DE10321647A1

DE10321647A1 - Fundament für eine Windenergieanlage

Info

Publication number: DE10321647A1
Application number: DE10321647A
Authority: DE
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Also published as: WO2004101898A2; AR044316A1; CN100513706C; KR20060016782A; JP4146487B2; JP2006526095A; AU2004238973A1; KR100785358B1; AU2004238973B2; BRPI0410248A; WO2004101898A3; CN1784528A; CA2524931C; EP1631722A2; CA2524931A1; US20070181767A1; BRPI0410248B1

Abstract

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die für die Statik des Fundaments der Windenergieanlage wichtigen Elemente, nämlich die tragenden und seitlich stabilisierenden Elemente des Fundaments, vorab zu fertigen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fundament für eine Windenergieanlage sowie eine Windenergieanlage mit einem derartigen Fundament.
Bei Windenergieanlagen ist das Fundament sowie dessen Dimensionierung von sehr großer Bedeutung, da derartige Windenergieanlagen sehr schwer sind und sehr großen Belastungen ausgesetzt sind.
Bislang werden die Fundamente für Windenergieanlagen im Wesentlichen durch Ausheben einer Baugrube, Einbringen einer Sauberkeitsschicht, Aufstellen eines Fundamenteinbauteiles, Durchführen der benötigten Bewehrungsarbeiten und einem anschließenden Auffüllen der Baugrube mit Zement hergestellt, wobei der Zement mit Hilfe von Zementlastern zum benötigten Ort transportiert und in die Baugrube gegossen wird. Das Fundamenteinbauteil ist üblicherweise hohlzylindrisch ausgestaltet und wird in der Regel vorgefertigt und als Ganzes zu dem jeweiligen Montageort transportiert.
Das Auffüllen der Baugrube mit dem benötigten Beton erweist sich insbesondere bei widrigen Witterungsbedingungen als nicht unproblematisch, während das Ausheben der Baugrube für das Fundament hingegen bei fast allen Witterungsbedingungen erfolgen kann. Die Qualität des fertigen ausgehärteten Betons hängt in hohem Maße von den Witterungsbedingungen ab.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Fundament für eine Windenergieanlage vorzusehen, dessen Qualität im Wesentlichen unabhängig von den vorherrschenden Witterungsbedingungen bei der Montage gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Fundament für eine Windenergieanlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, die für die Statik des Fundaments der Windenergieanlage wichtigen Elemente vorab zu fertigen.
Dies ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, da derartige Elemente in einer Fabrik bei genau definierten Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten hergestellt werden können, was die Qualität des Endproduktes wesentlich steigert. Ferner kann die benötigte Qualitätskontrolle bereits in der Fabrik durchgeführt werden, so dass sie nicht mehr vor Ort bei den jeweiligen Montageörtlichkeiten durchgeführt werden muss. Des weiteren lassen sich die Elemente des Fundamentes in einer Fabrik effizienter und billiger herstellen, wenn sie in einer Großserie gefertigt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist das Fundament ein Fundament-Basiselement 20 und zumindest zwei Fundament-Fußmodule 10 auf, wobei die Fußmodule an dem Basiselement 20 befestigt werden können und wobei das Basiselement 20 und die zumindest zwei Fußmodule 10 vorgefertigte Elemente darstellen. Dadurch, dass das Fundament nicht einstückig, sondern aus mehreren Elementen besteht, können diese Elemente getrennt transportiert und vor Ort montiert werden, wobei die durch die Fertigung in einer Fabrik erreichte Qualität nicht beeinträchtigt wird. Da die Elemente des Fundamentes nicht unerhebliche Dimensionen aufweisen, ist ein Transport lediglich der einzelnen Elemente wesentlich einfacher.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Fundament-Basiselement hohlzylindrisch ausgestaltet und die Fundament-Fußmodule 10 sind radial zur Symmetrieachse des Fundament-Basiselements ausgerichtet. Die radiale Ausrichtung der Fußmodule gewährleistet die benötigte Statik des Fundaments, da die Fußmodule dem Bedarf entsprechend um das Basiselement herum angebracht werden können. Ferner können die Fußmodule durch geeignete Befestigungsmittel im Hohlraum des Basiselementes befestigt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Fußmodul jeweils eine Fußplatte und ein Fuß-Stützelement auf, welche jeweils radial zur Symmetrieachse des Basiselements angeordnet sind. Das Fuß-Stützelement steht dabei senkrecht zur Fußplatte während die Fußplatte im befestigten Zustand im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse des Basiselementes angeordnet ist. Durch die Fußplatte und das Stützelement werden die auf die Windenergieanlage wirkenden statischen Kräfte besser auf den Untergrund abgeleitet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verkleinert sich die Höhe des Stützelementes radial nach außen hin. Diese Verjüngung des Stützelementes nach außen hin dient ebenfalls einer verbesserten Statik.