DE102010047773B4

DE102010047773B4 - Fundament für eine Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102010047773B4
Application number: DE102010047773A
Authority: DE
Inventors: Gregor Prass
Original assignee: TimberTower GmbH
Current assignee: TimberTower GmbH
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2030-10-09
Also published as: WO2012045413A1; EP2625343A1; US20130326970A1; CN103210151B; RU2013120912A; US8833004B2; CA2813670A1; DE102010047773A1; CN103210151A; EP2625343B8; EP2625343B1; JP2013542364A; CA2813670C

Abstract

Fundament für eine Windkraftanlage mit einem oberirdischen und einem unterirdischen Teil (11, 12), wobei auf dem oberirdischen Teil (12) eine Anschlussmöglichkeit (14) für eine Windkraftanlage vorgesehen ist, wobei der unterirdische Teil (11) wenigstens teilweise aus einem Holzwerkstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der unterirdische Teil (12) wenigstens teilweise ein Hohlkörper ist und dass Mittel zur Belüftung des Hohlkörpers vorgesehen sind, bei denen es sich bevorzugt um Öffnungen (29, 30, 31, 32) in einem Stützbauwerk (15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 28) und/oder aufgeteilte Mittelabschnitte (22, 23) handelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fundament für eine Windkraftanlage mit einem oberirdischen und einem unterirdischen Teil, wobei auf dem oberirdischen Teil eine Anschlussmöglichkeit für eine Windkraftanlage vorgesehen ist, wobei der unterirdische Teil wenigstens teilweise aus einem Holzwerkstoff hergestellt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Windkraftanlage mit einem vorbeschriebenen Fundament sowie die Verwendung der in einer Windkraftanlage anfallenden Wärme zur Trocknung eines Fundaments der vorbeschriebenen Art.
Zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wind werden Windkraftanlagen verwendet. Bei einer Windkraftanlage handelt es sich um eine Vorrichtung mit einem Fundament, einem Turm, der auf dem Fundament errichtet wird, und einer Gondel, die auf dem Turm angeordnet wird. An der Gondel befindet sich die mit Rotorblättern verbundene Antriebseinheit zur Energieerzeugung.
Die durch die Gondel auf den Turm erzeugten statischen Belastungen und die durch die Rotation der Drehflügel des Rotors und der Bewegungsmöglichkeit der Gondel in Abhängigkeit der Windrichtung erzeugten dynamischen Belastungen werden über den dafür ausgelegten Turm in das Fundament der Windkraftanlage abgeleitet.
Solche Fundamente werden beispielsweise als Flachgründungen in Form von Betonkörpern als Vollkörper hergestellt. Nachteilig bei solchen Körpern ist, dass nach dem Erreichen des Endnutzungszeitpunkts der Windkraftanlage, nachdem die Windkraftanlage zurückgebaut werden muss, das Fundament ebenfalls aufwendig rückgebaut werden muss. Des Weiteren sind insbesondere bei der Herstellung des Fundaments als Vollkörper die Herstellungskosten durch das Stahlbetonfundament sehr hoch.
Aus DE 102 45 078 A1 ist bekannt, eine Windkraftanlage in Form eines oberirdischen Fundaments zu errichten, bei dem die Anlage auf einem Container errichtet wird. Nachteilig hierbei ist, dass die Lasten, die durch einen solchen Container aufgenommen werden können, zu gering sind, als dass es möglich ist, darauf eine heute übliche, fest installierte, Windkraftanlage zu errichten.
Eine Möglichkeit der Materialreduzierung ist aus WO 02/27105 A1 offenbart. Dabei wird ein Fundament aus Stahlbeton hergestellt, das aus Ringsegmenten besteht, die als offener Körper in dem Boden errichtet werden, so dass kein Vollkörper verwendet wird, was Materialeinsparungen und damit Kosteneinsparungen zur Folge hat. Allerdings ist es auch hier notwendig, aufwendige Rückbaumaßnahmen vorzusehen.
