DE9417738U1

DE9417738U1 - Windkraftmast mit Trafostation

Info

Publication number: DE9417738U1
Application number: DE9417738U
Authority: DE
Original assignee: BETONWERK RETHWISCH GmbH
Current assignee: BETONWERK RETHWISCH GmbH
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2004-10-28

Description

2 Windkraftina st mit Trafostation

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Windkraftmast mit einer in das Bauwerk integrierten Trafostation, wobei wesentliche Teile des Bauwerkes aus Beton, insbesondere aus Spannbeton bzw. Stahlbeton bestehen.

Masten für Windkraftwerke werden häufig auf bzw. in erheblich in die Tiefe ragende Gründungsfundamente montiert. Die Herstellung derartiger Fundamente ist aufwendig und zeitraubend.

Neben den Masten befindet sich oftmals ein kleines separates Gebäude, das Transformatoren und Einrichtungen zur Regelung und Steuerung der Windkraftanlage und der Energieerzeugung enthält. Dieser Gebäudeteil wird im folgenden vereinfacht als Trafostation bezeichnet. Es erfordert einen weiteren Herstellungsaufwand, beispielsweise auch für die unterirdisch oder im Freien verlaufenden Kabel vom Mast zur Trafostation und im Fundament.

Die Verwendung von Spannbeton-Elementen für Masten oder schlanke Türme ist bekannt, beispielsweise aus DE-OS 14 34 785, DE-PS 22 49 198, für einen einschraubbaren Gründungspfahl aus DE-PS 40 20 757, für einen Schleuderbetonmast aus DE-OS 37 26 697 und für einen als Antennenträger geeigneten Turm, der vorzugsweise aus zwei 0 oder mehr Pfeilern besteht, die aus Schleuderbetonrohren unterschiedlichen Durchmessers zusammengesteckt sind, aus DE-GM 94 07 220.

Es ist das Ziel der Erfindung, einen Mast aus Schleuderbetonrohren so auszubilden, daß er ohne tiefeinbindende Fundamente so schnell wie möglich aufgerichtet und unter Verwendung vorgefertigter Elemente

gesichert werden kann.

Ein weiteres Ziel ist es, einen Mast ausreichender Höhe aus einem einzigen Rohr aus Schleuderbeton zu bilden oder wenigstens die Zahl der aufeinander oder ineinander zu setzenden Rohre möglichst klein zu halten.

Als weiteres Ziel ist anzusehen, daß die Trafostation möglichst in das mindestens aus Mast und Fundament bestehende Bauwerk einbezogen wird.

Diese Ziele werden erfindungsgemäß durch den Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen und bevorzugte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden im folgenden ergänzt.

Als Fundament dient vorzugsweise eine kreisrunde, scheibenförmige Fundamentplatte aus Stahl oder Beton, deren Dicke beispielsweise etwa 15 bis 30 % des Mastdurchmessers beträgt, je nach der Festigkeit des Baugrundes, der Höhe des Mastes und anzusetzender Windkräfte. An der Oberseite der Grundplatte befindet sich eine Einrichtung, zum Beispiel eine kreisförmige Ausnehmung, zur Aufnahme wenigstens eines Teiles des unteren Endes des Mastes. Die Tiefe dieser Ausnehmung, die das seitliche Ausweichen verhindert, braucht nicht tiefer zu sein als etwa die Wanddicke des Mastes. Anstelle der ringförmigen Ausnehmung oder zusätzlich können aus der Grundplatte nach oben ragende Laschen oder ähnliche Teile aus Stahl vorgesehen werden, die mit entsprechenden 0 Teilen am unteren Ende des Mastes, vorzugsweise unter Erzeugung einer Vorspannung, verbunden werden, die zugleich als Erdung des Mastes dienen können.

Auf der Fundamentplatte und um den Mast herum wird der Raum 5 für die Trafostation errichtet. Dachelemente und Wandelemente dieses Raumes, die aus Stahl oder aus Spannbetonteilen bestehen, bilden ein stabiles Gehäuse,

dessen oberer Rand mit einem Hüllrohr oder Kragen den Mast an dieser Stelle unter Vorspannung umgibt und diesen somit einspannt. Die freie Länge des Mastes beginnt also erst oberhalb dieser Einspannstelle. Im Vergleich eines im Fundament eingespannten Mastes kann auf diese Weise eine größere gesamte Höhe des Mastes erreicht werden und das Fundamentz kann wesentlich flacher gestaltet werden.