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Breite der Fußplatte radial nach außen hin größer, was ebenfalls einer verbesserten Statik dient.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen sowohl die Stützelemente als auch die Fußplatten radial ausgerichtete Durchgangslöcher auf. Das Basiselement weist entsprechende Durchgangslöcher auf, so dass mittels dieser Durchgangslöcher die Fußmodule an dem Basiselement beispielsweise mit Hilfe von geeigneten Befestigungsmitteln befestigt werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen die Fußplatten und/oder die Stützelemente weitere Durchgangslöcher auf, welche einen Durchmesser aufweisen, der es erlaubt, Zurrgurte während des Transportes durch sie hindurchzuführen, um die Fußmodule sicher zu befestigen.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen das Basiselement und die Fußmodule aus Stahlbeton.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, wobei die Figuren zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fundamentes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2a bis c verschiedene Ansichten des Fundamentes aus 1;
4a bis e verschiedene Ansichten eines Fundamentfußes; und
5a und b eine Drauf- und eine Seitenansicht von Fundamentfüßen gemäß 4a, welche zum Transport gestapelt sind.
In 1 ist eine perspektivische Ansicht des Fundamentes gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Fundament 1 besteht dabei im Wesentlichen aus einem hohlzylindrischen Basiselement 20 sowie einer Vielzahl von Fußmodulen 10, welche radial zur Längsachse bzw. Symmetrieachse des Basiselementes 20 gleichmäßig auf seinen Umfang verteilt ausgerichtet sind.
2a zeigt eine Draufsicht auf das Fundament 1 aus 1. Um den Umfang des hohlzylindrischen Basiselementes 20 herum sind eine Vielzahl von Löchern 21 angeordnet. Diese Löcher sollen dazu dienen, Befestigungselemente aufzunehmen, mittels derer ein Turm einer Windenergieanlage auf dem Fundament 1 befestigt werden kann. Die Fußmodule 10 bestehen aus einer Fußplatte 11 und einem Stützelement 12. Die verschiedenen Fußmodule 10 sind jeweils um 36° voneinander beabstandet, so dass 10 Fußelemente um das Basiselement 20 herum befestigt werden können. Selbstredend können sowohl mehr als auch weniger Fußmodule um das Basiselement 20 herum angeordnet werden, um die erforderlichen statischen Erfordernisse zu gewährleisten.
2b zeigt eine Seitenansicht des Fundamentes aus 1. Die Fußplatten 11 der Fußmodule 10 sind dabei in einer Ebene und senkrecht zur Symmetrieachse des hohlzylindrischen Basiselementes 20 angeordnet. Die Stützelemente 12 sind ferner senkrecht zur Fußplatte 11 sowie radial zur Symmetrieachse des Basiselementes 20 ausgerichtet, wobei das Stützelement 12 zentriert auf der Fußplatte 11 angeordnet ist. Das Basiselement 20 weist einen unteren Abschnitt 22 mit einer größeren Dicke als der obere Abschnitt auf, auf welchem die Löcher 21 vorgesehen sind.
2c zeigt eine Schnittansicht entlang des Schnittes A-A in 2b. Die Dicke der Fußplatte 11 ist dabei im Wesentlichen konstant, während die Höhe des Stützelementes 12 nach außen hin abnimmt. In dem Stützelement 12 ist jeweils ein radial ausgerichtetes Durchgangsloch 14 vorhanden. In der Fußplatte 11 sind zwei Durchgangslöcher 15 vorgesehen, welche ebenfalls radial zur Symmetrieachse ausgerichtet sind. Diese Durchgangslöcher 14 und 15 dienen dabei dazu, dass die Fußmodule 10 an dem Basiselement 20 beispielsweise mit Hilfe von Befestigungsmitteln angebracht werden können.
4a bis e zeigen Ansichten des Fußmodules 10 aus 2a. 4a zeigt dabei eine perspektivische Ansicht des Fußmodules 10 mit der Fußplatte 11 und des senkrecht dazu angeordneten Stützelementes 12. Die Fußplatte weist dabei eine Innenseite 11a und eine Außenseite 11b auf. Das Fußmodul 10 wird mit der Innenseite 11a der Fußplatte 11 an dem Basiselement 20 angebracht.
