DE102015014648A1

DE102015014648A1 - Tower for a wind turbine

Info

Publication number: DE102015014648A1
Application number: DE102015014648.3A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Termino Two Beteiligungsgesellschaft Ug
Current assignee: Holzturm De GmbH
Priority date: 2015-11-12
Filing date: 2015-11-12
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Turm für eine Windkraftanlage (100) mit wenigstens einem Abschnitt (11) mit polygonal angeordneten Wänden (14, 14a, 14b), wobei die Wände (14, 14a, 14b) aus einem Holzwerkstoff gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (14, 14a, 14b) so ausgeführt sind, dass der polygonale horizontale Querschnitt des unteren Endes (13) des Abschnitts (11) ein Polygon mit n-Ecken (12) ist und dass der polygonale Querschnitt des oberen Endes (15) des Abschnitts (11) ein Polygon mit ein n/2-Ecken (12) ist.Tower for a wind turbine (100) having at least one section (11) with polygonal walls (14, 14a, 14b), the walls (14, 14a, 14b) being formed from a wood material, characterized in that the walls (14 , 14a, 14b) are designed so that the polygonal horizontal cross-section of the lower end (13) of the section (11) is a polygon with n-corners (12) and that the polygonal cross-section of the upper end (15) of the section (11 ) is a polygon with one n / 2 corners (12).

Description

Die Erfindung betrifft einen Turm für eine Windkraftanlage mit wenigstens einem Abschnitt mit polygonal angeordneten Wänden, wobei die Wände aus einem Holzwerkstoff gebildet sind.The invention relates to a tower for a wind turbine with at least one section with polygonal walls, wherein the walls are formed from a wood material.

Bei einer Windkraftanlage handelt es sich um eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie. Die Windkraftanlage ist mit einem Fundament, einem Turm, der auf dem Fundament errichtet wird, und einer Gondel, die auf dem Turm angeordnet wird, versehen. An der Gondel befindet sich die mit Rotorblättern verbundene Antriebseinheit zur Energieerzeugung.In a wind turbine is a device for generating electrical energy. The wind turbine is provided with a foundation, a tower which is built on the foundation, and a gondola which is placed on the tower. At the nacelle is the drive unit connected to rotor blades for power generation.

Windkraftanlagen der eingangs genannten Art sind dem Fachmann bekannt und geläufig.Wind turbines of the type mentioned are known in the art and familiar.

Auf dem Turm der Windkraftanlage ist dabei die Gondel angeordnet. An ihrem Ende ist die Gondel wiederum mit einem Rotor mit waagerechter oder senkrechter Drehachse versehen, die mit einem Generator gekoppelt ist. Üblich ist der Einsatz von dreiblättrigen Rotoren, da diese einen relativ gleichmäßigen Lauf gewährleisten. Derartige Windkraftanlagen sind im Hinblick auf den Wirkungsgrad, mit dem die Leistung des Windes nutzbar ist, weit entwickelt.On the tower of the wind turbine while the nacelle is arranged. At its end, the nacelle is again provided with a rotor with a horizontal or vertical axis of rotation, which is coupled to a generator. Usual is the use of three-bladed rotors, as they ensure a relatively smooth running. Such wind turbines are well developed in view of the efficiency with which the power of the wind is available.

Die Höhe der Türme von Windkraftanlagen variieren. Generell lässt sich konstatieren, dass die Energieausbeute mit der Höhe des Turmes einer Windkraftanlage korreliert, so dass Höhen von durchaus über 100 m sogar über 150 m erreicht werden. Man kann also sagen, dass nicht zuletzt auch ein wirtschaftlicher Zusammenhang aus anfallenden Baukosten und dem Ertrag aus Energiegewinnung besteht, wobei aus Erfahrung die anfallenden Baukosten mit der Bauhöhe der Windkraftanlage überproportional steigen.The height of the towers of wind turbines vary. In general, it can be stated that the energy yield correlates with the height of the tower of a wind turbine, so that heights of more than 100 m are even reached over 150 m. One can therefore say that not least also an economic connection consists of construction costs and the yield from energy production, whereby experience shows that the construction costs increase disproportionately with the overall height of the wind power plant.

