Neuartige wartungsfreie Gittertürme für onshore Windenergieanlagen
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- Lieselotte Voss
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1 Neuartige wartungsfreie Gittertürme für onshore Windenergieanlagen Autor Dipl. Ing. Detlef Bengs Butzkies Windprojekt GmbH & Co KG, Krempe
2 Anwendungsbereich Autor Dipl. Ing. D. Bengs Bedingt durch zunehmend geringere Vergütung ist der Bedarf für höhere Nabenhöhen geweckt worden. In den bereits durch Windkraftanlagen besetzten Gebieten gibt der Repowering-Gedanke, aus zwei rückgebauten Alt-Anlagen darf eine Neu-Anlage entstehen und die schlechtere Vergütung der produzierten Kilowattstunde, den Zwang nach leistungsfähigeren Anlagen und/oder höheren Nabenhöhen mit den dort vorherrschenden höheren Windgeschwindigkeiten. Auch in Schwachwind-Bereichen möchte der Markt Strom aus Wind ernten. Die klassischen Rohrtürme kommen auf Grund der Rohrturmdurchmesser begrenzenden Brückendurchfahrtshöhen an ihre technischen und wirtschaftlichen Grenzen. Daher öffnet sich der Markt für Hybridtürme, Shell-Tower, Holztürme und Gittertürme
3 Forderung des Marktes Kleine Transportmaße Kleine Stückgewichte Berücksichtigung von gegebenen Krankapazitäten und Zuwegungen Geringer Materialeinsatz Hohe Prozess-Sicherheit Geringe Wartung Hoher Local Content machbar Geringe bis keine Rückbaukosten Autor Dipl. Ing. D. Bengs
4 Konstruktionsentscheidung Verbinder Abbildung 1: Gitterturmstoß am Eckprofil, Winkelausführung mit Reibanstrich,Reibungskoeffizient <= 0.3, 10.9 Schrauben und Dehnhülsen Autor Dipl. Ing. D. Bengs Abbildung 2: Gitterturmstoß am neuartigen Eckprofil, Bobtail und Reibsubstrat, garantierter Reibungskoeffizient = 0.70 Folie Nr. 4
5 Varianten der Profilausführung ArcelorMittal, Conferdo, der Doppelwinkel bzw. 4-fach Winkel Entwicklung Fa. Ruukki (eingestellt?) Entwicklung Fa. Butzkies Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 5
6 Varianten der Profilausführung ArcelorMittal, Conferdo, der Doppelwinkel bzw. 4-fach Winkel Entwicklung Fa. Ruukki (eingestellt?) Entwicklung Fa. Butzkies Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 6
7 Varianten der Profilausführung ArcelorMittal, Conferdo, der Doppelwinkel bzw. 4-fach Winkel Entwicklung Fa. Ruukki (eingestellt?) Entwicklung Fa. Butzkies Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 7
8 Varianten der Profilausführung ArcelorMittal, Conferdo, der Doppelwinkel bzw. 4-fach Winkel Entwicklung Fa. Ruukki (eingestellt?) Entwicklung Fa. Butzkies Vier-Stieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 8
9 Varianten der Profilausführung ArcelorMittal, Conferdo, der Doppelwinkel bzw. 4-fach Winkel Entwicklung Fa. Ruukki (eingestellt?) Entwicklung Fa. Butzkies Vier-Stieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 9
10 Auslegung Übliche statische Lasten wie 50-Jahres Böe,Notabschaltungen etc. Fatigue Lasten aus dem Windprofil und dem Betrieb der Anlage Eigenfrequenzen der Gesamtanlage aus den Anregungen vom Blatt, Generator etc.als Einzelereignis aus der Beschleunigung heraus bzw. Dauerbeanspruchung Fatigue Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 10
11 Gegenüberstellung der Berechnungsmodelle Einmassenschwinger Ersatzrohrturm Mehrkörpersimulation Aussage über jedes einzelne Stabelement Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 11
