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Einleitung
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Üblicherweise werden Windkraftkomponenten auf Baustellen, Häfen oder anderen Umschlag- und Lagerstellen mit Kränen ent- oder beladen. Hierzu werden je Komponente ein oder zwei Kräne genutzt. Hierbei eingesetzte Kräne haben Traglasten zwischen 60 t und 500 t.
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Aufgrund der hohen Kosten dieser Art von Kränen gibt es Ansätze die Komponenten ohne Kräne zu be- und entladen. Alle diese Lösungen nutzen Anschlagpunkte an den Transportrahmen.
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Transportrahmen werden für alle Hauptkomponenten von Windkraftanlagen genutzt. Sie sind üblicherweise aus Stahl gefertigt und haben eine flache Seite zum Absetzen auf dem Boden oder einem Anhänger. Die Hauptkomponenten sind Gondeln, Triebstränge, Naben, Turmsektionen und Blätter.
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Es werden zwei Methoden genutzt:
Es werden Ablageböcke oder -füße am Transportrahmen angeschlagen und der Hub erfolgt über die Hydraulik des Anhängers. Hierbei ist es notwendig, dass die Komponenten einmalig mit einem Kran auf eine Höhe von 80 cm–120 cm gehoben werden, damit der Anhänger die Komponente unterfahren kann.
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Alternativ werden Hydraulikstempel an den Transportrahmen angeschlagen. Hiermit es möglich die Komponente vom Boden zu heben oder auf dem Boden abzusetzen, ohne dass ein Kran benötigt wird.
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Beide Lösungen haben die Einschränkung, dass die Komponente nicht vor-, rück- oder seitwärts bewegt werden kann. Be- und Entladen kann nur an einer Stelle stattfinden, die von einem LKW mit Anhänger unterfahren werden kann.
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Das führt insbesondere auf Baustellen zu dem Problem, dass abgestellte Komponenten Straßen oder Kranstellflächen zustellen. Es ist daher notwendig zusätzliche Flächen zu befestigen, welche Ablagefläche für die Komponenten schaffen. Diese Flächen müssen sehr groß sein, da sie mit Schwerlast-LKW überfahren werden und die komplette überfahrene Fläche ausgebaut werden muss.
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In dieser Erfindung wird eine Lösung beschrieben, die ein Be- und Entladen von Komponenten ohne Kran realisiert und gleichzeitig ein seitliches Verfahren von Komponenten ermöglicht. Der notwendige Ausbau von Straßen und Kranstellflächen auf der Baustelle ist hierbei nicht größer als bei einer Entladung mit Kränen.
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Aufbau des verfahrbaren Ent- und Belademoduls (VEBW)
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1 zeigt das VEBW (10) in Vorderansicht. Es besteht aus einem Lastaufnahmekasten (10.1) aus Stahlblechen, Anhängerbereifung (10.2), einer Achse oder Welle (10.3), Distanzblöcken aus druckfestem Kunststoff (10.4) sowie Blöcken für Sicherungsbolzen (10.5). Optional kann ein Motor eingebaut werden (10.6), so dass das VEBW auch mit Eingenantrieb verfahren kann.
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Bei einer Version mit Eigenantrieb wird eine Welle (10.3) eingesetzt, die Motor (10.6) und Bereifung (10.2) verbindet.
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Eine Version ohne Eingenantrieb wird mit einer Achse (10.3) realisiert.
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2 bildet das VEBW ohne Bereifung und Achse/Welle in Vorderansicht und Draufsicht ab.
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3 zeigt das VEBW in Seitenansicht. Hier ist auch eine Stützrolle (10.7) dargestellt. Die Stützrolle ist wie bei einem Caravan ausgestaltet. Also mit Anhängerkupplung für einen PKW, Höhenverstellung und abnehmbarem Rad. Das VEBW lässt sich so von Hand oder per PKW verfahren.
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Der Lastaufnahmekasten ist eine Konstruktion, die in dieser Form nicht existiert, sondern in dieser Erfindung erstmalig beschrieben wird. Alle anderen Bestandteile des VEBW sind bereits in anderen Anwendungen eingesetzt und können einfach beschafft oder angefertigt werden.
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Die Dimensionierung der Tragfähigkeit des Lastaufnahmekastens leitet sich aus der Tragfähigkeit der Bereifung ab. Die Reifen können bis zu 15 t pro Achse tragen. Der Lastaufnahmekasten muss also mindesten 15 t Tragfähigkeit haben.
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Die Höhe des Lastaufnahmekastens resultiert aus der Höhe der üblicherweise für den Transport eingesetzten Anhänger. Hierbei ist der Maximalwert ausschlaggebend. Mit einer Höhe von 1.200 mm werden nahezu alle standardmäßig eingesetzten Anhängertypen abgedeckt.