Die Konstruktion des Turms ist ausgerichtet auf die durch die Gondel auf dem Turm wirkenden statischen Belastungen und die durch die Rotation der Drehflügel des Rotors und der Bewegungsmöglichkeit der Gondel in Abhängigkeit der Windrichtung wirkenden dynamischen Belastungen.The construction of the tower is geared to the static loads acting on the tower by the nacelle and the dynamic loads acting on the rotation of the rotor blades and the possibility of moving the nacelle in response to the direction of the wind.

Bekannte Türme werden aus Stahlringen oder Betonelementen hergestellt. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist es erwünscht, die Höhe der Türme wirtschaftlich maximiert zu errichten, da der Ertrag einer Windkraftanlage von der Nabenhöhe des Rotors abhängt und der Ertrag mit Zunahme der Höhe steigt. Gleichzeitig steigen die durch die größere Höhe des Turmes entstehenden Anforderungen an die Statik und das Material bzw. den Materialaufwand des Turmes. Die Wandstärken nehmen zu und dadurch steigt der Errichtungsaufwand des Turms.Well-known towers are made of steel rings or concrete elements. From an economic point of view, it is desirable to maximize the height of the towers, as the yield of a wind turbine depends on the hub height of the rotor and the yield increases as the height increases. At the same time rise due to the greater height of the tower requirements for the statics and the material or the cost of materials of the tower. The wall thicknesses increase and this increases the construction effort of the tower.

Die Grundflächen der bekannten Türme sind dabei entweder Polygone oder ringförmige Kreissegmente. Polygonale Türme, die aus einzelnen Segmenten aus Beton hergestellt sind, sind bekannt aus WO 2003/069099 A . Diese werden mit Zement oder mit Spanngliedern verbunden. Bei der Verbindung mit Spanngliedern werden die Fugen durch Vorspannung überdruckt.The bases of the known towers are either polygons or annular circle segments. Polygonal towers made of individual segments of concrete are known WO 2003/069099 A , These are connected with cement or tendons. When connecting with tendons, the joints are over-pressurized by prestressing.

Des Weiteren ist bekannt, polygonalen Türme aus Holz zu errichten ( DE 10 2007 006 652 A1 ). Polygonale Türme, die aus einzelnen Segmenten aus einem Holzwerkstoff hergestellt sind, sind bekannt aus DE 10 2009 048 936 A1 . Die Wandabschnitte sind dabei trapezförmig ausgeführt und über Verbindungsmittel miteinander verbunden. Hierbei handelt es sich insbesondere um Klebstoffe. Es hat sich gezeigt, dass Türme für Windkraftanlagen aus Holz herstellbar sind, mit denen sich kostengünstig, schnell und unter Materialeinsparung Türme für Windkraftanlagen erstellen lassen. Besonders günstig hat sich dabei erwiesen, diese Türme vor Ort aus Einzelbestandteilen zu fertigen, die jeweils direkt mit den benachbarten Elementen über Verbindungsmittel verbunden werden. Weiterhin sieht dabei eine Ausführungsform vor, dass im Inneren des Turms ein Lehrgerüst errichtet wird, dass selber keinen Beitrag zum Abtrag der statischen oder dynamischen Lasten desfertigen Turms leistet. ( DE 10 2009 048 936 A1 ). Als Schutz gegen auf die Oberfläche einwirkende Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit, hat sich eine Beschichtung als vorteilhaft erwiesen ( DE 10 2009 017 586 A1 ).Furthermore, it is known to build polygonal wooden towers ( DE 10 2007 006 652 A1 ). Polygonal towers, which are made of individual segments of a wood material, are known from DE 10 2009 048 936 A1 , The wall sections are designed trapezoidal and connected to each other via connecting means. These are in particular adhesives. It has been shown that towers for wind turbines can be produced from wood, which can be cost-effective, fast and create material savings tower for wind turbines. It has proved particularly favorable to manufacture these towers on site from individual components, which are each connected directly to the adjacent elements via connecting means. Furthermore, it provides an embodiment that in the interior of the tower a scaffold is built that makes no contribution to the removal of static or dynamic loads of the tower itself. ( DE 10 2009 048 936 A1 ). As protection against environmental influences acting on the surface, in particular moisture, a coating has proven advantageous ( DE 10 2009 017 586 A1 ).

Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung der Wandabschnitte solcher Türme hat sich aber ergeben, dass hohe Kosten durch Verschnitt entstehen.It has been found that in the production of the wall sections of such towers has been found that high costs incurred by waste.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Turm für eine Windkraftanlage bereit zu stellen, bei dem hinsichtlich Verschnitt Kosten eingespart werden können und der Turm damit kostengünstiger errichtet werden kann.The object of the invention is therefore to provide a tower for a wind turbine, in which costs can be saved in terms of waste and the tower can thus be built more cost-effective.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Wände so ausgeführt sind, dass der polygonale horizontale Querschnitt des unteren Endes des Abschnitts ein Polygon mit n-Ecken ist, und dass der polygonale Querschnitt des oberen Endes des Abschnitts ein Polygon mit ein n/2-Ecken ist.This object is achieved in that the walls are made such that the polygonal horizontal cross-section of the lower end of the section is a polygon with n-corners, and that the polygonal cross-section of the upper end of the section is a polygon with one n / 2-corners is.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, den Verschnitt zu minimieren.In this embodiment, it is possible to minimize the waste.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Wand des Abschnitts eine Rechteckform aufweist. Eine solche Form weist im Wesentlichen keinen Verschnitt auf. Another teaching of the invention provides that at least one wall of the section has a rectangular shape. Such a shape has substantially no waste.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Wand des Abschnitts die Form eines Dreiecks aufweist. Vorteilhaft ist dabei, dass es sich bei dem Dreieck um ein gleichschenkliges Dreieck handelt. Hierdurch ist es möglich, den Verschnitt zu minimieren.Another teaching of the invention provides that at least one wall of the section has the shape of a triangle. It is advantageous that the triangle is an isosceles triangle. This makes it possible to minimize the waste.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Wände aus Wandabschnitten zusammengesetzt sind. Vorteilhaft ist dabei, dass die Wandabschnitte rechteckig, trapezförmig und/oder dreieckig sind. Weiterhin ist dabei vorteilhaft, dass die Wandabschnitte zu Segmenten zusammengesetzt sind, die überangeordnet den Turm bilden. Dieses reduziert ebenfalls den Verschnittverlust über die gesamte Länge des Abschnitts gesehen.Another teaching of the invention provides that the walls are composed of wall sections. It is advantageous that the wall sections are rectangular, trapezoidal and / or triangular. Furthermore, it is advantageous that the wall sections are assembled into segments that form the tower over-ordered. This also reduces the waste of waste over the entire length of the section.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Wandabschnitte mit einem Klebstoff direkt oder über dazwischen geschaltete weitere Verbindungselemente, bevorzugt Holzelemente, miteinander zu Segmenten und Wänden verbunden sind.Another teaching of the invention provides that the wall sections are connected to an adhesive directly or via interposed further connecting elements, preferably wood elements, together to form segments and walls.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. Showing:

1 eine schematische räumliche Darstellung einer Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäßen Turm, 1 a schematic spatial representation of a wind turbine with a tower according to the invention,

2 eine schematische räumliche Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Turms, und 2 a schematic spatial representation of an embodiment of a tower according to the invention, and

3 eine Draufsicht zu 2. 3 a plan view too 2 ,

1 zeigt eine räumliche Ansicht einer Windkraftanlage 100 mit einem Turm 10, der mit seiner Unterseite 160 auf einem Fundament 150 angeordnet ist. An seiner Oberseite 170 ist ein Adapter 110 vorgesehen, auf dem eine Gondel 120 drehbar vorgesehen ist, die einen Rotor 140 mit einer Nabe 130 aufweist. 1 shows a spatial view of a wind turbine 100 with a tower 10 that with his bottom 160 on a foundation 150 is arranged. At its top 170 is an adapter 110 provided on which a gondola 120 is rotatably provided, which is a rotor 140 with a hub 130 having.

