5A Energy Tower

(openPR) Die Holzkonstruktion des Turms ist nicht nur eine Weltneuheit, sondern auch das umwelt-freundlichste Bauteil einer Windkraftanlage und trägt hunderte Tonnen schwere Gondel(n) mitsamt Nabe und deren Flügel. Bei Höhen von 225 Metern ist der 5A-Energy Tower etwa 1,5mal länger als der Rotordurchmesser der derzeit leistungsstärksten Winderntemaschine, der MHI Vestas V164 mit 9,5 Megawatt, so erreicht die Windkraftanlage etwas mehr als 300 Meter Gesamthöhe. 5A-Energy Tower werden als polygonale konische Holzrohrtürme geliefert, welche in Segmenten von 12,5 Metern Länge aus Lagenwerkstoff mit Ringankern hergestellt und am Standort zusammengebaut werden. Bei der Entwicklung des 5A-Energy Towers lag ein Fokus vor allem auf Onshore-Standorten und damit auf großen Nabenhöhen (225 m – 350 m). Im Allgemeinen ist ein höherer Turm bevorzugt in Gebieten mit hoher Geländerauhigkeit von Vorteil, da die Windgeschwindigkeit mit der Entfernung zum Boden zunimmt. In der der (turbulenten) Prantl-Schicht folgenden Ekman-Schicht treten eine laminare Strömung mit wenigen Turbulenzen auf. Im norddeutschen Binnenland sind es etwa 0,7 % Mehrertrag pro Meter Höhe, wobei dies je nach Standort variabel ist. 5A-Energy Tower sind für Windgeschwindigkeiten von durchschnittlich bis zu 12 Meter/Sekunden im Jahr ausgelegt und soll ertragreichere Luftschichten nutzen, die den Jahresenergieertrag erhöhen. Einen weiteren sehr interessanten Aspekt bietet der 5A-Energy Tower wenn es um Windkraftanlagen mit mehreren Rotoren geht. Der Turm kann je nach Ausführung und Höhe mehrere Rotoren tragen, die sich einzeln oder in Gruppen in den Wind stellen lassen. Insbesondere bei Repowering-Projekten wo viele kleinere Anlagen anfallen ist der 5A-Energy Tower eine perfekte Lösung, da er bis zu 25 MW Leistung vereinen kann.

Aufbau
Die einzelnen Turmringe bestehen vorwiegend aus Furnierschichtholzelementen die mit Versteifungs-, bzw. Verstärkungslagen komponiert sind, teilweise finden auch Furnierschichtholz-Beton-Verbundelemente insbesondere bei höchsten statischen und dynamischen Lasten Verwendung. Die Verbindung der Ringsegmente kommt ohne Verschraubung aus, sie werden mittels einer speziellen Verklebung verbunden. Um einen Turm mit einem hohen Flächenträgheitsmoment zu erreichen, ist es vorteilhaft einen Turm mehrschalig aufzubauen. Indem hierzu die Wände des Turmes aus mehreren ineinander angeordnete Schalen bestehen, wird eine weitere Erhöhung der Stabilität bzw. Festigkeit des Turmes ermöglicht, bei gleichzeitig optimierter eingesetzter Materialmenge. Im Profilquerschnitt sind die Enden der Stege in regelmäßigen Abständen an der ersten Lage des Profils und in regelmäßigen Abständen an der zweiten Lage des Profils verbunden, wobei die Abstände zwischen den Enden der ersten Lage des Profils nicht mit den Abständen zwischen den Enden der Stege an der zweiten Lage des Profils übereinstimmen. Durch die nicht parallele Anordnung der Stege, welche jedoch in regelmäßigen Abständen an sowohl die erste als auch die zweite Lage des Profils anknüpfen, obwohl die Lagen unterschiedliche Längen aufweisen, wird eine Kraftverteilung auf die gesamte gegenüberliegende Lage gewährleistet. Alle Segmente der bis zu 32 Turmringe sind so gewählt, dass alle Transporte mit normalen LKWs bewerkstellig bar sind und somit kein Sondertransport von Nöten ist. Die Einzelteile sind dabei so groß wie möglich und so klein als nötig. Dies macht auch einen teuren Wegebau und Rodungen insbesondere für Kurven unnötig. Das ist deutlich günstiger und unkomplizierter als der Transport herkömmlicher Hybridtürme und Windkrafttürme aus Stahl.

