windes ab. Ist der Turm nicht in ein Fundament fest eingespannt und benötigt er Abspannungen für die Stabilisierung, spricht man von einem Mast.

Abgespannte Masten
Abgespannte Masten sind schlanke Rohrkonstruktionen, die mit Hilfe von Stahlseilen gehalten werden. Sie können bei kleinen Windkraftanlagen bis zu einer Nennleistung von circa 250 kW eingesetzt werden. Bei sehr kleinen Windkraftanlagen (bis zu einer Leistung von 10 kW) ist diese Bauart sehr verbreitet.

Abgespannte Masten haben den Vorteil, dass sie sehr leicht und kostengünstig sind und sich einfach transportieren lassen. Bei kleinen Anlagen können die Masten mit Hilfe eines Jütbaums (Hilfsmast) ohne Kran errichtet und gegebenenfalls auch zur Sturmsicherung oder für Wartungs- und Reparaturarbeiten vorrübergehend wieder umgelegt werden.

Für die Aufstellung abgespannter Masten wird eine relativ große Bodenfläche benötigt. Dies ist vor allem in Windparks nachteilig.

Gitterturm
Gittertürme waren oft bei Windkraftanlagen der ersten Generation zu finden. Sie benötigen weniger Material (halb so viel wie Stahlrohrtürme) und sind folglich leichter und einfacher zu montieren.

Dennoch sind sie in Europa teurer als zylindrische Türme, da bei der Fertigung beziehungsweise Montage viel Arbeitszeit eingesetzt werden muss und somit deutlich höhere Lohnkosten anfallen. In Ländern mit niedrigeren Personalkosten (wie z.B. China oder Indien) sind sie dagegen sehr verbreitet.

Gittertürme sind in Europa selten zu sehen und werden nur für sehr hohe Türme (bis zu 160 Meter) verwendet.

Stahlrohrtürme
Rohrtürme aus Stahl sind heutzutage die gängigste und am weitesten verbreitete Turmbauart. Mehrere Typen sind bei den Stahltürmen zu finden, wie zum Beispiel zylindrisch, konisch oder unterkonisch. Stahltürme sind in zwei bis fünf Segmente von je 20 bis 30 Meter Länge unterteilt.

Der Transport der Turmsegmente von sehr großen Windkraftanlagen kann bei Stahlrohrtürmen problematisch sein, da die Straßenbrücken niedriger sind als der Durchmesser der untersten Turmsegmente. Dies trifft insbesondere für Anlagen zu, die größer als 2 MW sind. 

Die Stahltürme werden aus Stahlplatten hergestellt. Diese werden zunächst in Segmente geschnitten, später gerollt und schließlich zusammengeschweißt. Ein Stahlturm ist sehr schwer und wiegt bei einer Multimegawatt-Windkraftanlage von 60 bis 120 Meter Höhe zwischen 60 und 250 Tonnen.

Betontürme
Betontürme werden aus Stahlbeton gebaut. Sie sind viel dicker und schwerer als Stahltürme (5 bis 6 Mal schwerer als ein gleich hoher Stahlrohrturm). Sie weisen günstigere Schwingungseigenschaften auf und reduzieren so die Schallemissionen.

Betontürme werden oft am Standort selbst gebaut (so genannter Ort-Beton), können aber auch aus vorgefertigten Segmenten als Spannbetonturm zusammengesetzt werden. Letztere sind bei Großserien günstig, aber bei Kleinserien deutlich teurer als Ort-Betontürme.

Der Transport ist für Betontürme einfacher als bei Stahlrohrtürmen, auch wenn sie deutlich schwerer sind. Die Qualität bei Ort-Betontürmen ist jedoch schwerer zu kontrollieren, da das Abbinden des Betons von den Witterungsbedingungen abhängt.

Hybrid-Türme
Der Unterteil eines Hybrid-Turms besteht aus Stahlbeton, der obere aus Stahl. Sie werden hauptsächlich für hohe Türme eingesetzt, da sie das Transport Problem der großen Durchmesser der Unterteile aus Stahl umgehen und einfacher als reine Betontürme zu montieren sind.



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Quelle: www.wind-energie.de/infocenter/technik/konstruktiver-aufbau/turm-und-mast