In DE-GM 94 07 195 ist eine Schleudervorrichtung für lange und sehr druckfeste Betonhohlkörper beschrieben, die aus Stahlbeton oder Spannbeton bestehen. In einer solchen Vorrichtung können Hohlkörper von bis zu 20 m Länge hergestellt werden. Es lassen sich jedoch zwei Vorrichtungen zusammenkoppeln, so daß sich eine gesamte Länge eines Hohlkörper von etwa 40 m ergibt, was als Höhe eines Mastes für ein Windkraftwerk über der Grundplatte ausreichend sein kann. Gegebenenfalls können höhere Masten aus mehreren Körpern zusammengesetzt bzw. -gesteckt werden, wobei die Mastdurchmesser wie ein ausgezogenes Teleskop abgestuft sein 0 können.

Der Raum der Trafostation, die den unteren Teil des Mastes umgibt, hat ebenfalls einen kreisförmigen Grundriß, und die Wandelemente können in einer weiteren ringförmigen Ausnehmung oder ähnlichen Einrichtung in der Grundplatte zentriert und abgestützt werden. Die gebogene Form der Elemente des vorzugsweise kegelstumpfförmigen Daches und der Elemente der etwa zylindrischen Wand ergeben eine hohe Stabilität dieser Teile. Am Übergang zwischen Dachelementen 0 und Wandelementen ist ein ringförmiger Kragen aus Spannbeton oder Stahl vorgesehen, der als Spannring diese Teile zusammenhält und auftretende Kräfte und Spannungen verteilt. Am untere Rand der Wandelemente und in die Rohre des Daches und des zylindrischen Wandteiles kann von einem Ring aus 5 Spannbeton umgeben sein.

Eine weitere Möglichkeit der Absützung des Mastes durch das

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Gehäuse kann auf die Weise bewirkt werden, daß das Dach mit einem gekrümmten Querschnitt, also z.B. als Teil einer Kugelschale oder eines anderen Rotationskörpers ausgeführt und/oder die Wand leicht nach innen geneigt ausgebildet wird.

Die Trafostation bildet ein Gehäuse, das durch mehrere vorgespannte oder vor Ort spannbare, werkseitig mit schlaffer Bewehrung versehene, konzentrische Ringe in sehr stabiler Weise zusammengehalten wird. Dieses Gehäuse läßt sich schnell errichten, so daß der Mast schon kurz nach seiner Aufstellung abgestützt wird.

Die Wände der Trafostation werden aus 3 bis 8 oder mehr vorgefertigten und standardisierten Wand- und Deckenelementen gebildet. Es ist möglich, Wand- und Deckenelement eines Kreissektors einstückig auszubilden, um die Aufstellung der Elemente und damit die gesamte Montage zu beschleunigen. Vorzugsweise besteht wenigstens die Hälfte der Elemente aus Spannbeton und der restliche Teil aus Stahl. Dabei ist jeweils ein Wand- und ein Deckenelement aus Stahl zwischen zwei entsprechenden Elementen aus Spannbeton angeordnet. Die Elemente aus Stahl sind wenigstens zum Teil verglast und enthalten Tür und Fenster.

Der erfindungsgemäße Windkraftmast mit integrierter Trafostation wird nocheinmal anhand eines auf den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1: einen Vertikalschnitt durch den unteren Teil eines Mastes mit Trafostation entspechend dem Schnitt A - A in Fig. 2,

Fig. 2: einen Horizontalschnitt entsprechend B - B in

Fig. 1,
Fig. 3: eine Seitenansicht auf den unteren Teil eines

Mastes mit Trafostation,
Fig. 4: eine Draufsicht auf die Trafostation bei

geschnittenem Mast

Fig. 5: eine Gesamtansicht einer Windkraftanlage mit Trafostation.

Gemäß Fig. 1 und 2 steht auf einer scheibenförmigen, kreisrunden Grundplatte 1 der als Rohr aus Schleuderbeton hergestellte Mast 2. Die Grundplatte 1 weist an ihrer Oberseite eine ringförmige Ausnehmung 2 a auf, in die wenigsten Teile des untersten Endes des Mastes 1 zentrierend eingreifen. Die Stahleinlagen in Grundplatte 2 sowie Laschen oder ähnliche Elemente zur Vorspannung des Mastes 1 gegen Grundplatte 2 sind nicht dargestellt. Der Mast weist eine Zugangsöffnung 1 a auf.