DE 197 06 193 A1 offenbart ein Fundament für einen Pfosten, Mast oder dergleichen beispielsweise für Zäune oder Verkehrsschilder aus einem Kunststoffhohlkörper. Hier wird die Kostenreduktion über das Material vorgenommen.
Ein anderer Weg zur Reduzierung der Kosten ist in EP 1 074 663 A1 offenbart. Hier wird ein sternförmiges Betonfundament (auch alternativ aus Holzherstellbar) aus drei Abschnitten, die an einem Basisabschnitt, auf dem die Windkraftanlage errichtet wird, angeordnet werden. An den Endpunkten werden die Abschnitte zusätzlich in Form einer Tiefgründung zusätzlich zur Lastaufnahme gesichert. Zwar ist die Ausführung als Vollkörper vorgesehen, durch die Reduzierung der Ausleger und die zusätzliche Tiefgründung wird die benötigte Masse reduziert, was eine Kostenreduzierung bewirkt. Der aufwendige Rückbau bleibt allerdings bestehen.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Fundament für eine Windkraftanlage zu schaffen, bei der zum einen eine Kostenreduktion gegenüber den bekannten Fundamenten erfolgt, gleichzeitig die notwendigen Lasten aufgenommen werden können, und es möglich ist, die Kosten und den Aufwand bei dem Rückbau des Fundamentes zu reduzieren, aber die entsprechende Lebensdauer bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird hinsichtlich des Fundaments dadurch gelöst, dass der unterirdische Teil wenigstens teilweise ein Hohlkörper ist und dass Mittel zur Belüftung des Hohlkörpers vorgesehen sind, bei denen es sich bevorzugt um Öffnungen im Stützbauwerk und/oder aufgeteilte Mittelabschnitte handelt.
Ein Holzwerkstoff ist in der Lage, die durch die Windkraftanlage hervorgerufenen statischen und dynamischen Belastungen ähnlich gut, oder sogar besser, als ein Betonfundament aufzunehmen. Gleichzeitig sind die Errichtungskosten in Bezug auf 1 m³ Masse bis zu 30% geringer. Gleichzeitig wird der Aufwand für die Rückbaumaßnahmen nach Beendigung der Lebensdauer der Windkraftanlage reduziert, da er leichter demontierbar ist, als ein vergleichbares Betonfundament. Weiterhin erleichtern die während der Lebensdauer des Holzfundaments beginnende Zersetzungsprozesse ebenfalls den Rückbau oder die Rückbaubarkeit wird nicht weiter notwendig, da gewährleistet ist, dass sich der Rückbauprozess von alleine durchführt, indem der Holzwerkstoff über einen definierten Zeitraum zersetzt wird. Durch das Vorsehen eines Hohlkörpers bei Beibehaltung der statischen und dynamischen Belastbarkeit ist es möglich, die Errichtungskosten weiter zu reduzieren. Durch das Vorsehen von Belüftung ist es möglich, die Lebenserwartung der Holzwerkstoffe entsprechend der notwendigen Parameter positiv zu beeinflussen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass auf einer Bodenplatte, bevorzugt aus einem Holzwerkstoff, ein Stützbauwerk, bevorzugt aus einem Holzwerkstoff, vorgesehen ist, auf dem Platten, bevorzugt aus einem Holzwerkstoff, angebracht sind. Vorteilhaft ist dabei, dass im inneren des unterirdischen Teils Stützelemente vorgesehen sind, bevorzugt radial vom Mittelpunkt des Fundaments nach außengerichtet, bevorzugt als Bestandteil des Stützbauwerks und/oder, dass eine in wenigstens zwei Abschnitte unterteilter Mittelbereich vorgesehen ist, wobei bevorzugt die Unterteilung in Horizontaler Richtung erfolgt. Das Vorsehen einer solchen Konstruktion ermöglicht es, die notwendigen Materialien auf einfache Weise zum Errichtungsort zu transportieren, da kein hoher Vorfertigungsgrad in Form von voluminösen Teilen notwendig ist. Des Weiteren ist es möglich, bei gleichbleibender statischen und dynamischen Belastbarkeit, die verwendeten Materialien weiter zu reduzieren. Alternativ ist es vorteilhaft, den Fundamentkörper vollständig aus einem Holzwerkstoff herzustellen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass der oberirdische Teil auf einem Auflager aufgesetzt ist, das bevorzugt auf einer Auflagerplatte aufgestellt ist, oder in den unterirdischen Teil verlängert ausgeführt ist, bevorzugt einstückig, der bevorzugt auf einer Auflagerplatte aufgestellt ist. Auf eine solche Weise können die Auftretenden Lasten einfacher in das Fundament übertragen werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Holzwerkstoff um Vollholz, Brettschichtholz und/oder Brettsperrholz handelt. Bei diesen Holzwerkstoffen handelt es sich um gut verfügbare kostengünstige Werkstoffe mit entsprechend hinreichender statischer und dynamischer Belastbarkeit.