4b zeigt eine Draufsicht auf das Fußmodul 10 aus 4a. Die Breite 11c der Fußplatte 11 nimmt nach außen hin zu. Ferner sind sowohl die Innenseite 11a als auch die Außenseite 11b der Fußplatte gekrümmt ausgestaltet. Dabei ist die Krümmung der Innenseite 11a der Fußplatte 11 an die Außenkrümmung des Basiselementes 20 angepasst, damit das Fußmodul 10 schlüssig an dem Basiselement 20 befestigt werden kann.
4c zeigt eine Seitenansicht des Fußmodules 10 von 4a, wobei diese Ansicht die Außenseite des Fußmodules 10 darstellt. Insbesondere sind dabei die Außenseite 11b der Fußplatte 11 sowie die Außenseite 12b des Stützelementes 12 und die beiden Durchgangslöcher 15 in der Fußplatte 11 gezeigt.
4d zeigt eine Seitenansicht des Fußmodules 10 aus 4a. Die Höhe 12c des Stützelementes 12 nimmt dabei von der Innenseite 12a des Stützelementes 12 zu der Außenseite 12b hin ab. Ferner sind die Durchgangslöcher 14 in dem Stützelement 12 und die Durchgangslöcher 15 in der Fußplatte 11 gezeigt.
4e zeigt die dem Basiselement 20 zugewandte Seite des Fußmodules 10. Auch hier sind die Durchgangslöcher 14 in dem Stützelement 12 sowie die Durchgangslöcher 15 in der Fußplatte 11 gezeigt.
Aufgrund der Größe der Fußmodule 10, welche über 5m betragen können, stellt der Transport derartiger Fußmodule ein weiteres zu lösendes Problem dar. In 5a und 5b wird eine Transportanordnung einer Vielzahl von Fußmodulen 10 gezeigt. Dabei werden die verschiedenen Fußmodule aufeinander gestapelt und zwar derart dass die Stützelemente 12 von zwei Fußmodulen 10 sich gegenüberstehen. Beispielsweise werden so 4 Fußmodule 10 auf einer Palette 100 befestigt. Aufgrund der zentrierten Anordnung der Stützelemente 12 werden die Fußmodule 10 jeweils versetzt zueinander aufgestapelt.
Um den Transport derartiger Fußmodule sicher zu gestalten, können die Fußmodule 10 optional mit weiteren Durchgangslöchern vorgesehen werden. Diese Durchgangslöcher sollten dabei derart ausgestaltet sein, dass handelsübliche Zurrgurte durch sie hindurchgeführt werden können, damit die Fußmodule 10 sicher befestigt werden können. Das Vorsehen derartiger Durchgangslöcher stellt bei der Herstellung der Fußmodule 10 kein größeres Problem dar, da die Löcher problemlos in der Fabrik gebohrt oder entsprechende Gussformen vorgesehen werden können. Die Statik der Fußmodule 10 wird durch derartige Durchgangslöcher nicht beeinträchtigt.
Optional können Ausrichtelemente unterhalb einiger der Fußplatten 11 oder zwischen den Fußmodulen 10 und dem Basiselement 20 vorgesehen werden, um eine genaue horizontale Ausrichtung des Fundaments zu gewährleisten.
Der Transport der Basiselemente 20 des Fundamentes 1 einer Windenergieanlage ist bereits hinlänglich bekannt und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung.
Durch die modulare Bauweise des Fundamentes einer Windenergieanlage gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, sowohl das Basiselement 20 als auch die Fußmodule 10 vorab in einer Fabrik zu fertigen und dann an den Montageort zu transportieren. Diese Vorabfertigung in einer Fabrik gewährleistet eine gleichbleibende Qualität der Fundamente für die Windenergieanlagen. Ferner kann das Fundament einer Windenergieanlage bei fast allen Witterungsbedingungen gelegt werden. Dazu wird, wie aus dem Stand der Technik, bekannt zunächst eine Baugrube gegraben und gegebenenfalls eine Sauberkeitsschicht aufgebracht. Anschließend wird das Basiselement 20 aufgestellt und die Fußmodule 10 mittels geeigneter Befestigungsmittel an dem Basiselement 20 befestigt. Nachfolgend kann eine Bewehrung des Fundaments erfolgen, wobei anschließend die Baugrube mit Beton aufgefüllt werden kann. Hierbei ist die Qualität dieses Betons sekundär, da die statisch wichtigen Elemente des Fundamentes, nämlich das Basiselement und die Fußmodule, vorab gefertigt worden sind.
Da üblicherweise ein Lastkran zur Montage der Windenergieanlage bereits vor Ort ist, kann dieser dazu verwendet werden, um die Elemente des Fertigfundamentes in die Baugrube zu heben.
Obwohl das erfindungsgemäße Fertigfundament hier für den Einsatz an Land beschrieben worden ist, kann es natürlich ebenfalls bei Fundamenten für Offshore-Windenergieanlagen eingesetzt werden.