Furnierschichtholz – Lagenwerkstoff – Elemente
Die Furnierschichtholz – Lagenwerkstoff – Elemente bestehen vorwiegend aus Buchen-, Birken-, Lärchen-, und Fichtenholz. Der Aufbau aus vielen dünnen miteinander verklebten Schichten führt zu einer starken Homogenisierung des Werkstoffs. Fehlstellen und Äste im Holz werden ausgekappt, übrig bleibt ein Hochleistungsprodukt mit besten technischen Kennwerten. Indem Bereiche einer Wand des Turmes, insbesondere Bereiche in denen im Belastungsfall Kraftspitzen auftreten können, mit Furnierschichten gebildet sind, wird die Tragfähigkeit und im Besonderen die Festigkeit und/oder Steifigkeit des Turmes erhöht. Die Furnierschichten können dabei je nach gewünschten Materialeigenschaften, insbesondere einer zu erreichenden Steifigkeit. Holz ist einfach verfügbar und weist im Gegensatz zu anderen Materialien eine große Ermüdungsfestigkeit auf. Insbesondere das Buchenholz aber auch das sehr zähe Birkenholz zeigen in der homogenisierten Form eine große Dauerschwing-, und Wechselfestigkeit.
Furnierschichtholz – Beton – Verbundelemente
Die Furnierschichtholz – Beton – Verbundelemente bestehen aus mehreren multidirektionalen Lagen Furnierschichtholz, mit ein oder mehreren alternierenden Betonlagen. Betontürme haben eine bessere Strukturdämpfung, benötigen jedoch Zuganker mit Stahlseilen, um den Beton vorzuspannen, da auch Hochleistungsbeton Zugkräfte nur bedingt aufnehmen kann. Furnierschichtholz übernimmt die Zugkräfte, während die Druckkräfte vom Beton übernommen werden. Ist eine Lage zumindest teilweise aus Beton gebildet, ist ein besonders widerstandsfähiger Druckbereich geschaffen, der bezüglich seiner spezifischen Eigenschaften gezielt eingestellt werden kann. Je nach Anforderungen können hierzu Betonsorten und Varianten verwendet werden, etwa Stahlbeton, Faserbeton, Splittbeton usw., und damit auf den Einsatzzweck des Holzverbundelementes abgestimmt werden.
Aussenhaut
Außen wird die Furnierschichtholz-Außenlage durch eine werksseitig aufgebrachte, wasserdichte und gleichzeitig dampfdiffusionsoffene Beschichtung abgedeckt, um der Turmkonstruktion den Schutz vor Witterung zu gewährleisten.
Ökobilanz
Der 5A-Energy Tower besitzt im Gegensatz zu Stahlrohr-, und Betonringtürmen eine mehr als ansehnliche Ökobilanz. Die in den Turmringen verbaute Masse an Holz speichert je nach Bauhöhe und Konstruktion bis zu 5000 Tonnen CO2. Nach Ablauf seine Nutzungszeit, die mehr als 50 Jahre beträgt, werden die Elemente einem zweiten stofflichen Verwertungsweg zugeführt. Einen gangbaren Weg wird hierbei die Bauindustrie darstellen. Die Unbedenklichkeit des verwendeten Klebstoffes wird auch eine problemlose thermische Verwertbarkeit ermöglichen. 1 Quadratmeter Außenwandaufbau in Massivholz beispielsweise erspart ungefähr jene Menge CO2, die ein vergleichbarer Wandaufbau aus Beton im Gegenzug verursachen würde.
Montage
Die Turmsegmente des 5A-Energy Towers werden auf normalen LKWs angeliefert am Boden zu Vollringen vormontiert. Die Monteure können gleichzeitig an den insgesamt 18 bis 32 Turmringen arbeiten. Bei der Vollringmontage wird der große Kletterportalkran lediglich für das Zusammensetzen des Turms benötigt, alle anderen Arbeiten werden durch kleinere Krane erledigt. Pro Vollring einen Hub, der durchschnittlich je nach Höhe 1-2 Std in Anspruch nimmt, lässt den 5A-Energy Tower in Abhängigkeit der Windverhältnisse in zwei bis sieben Tagen entstehen. Diese Bauweise ermöglicht es, annähernd ganzjährig zu bauen. Den oberen Abschluss bildet ein speziell ausgebildeter Stahlring, der als Übergangsstück (Adapter) konzipiert die Gondel aufnimmt. Ihm gegenüber liegen im Fundament die Spannglieder die über den gesamten 5A-Energy Tower vorgespannt wird. Nach dem Aufbringen der Vorspannung und der Verankerung der vorgespannten Seile ist der auf diese Weise errichtete Lagenwerkstoffturm in sich tragfähig.
Kletterportalkran
Für die Montage des 5A-Energy Towers wurde ein spezieller, modifizierter Kran entwickelt, der eine Endhakenhöhe von über 370 m erreicht. Insbesondere in Waldstandorten erfordert der Aufbau der Raupenkrane eine etwa 180 m lange Schneise. Diese wird eigentlich nur zum Aufbau und Ablegen des Auslegers gebraucht. Der Transport des Kletterportalkranes kann mit normalen LKWs durchgeführt werden. Bei einer maximalen Traglast von etwa 500 Tonnen benötigt der Kletterportalkran keinen eigenen Standort, da er über dem zu errichtenden Turm auf dessen Fundament steht. In regelmäßigen Abständen stützt sich der Kran am Turm ab.