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Die Breite des Lastaufnahmekastens hat keine feste Vorgabe. Er muss kippstabil sein, so dass eine Minimalbreite von ca. 300 mm nicht unterschritten werden sollte. Um nicht unnötig Material zu verbrauchen sollte er nicht breiter als 500 mm sein.
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Die Länge des Lastaufnahmekastens hat ebenfalls keine feste Vorgabe. Eine Länge von ca. 300 mm bis 800 mm realisiert ausreichend Kippstabilität.
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Die Achse oder Welle ist so positioniert, dass der Lastaufnahmekasten ca. 50–100 mm über dem Boden ist. Diese Bodenfreiheit ist für kurzes Verfahren im Schritttempo ausreichend. Weiterhin gibt dieses Maß die Option, dass durch Luftablassen der Bereifung die Reifen frei werden und abgenommen werden können. Ebenso kann durch Luftaufblasen der Lastaufnahmekasten angehoben werden. Diese Option kann in einigen Situationen Heben oder Absenken durch hydraulische Hebezylinder ersetzen.
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Weiterhin ist die Achse oder Welle ca. 50–100 mm hinter dem Schwerpunkt des Lastaufnahmekastens angebracht. Dadurch kippt der Kasten in eine Richtung und die Funktion der Stützrolle wird möglich.
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4 zeigt das VEBW sowie weiteres unterstützendes Equipment.
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Das sind Traversen aus Stahl (20, 21), die jeweils 2 oder 4 VEBW zu einer Einheit verbinden, hydraulische Hebezylinder (22), Anschlagpunkte am Transportrahmen (23), ein Absetzbock für eine Traverse (24) sowie Distanzstücke.
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Die Traversen (20, 21) sind 4.000 mm bis 6.000 mm lang und bestehen aus einem Standardprofil aus Stahl. Das Maß stellt sicher, dass eingesetzte LKW und Trailer das VEBW unterfahren könne.
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Hebezylinder (22), Anschlagpunkte (23) und Distanzstücke (25) sind Standardteile und können einfach gekauft werden. Der Absetzbock (24) ist eine einfache Stahlkonstruktion.
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Funktion des verfahrbaren Ent- und Belademoduls (VEBW) Die Funktion des VWBE ist in den 5 bis 14 dargestellt am Beispiel einer Entladung und Lagerung auf einer Baustelle.
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5 zeigt VEBW auf der Infrastruktur einer Baustelle. Die VEBW werden senkrecht zu einer ausgebaute Straße (2), alternativ einer Kranstellfläche, positioniert. Vorher wurden unter den VEBW Bleche ausgelegt (3). Zu einer Seite sind die Bleche ca. 6.000–8.000 mm weit ausgelegt. Das ist die Fläche, auf welche die Windkraftkomponente nach der Entladung verfahren wird. Die Bleche können auch weiter ausgelegt werden, so dass mehrere VEBW hintereinander positioniert werden können.
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Zusätzlich zu den VEBW wird eine Traverse positioniert, die auf einer Seite auf dem VEBW liegt und auf der anderen Seite auf dem Absetzbock liegt.
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Die dargestellte Anordnung ist bereit für die Einfahrt des LKW mit der Windkraftkomponente.
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6 zeigt die Anordnung, nachdem der LKW mit der Windkraftkomponente (1) eingefahren ist.
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7 zeigt die gleiche Anordnung aus der Seitenansicht. Hierbei ist hinten die Traverse (20) bereits unter den Transportrahmen (6) eingeschoben. Vorne liegt der Transportrahmen noch auf dem Anhänger (5) auf.
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Auf 8 wird dargestellt, wie der Transportrahmen (6) mit Hebezylindern (22) und Distanzblöcken (25) angehoben wird. Das ist notwendig, damit die Traverse unter den Transportrahmen eingeschoben werden kann.
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9 zeit das Einschieben der Traverse (20) aus der Vorderansicht der Windkraftkomponente (1). In diesem Beispiel ist eine Turmsektion dargestellt. Die Distanzblöcke (20) haben hier eine Sicherungsfunktion.
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10 zeigt die Anordnung nach Einschub der Traversen. Durch Absenken der Hydraulik des Anhängers kann die Last auf die VEBW übertragen werden.
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11 zeigt die gleiche Anordnung aus der Seitenansicht.
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12 zeigt die Anordnung, nachdem der LKW ausgefahren ist. Die VEBW (10) tragen nun die Windkraftkomponente (1).
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13 zeigt die gleiche Anordnung aus der Seitenansicht.
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Nun kann die Windkraftkomponente seitlich verfahren oder verschoben werden. Eine Option hierfür ist der Eingenantrieb. Alternativ kann die Anordnung von außen gezogen oder geschoben werden. Hierfür können Winden, Hydraulikzylinder, LKW oder andere Fahrzeuge eingesetzt werden. Ebenso können Zugtiere eingesetzt werden.