Des Weiteren wird die erfindungsgemäße Aufgabe hinsichtlich der Windkraftanlage durch eine Windkraftanlage mit einem Fundament der zuvor beschriebenen Art gelöst, indem die in der Windkraftanlage anfallende Wärme in das Fundament eingeleitet wird. Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch die Verwendung der in der Windkraftanlage anfallenden Wärme zur Trocknung eines Fundaments der vorbeschriebenen Art gelöst.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Fundaments,
2 eine Draufsicht zu 1,
3 eine Schnittansicht in Draufsicht unterhalb der Sichtebene zu 2, und
4 eine Ansicht analog 3 mit dargestelltem Belüftungsweg.
Das erfindungsgemäße Fundament 10 besteht aus einem unterirdischen Teil 11 und einem oberirdischen Teil 12. Auf einer Oberseite des oberirdischen Teils 12, der ringförmig oder polygonal ausgeführt sein kann, befindet sich ein Anschluss für einen Turm einer Windkraftanlage. Vorteilhafterweise ist der Turm der Windkraftanlage ebenfalls als polygonaler Turm aus Holz ausgeführt. Der unterirdische Teil 11 ist beispielsweise auf einer Bodenplatte (nicht dargestellt) aufgebaut, die als Errichtungsbasis dient. Diese kann eine Betonplatte oder auch ein verdichtetes Sandfundament oder dgl. sein. Auf der Bodenplatte ist ein Boden 15 aus Holz errichtet. Auf dem Boden 15 sind senkrechte Seitenwände 16 errichtet. Des Weiteren in eine Auflagerplatte 18 vorgesehen. Mittig auf der Bodenplatte 15 bzw. der Auflagerplatte 18 ist ein Auflager 19 vorgesehen. Das Auflager 19 dient entweder als Anschluss für den oberirdischen Teil 12 oder ist wie in 1 gezeigt einstückig mit diesem ausgeführt. Das Auflager 19 besteht aus vertikal angeordneten Platten 25, den einen Mittelabschnitt 20 bilden. Der Mittelabschnitt 20 weist eine horizontale Mittelplatte 21 als Trennebene auf. Im oberen Teil ist eine Decke 24 vorgesehen. Der Raum zwischen der Decke 24 und Mittelplatte 21 ist eine obere Kammer 23. Zwischen der Mittelplatte 21 und der Auflagerplatte 18 oder dem Boden 15 ist eine untere Kammer 22.
Auf den senkrechten Seitenwänden 16 schließen sich geneigte Seitenwände 17 an. Der Boden weist eine polygonale Form auf, mit der u. U. eine Annäherung an einen Kreis bewirkt wird. (siehe 2 bis 4) Die geneigten Seitenwände 17 sind trapezförmig ausgeführt. Dieses ist in Draufsicht in 2 und gestrichelt in 3 dargestellt. Als Verstärkung sind Auflagerplatten 26, 27 von unterschiedlicher Dicke vorgesehen, die auf den geneigten Seitenwänden 17 angeordnet sind. Diese sind ebenfalls trapezförmig, überdecken allerdings mehrere geneigte Seitenwände 17.
