Windenergieanlagen neu denken
Neues Schraubkonzept für mehr Stabilität
Möglich gemacht wird das durch Verbesserungen auf dem Gebiet der Elektrotechnik als auch durch innovative Verschraubungskonzepte. Mit ihnen sind nicht nur Materialeinsparungen möglich, sondern auch deutlich höhere Konstruktionen – ohne Verluste bei der Stabilität.
Stabilität spielt im Turmbau die zentrale Rolle: Je höher die Konstruktion, desto größer die Hebelkräfte, die auf das Gebilde wirken. Dabei stehen die Turmingenieure vor der besonderen Herausforderung, die Kräfte bei stetig steigenden Leistungen und wachsenden Nabenhöhen sicher ins Fundament zu leiten. Schraubengrößen von M56, M64 und M72 sind oft Standard. Der konventionelle Ringflansch ist bei den meisten WEA das Mittel der Wahl. Deshalb hat Hytorc untersucht, wie diese Verschraubungen optimiert und so Konstruktionen generell verbessert werden können. Im Blick hatten die Experten für industrielles Verschrauben auch den Kostendruck, weil jede Verbesserung nur eine Chance auf Umsetzung hat, wenn sie Kostenvorteile für alle Beteiligten schafft.
Ausschlaggebend für die Stabilität einer WEA sind Lage und Zahl der Verschraubungen zwischen den Segmenten. Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, diese so nah wie möglich an die Außenwand zu schieben, um die Kraftübertragung zu optimieren. Auf dem neuen, größeren Teilkreis wären somit mehr Verbindungselemente möglich, die mit höherer Gesamtvorspannkraft platziert werden könnten. Von außen wirkende Kräfte verteilen sich somit auf mehr Einheiten, was wiederum eine Entlastung des einzelnen Verbindungselements bedeutet. Verdichtete Verschraubungen eng an einer Wand liegend in einer beengten sowie für die Montage anspruchsvollen Umgebung: Für diese Aufgabe braucht es passende Schraubgarnituren und geeignete Schraubmontageverfahren. Das Hytorc-Konzept orientiert sich nach Unternehmensangaben an von APQP4wind (eine Organisation aus OEMs und Lieferanten der Windindustrie) standardisierten Verbindungselementen: Optimierte Kopfschrauben sowie die Standard ISR-Mutter. Eine Kombination für einfacheres Handling, verbesserten Korrosionsschutz und Kosteneinsparungen.
Zusätzlich optimierte ISR-Muttern reduzieren die Schlüsselweite deutlich, was die Platzierung noch näher an der Turmwand ermöglicht. Verschraubt werden sie prozesssicher und kontrolliert mit mobilen, hydraulischen Drehmomentschraubern in den überelastischen Bereich: Mit einem seit 30 Jahren in der Automobilbranche bewährten Verfahren, das zu minimalen Setzverlusten führt und eine maximale Dauerschwingfestigkeit bietet.
Bisher dienen lose eingelegte Schrauben dazu, die tonnenschweren Segmente passgenau mittels Krans aufeinanderzusetzen. Damit nun ein Monteur das schwere Werkzeug beim Verschrauben nicht von unten halten muss, werden die Schrauben aus dem Flansch herausgezogen, von unten wiedereingesetzt, um sie nun von oben verschrauben zu können. Eine umständliche und körperlich anstrengende Tätigkeit, die mit einem halbautomatischen Montagewagen eliminiert wird: Denn in ihm lassen sich die benötigten Werkzeuge sicher einspannen, um so die Verschraubungen am Flansch nacheinander, sicher und mit geringem Kraftaufwand gleich von unten anzuziehen. Inklusive Umsetzen des Werkzeuges dauert ein Schraubvorgang etwa 60 Sekunden. So lasse sich ein Flansch mit rund 120 Schraubgarnituren und zwei Montagewagen in einer Stunde verschrauben. Die Vorteile: Deutlich kürzere Aufbau- und damit Kranzeiten pro Turm sowie das deutliche Plus an Arbeitssicherheit bei reduzierter körperlicher Belastung des Montageteams.
Das Konzept bringe mehr Stabilität und erlaube Einsparungen beim Material. Der Turm ist laut Bundesverband WindEnergie e. V. "für einen großen Teil der Montage- und Transportkosten verantwortlich". Deutlich schmalere Flansche an den Segmenten – jeweils oben und unten – könnten nicht nur den Einsatz von Stahl reduzieren, sondern auch die Transportkosten aufgrund des geringeren Gesamtgewichts. Die Kosten für eventuell zusätzliche Schraubgarnituren stehen dazu in keinem Verhältnis.
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