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14 zeigt die Anordnung, nachdem Luft von den Reifen abgelassen wurde und die Lastaufnahmekästen direkt auf dem Boden stehen. Hierdurch lässt sich die Anzahl der eingesetzten Reifen reduzieren.
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Im Ergebnis ist die Windkraftkomponente ohne Kräne entladen und zur Seite bewegt worden. Das in der Einleitung beschriebene Ziel ist damit erreicht. Die Kosten für Kräne sind komplett eingespart und es ist kein weiterer Ausbau von Straßen und Ablageflächen notwendig. Die eingesetzten Ablagebleche werden beim Ablegen mit Kränen in ähnlichem Umfang benötigt. Damit fallen auch hierfür keine zusätzlichen Kosten an.
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Wirtschaftlicher Nutzen des verfahrbaren Ent- und Belademoduls (VEBW) Üblicherweise werden Windkraftkomponenten auf Baustellen mit Kränen entladen. Abladen mit Hydraulikstempeln oder Ablageböcken wird nur in Ausnahmen angewendet. Der Grund hierfür ist rein wirtschaftlicher Natur. In den meisten Fällen ist der zusätzliche Ausbau für Straßen und Ablageflächen, der hierfür notwendig ist, teurer als der Einsatz von Kränen.
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Das Entladen mit Kränen wird mit ca. 15.000 € bis 30.000 € kalkuliert. Die Varianz resultiert aus der unterschiedlichen Anzahl an Komponenten für unterschiedliche Anlagentypen, unterschiedlichen Kostensätzen für Kräne und unterschiedlichen Ausbaukosten in Abhängigkeit des Geländes. Ca. 75% oder 11.250 €–22.500 € der Kosten fallen für An- und Abfahrt der Kräne sowie die Tagessätze der Kräne an. Ca. 25% oder 3.750 €–7.500 € der Kosten entfallen auf Arbeitskraft, Bleche zum Auslegen und anderes Equipment.
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Beim Einsatz des in dieser Erfindung beschriebenen VEBW entfallen die Krankosten komplett. Die Kosten für Arbeitskraft, Bleche zum Auslegen und anderes Equipment sind in beiden Alternativen vergleichbar.
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Zusätzliche Kosten entstehen durch das in 4 beschriebene Equipment. Hier sind drei Kostenparameter relevant. An- und Abfahrt des Equipments, Wartung und Reparatur des Equipments sowie die Anschaffungskosten umgelegt auf die Anzahl der Einsätze.
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Eine einfache Abschätzung ergibt sich aus dem Vergleich mit Kränen. Die Tagessätze der Kräne ergeben sich ebenfalls aus Wartung und Reparatur der Kräne sowie die Anschaffungskosten umgelegt auf die Anzahl der Einsätze.
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Kräne sind ca. 10–20 mal teurer als eine VEBW-Kombinationen. Hierbei ist eine VEBW-Kombination definiert als die Summer aller Teile, die für Be- und Entladung und Lagerung einer Windkraftkomponente benötigt werden. Damit betragen die Kosten für das in 4 beschriebene Equipment ca. 5–10% im Vergleich zu Kränen.
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Allerdings werden pro Windkraftanlage 3 mal mehr VEBW-Kombinationen als Kräne eingesetzt. Damit betragen die Kosten ca. 15–30% im Vergleich zu Kränen.
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In Summe ergibt sich aus diesen Annahmen folgende Rechnung:
| Gesamtkosten
Krankosten | 75% | 15.000 €
11.250 € | 30.000 €
22.500 € | |
| Kosten VEBW best case
Kosten VEBW worst case | 15%
30% | 1.688 €
3.375 € | 3.375 €
6.750 € | |
| Einsparung VEBW best case
Einsparung VEBW worst case | 15%
30% | 9.563 €
7.875 € | 19.125 €
15.750 € | |
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Die Einsparung beim Einsatz von VEBW gegenüber Kränen beträgt damit ca. 8.000 € bis 19.000 € pro Windkraftanlage.
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Bezugszeichenliste
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Vorhandene Infrastruktur
- 1
- Windkraftkomponente
- 2
- Ausgebaute Straße
- 3
- Ausgelegte Bleche
- 4
- LKW
- 5
- Lastanhänger
- 6
- Transporrahmen
Verfahrbares Be- und Entlademodul (VEBW) - 10
- VEBW
- 10.1
- Lastaufnahmekasten
- 10.2
- Anhängerreifen
- 10.3
- Achse/Welle
- 10.4
- Distanzblöcke
- 10.5
- Blöcke für Sicherungsbolzen
- 10.6
- Motor
- 10.7
- Stützrolle
Weiteres Equipment - 20
- Traverse für 1 VEBW
- 21
- Traverse für 2 VEBW
- 22
- Hydraulischer Hebezylinder
- 23
- Anschlagpunkt an Transportrahmen
- 24
- Absetzbock für Traverse
- 25
- Distanzstücke