Alternativ oder zusätzlich können stützende Wandelemente 28 innerhalb des Fundaments 10, radial vom Mittelabschnitt 20 zu den senkrechten Seitenwänden 16 hin vorgesehen werden. Diese können unter den Berührungspunkten der geneigten Seitenwände 17 vorgesehen werden oder wie in 3 dargestellt, versetzt dazu vorgesehen werden. Alternativ kann das Fundament mit einem stützenden Fachwerk (nicht dargestellt) errichtet werden, auf dem dann entsprechende Holzplatten angebracht werden.
Die Wände 16, 17, 25, 28 Platten 21, 25, 26, 27, der Boden 15 und das Auflager 20 bestehen entweder aus übereinander angeordneten Schichtelementen oder aus Plattenelementen, die aus Brettsperrholz oder Brettschichtholz hergestellt sind.
Als Mittel zur Belüftung des Fundaments sind Öffnungen 29 in der Decke 24 vorgesehen, durch die Zuluft und feuchte Abluft transportiert werden können. Weiterhin weisen die vertikalen Seitenwände 25 Öffnungen 30, 31 auf, von denen eine in der unteren Kammer 22 und eine in der oberen Kammer 23 sich befindet und. Lüftungstechnisch sind die Kammern 22, 23 von einander getrennt. Zwischen den vertikalen Seitenwänden 16 und den Platte 25 werden durch die Wandelemente 28 weitere Kammern 34 gebildet. Diese Kammern 34 sind über Öffnungen 32 in den Wandelementen 28 lüftungstechnisch miteinander verbunden. Exemplarisch ist in 4 ein Lüfter 33 dargestellt, durch den die Luft entlang des in 4 dargestellten Lüftungsweges 35 bewegt wird.

Claims

Fundament für eine Windkraftanlage mit einem oberirdischen und einem unterirdischen Teil (11, 12), wobei auf dem oberirdischen Teil (12) eine Anschlussmöglichkeit (14) für eine Windkraftanlage vorgesehen ist, wobei der unterirdische Teil (11) wenigstens teilweise aus einem Holzwerkstoff hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der unterirdische Teil (12) wenigstens teilweise ein Hohlkörper ist und dass Mittel zur Belüftung des Hohlkörpers vorgesehen sind, bei denen es sich bevorzugt um Öffnungen (29, 30, 31, 32) in einem Stützbauwerk (15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 28) und/oder aufgeteilte Mittelabschnitte (22, 23) handelt.
Fundament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Bodenplatte (15), bevorzugt aus Holzwerkstoff, das Stützbauwerk (16, 17, 19, 20, 25, 28), bevorzugt aus einem Holzwerkstoff, vorgesehen ist, das aus Platten besteht und/oder auf dem Platten, bevorzugt aus einem Holzwerkstoff, angebracht sind.
Fundament nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des unterirdischen Teils (11) Stützelemente (28) vorgesehen sind, bevorzugt radial vom Mittelpunkt des Fundaments nach außen gerichtet, bevorzugt als Bestandteil des Stützbauwerks (16, 17, 19, 20, 25, 28) und/oder, dass ein in wenigstens zwei Abschnitte (22, 23) unterteilter Mittelbereich (20) vorgesehen ist, wobei bevorzugt die Unterteilung in horizontaler Richtung erfolgt.
Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oberirdische Teil (12) auf einem Auflager (19) aufgesetzt ist, das bevorzugt auf einer Auflagerplatte (18) aufgestellt ist, oder in den unterirdischen Teil (11) verlängert ausgeführt ist, bevorzugt einstückig, der bevorzugt auf einer Auflagerplatte (18) aufgestellt ist.
Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Holzwerkstoff um Vollholz, um Brettschichtholz und/oder Brettsperrholz handelt.
Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fundament (10) eine polygonale Form aufweist.
Windkraftanlage mit einem Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Windkraftanlage anfallende Wärme in das Fundament (10) eingeleitet wird.
Verwendung der in einer Windkraftanlage anfallenden Wärme zur Trocknung eines Fundaments (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.