Der untere Teil des Mastes 1 wird von einem Raum 3 umgeben, der die Trafostation aufnimmt. Der Raum 3 wird durch Dachelemente 4 und Wandelemente 5 gebildet. Dachelemente 4 a 0 und Wandelemente 5 a aus Spannbeton wechseln über den kreisförmigen Umfang des Raumes 3 mit Dachelemente 4 b und Wandelementen 5 b aus Stahl ab. Die oberen, inneren Ränder der Dachelemente 4 werden durch ein Hüllrohr 6 unter Vorspannung an den äußeren Umfang des Mastes angedrückt und zusammengehalten. Die Dachelemente 4 sind nach unten geneigt und bilden einen flachen Kegel. Die Wandelemente 5 stehen etwa lotrecht auf der Grundplatte 2 und können ebenfalls in einer ringförmigen Ausnehmung 2 b zentriert und durch nicht dargestellte Laschen befestigt sein. Am Übergang zwischen 0 den Dachelementen 4 und den Wandelementen 5 ist ein vorgespannter Kragen 7 angeordnet.

Fig. 5 zeigt eine Windkraftanlage mit einem Rotor 8. Eine solche Anlage kann beispielsweise etwa die folgenden 5 Abmessungen aufweisen. Der Rotor 8 hat einen Durchmesser von ca. 30 m und seine Nabe befindet sich etwa 40 m über der oberen Fläche der Grundplatte 3 bzw. des umgebenden

Erdbodens. Die Länge des Mastes 1 beträgt etwa 40 m, sein Außendurchmesser 1,60 m und sein Innendurchmesser 1,20 m. Der Raum 3 mit der Trafostation hat einen äußeren Durchmesser von 5,70 m, einen inneren Durchmesser von 5,3 0 m und eine Innenhöhe von 2,10 bis 2,85 m. Der Durchmesser der Grundplatte 2 beträgt 6,50 m und ihre Dicke 1,00 m. Die Größe der Grundplatte ist gegebenenfalls an die örtlichen Bodenverhältnisse anzupassen. Die übrigen Teile können dagegen standardisiert sein, wobei alle belasteten Betonteile aus Spannbeton ausgebildet werden und der Mast aus Schleuderbeton hergestellt ist.

Claims

Windkraftmast mit Trafostation Schutzansprüche

1. Windkraftmast mit Trafostation umfassend einen hohlen Mast (1) aus Schleuderbeton, eine Grundplatte (2) mit einer Einrichtung (2 a) zur Aufnahme des unteren Endes des Mastes (1) und einen Raum (3) am unteren Teil des Mastes (1), dessen Bauelemente (4, 5) den Mast (1) gegen die Grundplatte (2) abstützen und die aus kreisförmig etwa lotrecht auf der Grundplatte (2) stehenden Wandelementen (5 a, 5 b) aus Spannbeton oder Stahl und aus ein Dach bildenden Dachelementen (4a, 4b) aus Spannbeton oder Stahl bestehen,

wobei die Dachelemente (4 a, 4 b) über ein gespanntes Hüllrohr (6) aus Spannbeton oder Stahl den Mast (1) einspannen und am Übergang von den Dachelementen (4 a, 4 b) zu den Wandelementen (5 a, 5 b) ein gespannter Kragen {7) aus Spannbeton oder Stahl angeordnet ist.

2. Windkraftmast nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) eine Einrichtung (2 b) zur Aufnahme der unteren Enden der Wandelemente (5a, 5b) aufweist.

3. Windkraftmast nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (2) eine kreisrunde oder mehreckige Scheibe ist.

4. Windkraftmast nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein verglastes Element (4 b, 5 b) aus Stahl zwischen zwei Elementen (4 a, 5 a) aus Spannbeton angeordnet ist.

• ·

5. Windkraftmast nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mast {1) aus einem oder mehreren Stücken besteht.

6. Windkraftmast nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbetonteile des Hüllrohres (6) und/oder des Kragens (7) werkseitig eine schlaffe und vor Ort spannbare Bewehrung erhalten.

7. Windkraftmast nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach der Trafostation kegelstumpfförmig oder kugelschalenförmig ausgebildet ist.