Claims

Fundament (1) für eine Windenergieanlage, wobei die wesentlichen, tragenden und seitlich stabilisierenden Elemente (10, 20) des Fundamentes (1) vorgefertigt sind.
Fundament nach Anspruch 1, mit – einem Fundament-Basiselement (20) und – zumindest zwei Fundament-Fußmodulen (10), wobei die Fundament-Fußmodule (10) an dem Fundament-Basiselement (20) befestbar ausgestaltet sind, und wobei das Fundament-Basiselement (20) und die zumindest zwei Fundament-Fußmodule (10) vorgefertigte Elemente darstellen.
Fundament nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fundament-Basiselement (20) hohl-zylinderförmig ausgestaltet ist und die Fundament-Fußmodule (10) radial zur Symmetrieachse des Fundament-Basiselementes (20) ausgerichtet sind.
Fundament nach Anspruch 3, wobei die Fundament-Fußmodule (10) jeweils eine Fußplatte (11) und ein Fuß-Stützelement (12) aufweisen, welche jeweils radial zur Symmetrieachse des Fundament-Basiselementes (20) angeordnet sind, wobei das Fuß-Stützelement (12) senkrecht zur Fußplatte (11) und die Fußplatten (11) im befestigten Zustand im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse des Fundament-Basiselementes (10) angeordnet sind.
Fundament nach Anspruch 4, wobei sich die Höhe (12a) der Fuß-Stützelemente (12) radial nach außen hin verkleinert.
Fundament nach Anspruch 4 oder 5, wobei sich die Breite (11c) der Fußplatte (11) radial nach außen hin vergrößert.
Fundament nach Anspruch 4, 5, oder 6, wobei die Fußmodule (10) radial ausgerichtete Durchgangslöcher (14, 15) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln aufweisen, und wobei das Fuß-Basiselement (10) auf die Durchgangslöcher (14, 15) der Fußmodule (10) abgestimmte Durchgangslöcher aufweist.
Fundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Fußplatten (11) und/oder die Fuß-Stützelemente (12) weitere Durchgangslöcher aufweisen, welche dazu geeignet sind, während eines Transportes Zurrgurte aufzunehmen.
Fundament nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Fundament-Basiselement (20) und die zumindest zwei Fundament-Fußmodule (10) aus Stahlbeton vorab gefertigt werden.
Windenergieanlage mit einem Fundament nach einem der Ansprüche 1 bis 9.