Türme für Windkraftanlagen
Türme für Windkraftanlagen, Navarra, Spanien Foto Soren Krohn
© 1999 DWIA
Türme für Windkraftanlagen Der Turm einer Windkraftanlage trägt die Gondel und den Rotor.
Türme für große Anlagen können entweder als konische Stahlrohrtürme, Gittertürme oder Betontürme ausgeführt sein. Abgespannte Masten werden nur für kleine Windkraftanlagen verwendet (Batterieladeeinheiten etc.).
Konische Stahlrohrtürme
NEG-Micon 1500 Rohrturm Die meisten großen Windkraftanlgen werden mit konischen Stahlrohrtürmen geliefert, welche in Segmenten von 20 bis 30 Metern Länge mit beidseitigen Flanschen hergestellt und am Standort verschraubt werden. Die Türme sind konisch (d.h. ihr Durchmesser steigt zum Boden hin), um sie einerseits widerstandsfähiger zu machen und um andererseits Material zu sparen.
Foto: © NEG-Micon A/S 1998
Gittertürme
Nordex 150 kW Gitterturm Gittertürme werden aus geschweißten Stahlprofilen hergestellt. Der Hauptvorteil von Gittertürmen ist der Preis, da ein Gitterturm nur halb soviel Material benötigt wie ein freistehender Stahlrohrturm mit einer vergleichbaren Steifigkeit. Der größte Nachteil von Gittertürmen besteht in ihrem visuellen Erscheinungsbild (de gustibus non est disputandum). Wie auch immer, Gittertürme sind aus ästhetischen Gründen bei großen, modernen Windkraftanlagen beinahe verschwunden.
Foto © Nordex A/S 1998
Abgespannte Masten
Genvind 22 abgespannter Mastm Viele kleine Windkraftanlagen werden von abgespannten, schlanken Masten getragen. Dies bietet den Vorteil der Gewichtsersparnis und daher einen Kostenvorteil. Der Nachteil ist ein erschwerter Zugang rund um den Turm - was diese Technik wenig attraktiv für Kulturland macht. Darüberhinaus ist diese Turmart anfälliger für Vandalismus und verringert so die gesamte Sicherheit der Anlage. 
Foto Soren Krohn © 1999 DWIA
Hybridtürme
Bonus 95 kW Hybridturm Einige Türme bestehen aus verschiedenen Kombinationen der oben erwähnten Techniken. Ein Beispiel dafür ist der dreibeinige Turm der Bonus 95 kW im Bild rechts, der als Mischung zwischen einem Gitterturm und einem abgespannten Masten betrachtet werden könnte.
Foto © Bonus Energy A/S 1998
Kosten
Der Preis des Turms einer Windkraftanlage beträgt normalerweise rund 20 Prozent des Gesamtpreises der Anlage. Für einen 50 Meter hohen Turm liegen die zusätzlichen Kosten für weitere 10 Meter bei rund USD 15 000. Daher ist eine optimale Turmwahl im Hinblick auf die resultierenden Energiekosten sehr wichtig.
Gittertürme sind dabei die billigste Lösung, da sie nur halb soviel Stahl benötigen wie Stahlrohrtürme.
Aerodynamik
Allgemein ist ein höherer Turm in Gebieten mit hoher Geländerauhigkeit von Vorteil, da die Windgeschwindigkeit mit der Entfernung zum Boden zunimmt, wie auf der Seite über die Windscherung erklärt wird.
Gittertürme und abgespannte Masten haben weiters den Vorteil, daß sie weniger Windschatten ausbilden als massive Türme.
Strukturdynamik
Die Rotorblätter von Anlagen mit relativ niedrigen Türmen sind stark variierenden Windgeschwindigkeiten (und daher einer stark veränderlichen Biegebelastung) ausgesetzt, wenn sich die Blätter in ihrem höchsten und tiefsten Position befinden. Das führt zu größeren Ermüdungslasten.
Entscheidung zwischen hohem und niedrigem Turm
Es ist einsichtig, daß wir von einer großen Windkraftanlage mehr Energie erhalten werden als von einer kleinen. Wenn Sie einen Blick auf das Bild werfen, sehen Sie drei Anlagen mit 225 kW, 600 kW und 1 500 kW bzw. mit Rotordurchmessern von 27, 43 und 60 m. Sie sehen aber auch, daß ebenfalls die Turmhöhen unterschiedlich sind.
225 kW Anlage 600 kW Anlage 1,500 kW Anlage Höhe
Natürlich können wir nicht einen Rotor mit 60 m Durchmesser auf einen Turm mit weniger als 30 m Höhe setzen. Aber wenn wir die Kosten eines großen Rotors und eines großen Generators samt Getriebe bedenken, wäre es sicherlich eine Vergeudung, einen niedrigen Turm dafür zu verwenden, da wir mit einem hohen Turm viel höhere Geschwindigkeiten und daher viel mehr Energie erzielen. (Lesen Sie im Abschnitt über Windressourcen nach). Jeder Meter Turm kostet natürlich Geld, deshalb ist die optimale Turmhöhe eine Funktion von
  1. den Turmkosten pro Meter (10 Meter kosten derzeit etwa USD 15 000)
  2. wie stark der Wind an diesem Standort mit der Höhe über dem Boden zunimmt, d.h. die durchschnittliche örtliche Bodenrauhigkeit (eine große Rauhigkeit erfordert höhere Türme)
  3. der Preis, den der Anlagenbetreiber für eine Kilowattstunde elektrischer Energie erhält.
Hersteller liefern oft Anlagen, deren Turmhöhe ziemlich genau dem Rotordurchmesser entspricht. Das liegt daran, daß viele Menschen dieses Verhältnis aus ästhetischen Gründen bevorzugen.
Sicherheitsaspekte
Die Wahl des Turmtyps hat Konsequenzen für die Sicherheit. Mehr darüber erfahren Sie auf der Seite über die Betriebssicherheit von Windkraftanlagen.
© Copyright 1997-2003 Verband der dänischen Windkraftindustrie
Letzte Änderung 31. Juli 2003
http://www.windpower.org/de/tour/wtrb/tower.htm
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