Der Turm 10 weist einen Querschnitt in Form eines Polygons 20 mit n Ecken 12 an seinem unteren Ende 13 auf. Er ist aus einzelnen Wänden 14 zusammengesetzt, die entsprechend des Querschnitts 20 polygonal angeordnet sind. Die Wände bestehen aus einem Holzwerkstoff, beispielsweise Brettsperrholz oder dergleichen.The tower 10 has a cross section in the form of a polygon 20 with n corners 12 at its lower end 13 on. He is from single walls 14 composed according to the cross section 20 are arranged polygonal. The walls are made of a wood material, such as cross-laminated timber or the like.

In der in 1 gezeigten Ausführungsform weist der Turm 10 einen Abschnitt 11 auf. Alternativ können mehrere Abschnitte vorgesehen sein, von denen mindestens ein Abschnitt erfindungsgemäß ausgeführt ist. An seinem oberen Ende 15 weist das Polygon 20 des Querschnitts des Turms 10 bzw. des Abschnitts 11 n/2 Ecken auf. Der Turm 10 weist in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Wände 14 auf. Abwechselnd sind rechteckige Wände 14a und dreieckige Wände 14b, hier bevorzugt als gleichschenklige Dreiecke ausgeführt, vorgesehen. Hierdurch wird es möglich, die Anzahl n der Ecken 12 vom unteren Ende 13 hin zum oberen Ende 15 zu halbieren, so dass das Polygon 20 am oberen Ende lediglich n/2-Ecken aufweist. Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 sind am unteren Ende 13 acht Ecken im Polygon vorgesehen, während das obere Ende 15 lediglich vier Ecken aufweist. Es ist aber durchaus vorteilhaft mehr Ecken 12 vorzusehen, beispielsweise am unteren Ende 13 sechzehn Ecken und am oberen Ende 15 entsprechend acht Ecken.In the in 1 shown embodiment, the tower 10 a section 11 on. Alternatively, several sections may be provided, of which at least one section is designed according to the invention. At its upper end 15 assigns the polygon 20 of the cross section of the tower 10 or section 11 n / 2 corners on. The tower 10 has different walls in this embodiment 14 on. Alternating are rectangular walls 14a and triangular walls 14b , here preferably designed as isosceles triangles provided. This makes it possible, the number n of the corners 12 from the bottom 13 to the top 15 halve, leaving the polygon 20 has only n / 2 corners at the top. In the embodiment according to 2 and 3 are at the bottom 13 eight corners are provided in the polygon, while the upper end 15 has only four corners. But it is quite advantageous more corners 12 to provide, for example, at the bottom 13 sixteen corners and at the top 15 according to eight corners.

Aus Transport- und Herstellungsgründen ist es vorteilhaft, die Wände 14, 14a, 14b in Wandabschnitte 16 aufzuteilen, die beispielsweise eine Länge von 15 m oder 20 m aufweisen, und die Wände 14, 14a, 14b aus diesen Wandabschnitten 16 vor Ort zusammenzusetzten. Hierfür ist es beispielsweise vorteilhaft, die Wandabschnitte 16 zu horizontalen Segmenten 17 zusammenzusetzen. Die Segmente 17 werden dann übereinander angeordnet und bilden so den Abschnitt 11 bzw. den Turm 10.For transport and manufacturing reasons, it is beneficial to the walls 14 . 14a . 14b in wall sections 16 split, for example, have a length of 15 m or 20 m, and the walls 14 . 14a . 14b from these wall sections 16 put together on site. For this purpose, it is advantageous, for example, the wall sections 16 to horizontal segments 17 reassemble. The segments 17 are then stacked and form the section 11 or the tower 10 ,