12 Gegenüberstellung Schrauben Bobtail Was ist gewollt? Dehnung des Verbindungsquerschnittes um eine Vorspannung zu erzeugen Schraube, nicht wartungsfrei nach DiBt üblicherweise ein drehbewegungsorientiertes Anzugsverfahren Risiken: Drehmomentenschlüssel Reibung im Gewinde Monteur Bobtail Schraubenverfahren verbessern: Setzprozess ist nur volumenorientiert, sicheres vom Monteur unabhängiges Verfahren geringe Setzkräfte unlösbar aber damit auch nicht nachziehbar Korrosivotätskategorie C5 lang, Salzsprühnebeltest. Laut DiBt wartungsfrei Nord Lock Scheiben Schrauben hydraulisch vorspannen Abreissschrauben Junkerstest Bobtail-Installation Umformung Schließring Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 12
13 Auswirkung der Turbinenausführung Turm-Freigang/ -Durchmesser Rotordurchmesser Asynchrongenerator Stall-Anlagen Synchrongenerator Umrichter Blattspitzengeschwindigkeit Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 13
14 Auswirkung der Turbinenausführung Turm-Freigang/ -Durchmesser Rotordurchmesser Asynchrongenerator Stall-Anlagen Synchrongenerator Umrichter Blattspitzengeschwindigkeit Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 14
15 Euro Auswirkung towercompare Turmfreigang for XXXXXX 2.3 MW, 101 m rotordiameter am Beispiel einer 2.3 MW Turbine , , , , , , , , , , , , , , , , ,56 tower 9 m, 99 m hubhight, excl. Fric-Loc-plate, incl. transition section, incl. price for tools 99 m, incl. foundation-setting-part, incl. foundation, earthwork, lightning-protection tower 9 m, 129 m hubhight tower 7,4 m, 99 m hubhight tower 7,4 m, 129 m hubhight tower 5,8 m, 99 m hubhight tower 5,8 m, 129 m hubhight 0,00 10,00 m 30,00 m 50,00 m 70,00 m 90,00 m 110,00 m 130,00 m 150,00 m 0,00 m 20,00 m 40,00 m 60,00 m 80,00 m 100,00 m 120,00 m 140,00 m 160,00 m Hub<- hubhight = +/- 0,00 m -> ground Autor Dipl. Ing. D. Bengs
16 Auswirkung Turmfreigang am Beispiel einer 2.3 MW Turbine tons-compare ,63 to 227,52 to 245,83 to 294,00 to 227,92 to 307,50 to 354,99 to 388,50 to towerdiameter: 9 m towerdiameter: 7,4 m towerdiameter: 5,8 m towerdiameter: 4,2 m hight 99 m hight 129 m Autor Dipl. Ing. D. Bengs
17 Auswirkung Turmfreigang am Beispiel einer 2.3 MW Turbine trend of prices for hub-hight tons-compare 99,0 m and 129,0 m for different diameters , , , , , ,00 189,63 to , , , ,19 227,52 to 245,83 to ,67 294,00 to ,54 hubhight: 99 m, excl. Fric-Loc-plate, incl. transition section, incl. price for tools 99 m, incl. foundation-setting-part, incl. foundation, earthwork, lightning-protection hubhight: 129 m 227,92 to , , hight 99 m towerdiameter under bladetip hight 129 m Autor Dipl. Ing. D. Bengs 307,50 to , ,65 354,99 to 388,50 to , ,19 towerdiameter: 9 m towerdiameter: 7,4 m towerdiameter: 5,8 m towerdiameter: 4,2 m
18 Impressionen Dreistieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 18
19 Impressionen Dreistieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 19
20 Impressionen Dreistieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 20
21 Impressionen Vierstieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 21
22 Impressionen Vierstieler Autor Dipl. Ing. D. Bengs Folie Nr. 22
23 Zukunftsaussichten Hybridturm Unter dem Blatt - Rohrturm Rohrübergangsstück, (größere Herausforderung) Gitterkonstruktion Autor Dipl. Ing. D. Bengs
24 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Besonderen Dank auch an unsere Entwicklungspartner: VENSYS AG IPU, Braunschweig Fraunhofergesellschaft IPA, Rostock WTSH Alcoa Fastening Systems Autor Dipl. Ing. D. Bengs
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