Konzepte für Tragstrukturen von Windenergieanlagen an Beispielen

Anhand dreier Beispiele aus eigener Forschung und Entwicklung werden Herausforderungen und Potenziale im Bereich der Planung und Konzeption innovativer Tragstrukturen für Windenergieanlagen dargestellt. Dabei ist die Ermüdung ein zentrales Thema. Durch die windrichtungsscharfe Bestimmung der Beanspruchungszyklen, die aus den Betriebslasten resultieren, lassen sich die berechneten Schädigungswerte gegenüber einer monodirektionalen Windmodellierung deutlich reduzieren. Durch die Nutzung automatisierter Berechnungswerkzeuge können in der Phase des Variantenstudiums auch Modelle für besonders hohe Gittermasten numerisch generiert und hinsichtlich Entwurf und Bemessung optimiert werden. Ein wichtiger Punkt ist, dass die deutlichsten Kosteneinsparungen bei Turmtragwerken sehr großer Höhen im Bereich von “Selbsterrichtungskonzepten” erzielt werden, worauf der Beitrag auch eingeht. Die Randbedingungen dieser Beispiele, die eingeschlagenen Lösungswege sowie eine Auswahl der erzielten Ergebnisse werden vorgestellt.

Concepts for support structures of wind turbines with examples
Using three examples from research and development activities, the potentials and challenges of novel planning and conception of wind turbines are addressed. Fatigue is an essential topic for dimensioning the components of a wind turbine. By determining the stress cycles resulting from the operating loads with a direction dependent wind, the calculated damage values can be significantly reduced compared to a monodirectional wind assumption. By using automated calculation tools, particularly high lattice towers can be numerically generated and optimized in view of conceptual as well as structural design. By using self-erecting tower structures in the area of very large towers, significant costs in the manufacturing process of the structure may be saved compared to conventional lifting processes. The boundary conditions of these examples, the proposed solutions and a selection of results are presented.