Die Wandabschnitte 16 sind als rechteckige Wandabschnitt 16a vorgesehen, um die Wände 14a zu bilden. Weiterhin sind trapezförmige Wandabschnitte 16b und dreieckige Wandabschnitte 16c, bevorzugt gleichschenklig, vorgesehen, um die dreieckigen Wände 14b aufzubauen.The wall sections 16 are as rectangular wall section 16a provided to the walls 14a to build. Furthermore, trapezoidal wall sections 16b and triangular wall sections 16c , preferably isosceles, provided to the triangular walls 14b building.

Die Wände 14, 14a, 14b bzw. die Wandabschnitte 16, 16a, 16b, 16c können über Verbindungsmittel miteinander verbunden werden. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Klebstoff. Wird Klebstoff verwendet, können zusätzlich Verbindungselemente, beispielsweise Holzkeile, Metallplatten, Anker o. dgl. zum Einsatz kommen.The walls 14 . 14a . 14b or the wall sections 16 . 16a . 16b . 16c can be connected to each other via connecting means. This is preferably adhesive. If adhesive is used, connecting elements, for example wooden wedges, metal plates, anchors or the like can additionally be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: WindkraftanlageWind turbine
110110: Adapteradapter
120120: Gondelgondola
130130: Nabehub
140140: Rotorrotor
150150: Fundamentfoundation
160160: Unterseitebottom
170170: Oberseitetop
1010: Turmtower
1111: Abschnittsection
1212: Eckecorner
1313: unteres Endelower end
1414: Wandwall
14a14a: Wand (rechteckig)Wall (rectangular)
14b14b: Wand (dreieckig)Wall (triangular)
1515: oberer Abschnittupper section
1616: Wandabschnittwall section
16a 16a: Wandabschnitt (rechteckig)Wall section (rectangular)
16b16b: Wandabschnitt (trapezförmig)Wall section (trapezoidal)
16c16c: Wandabschnitt (dreieckig)Wall section (triangular)
1717: Segmentsegment
2020: Polygonpolygon

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2003/069099 A [0008]
DE 102007006652 A1 [0009]
DE 102009048936 A1 [0009, 0009]
DE 102009017586 A1 [0009]

Claims

Tower for a wind turbine ( 100 ) with at least one section ( 11 ) with polygonal walls ( 14 . 14a . 14b ), whereby the walls ( 14 . 14a . 14b ) are formed from a wood material, characterized in that the walls ( 14 . 14a . 14b ) are designed so that the polygonal horizontal cross-section of the lower end ( 13 ) of the section ( 11 ) a polygon with n-corners ( 12 ) and that the polygonal cross-section of the upper end ( 15 ) of the section ( 11 ) a polygon with one n / 2-corners ( 12 ).

Tower according to claim 1, characterized in that at least one wall ( 14 . 14a . 14b ) of the section has a rectangular shape.

Tower according to claim 1 or 2, characterized in that at least one wall ( 14 . 14a . 14b ) of the section has the shape of a triangle.

Tower according to claim 3, characterized in that the triangle is an isosceles triangle.

Tower according to one of claims 1 to 4, characterized in that the walls ( 14 . 14a . 14b ) from wall sections ( 16 . 16a . 16b . 16c ) are composed.

Tower according to claim 5, characterized in that the wall sections ( 16 . 16a . 16b . 16c ) are rectangular, trapezoidal and / or triangular.

Tower according to claim 5 or 6, characterized in that the wall sections ( 16 . 16a . 16b . 16c ) to segments ( 17 ), which over-renders the tower ( 10 ) form.

Tower according to one of claims 5 to 7, characterized in that the wall sections ( 16 . 16a . 16b . 16c ) with an adhesive directly or via further connecting elements, preferably wooden elements, to each other segments ( 17 ) and walls ( 14 . 14a . 14b ) are connected.