Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Hexcrete-Turm – mit Sechsecken in luftige Höhen

20.08.2015

Windenergie ist unerschöpflich. Ihr Potenzial lässt sich am besten ausschöpfen, wenn der Wind in Nabenhöhe der Windturbinen stark genug ist. Dank einer neuen Turmkonstruktion und eines neuen Fertigungskonzepts möchte ein Forschungsprojekt um Siemens in 120 bis 140 Metern Nabenhöhe die Windenergie nutzen und so die Stromgestehungskosten in den USA senken.

Oberhalb von 100 Metern weht der Wind stark und gleichmäßig. Windenergieanlagen mit höheren Turbinentürmen könnten davon profitieren und mehr Betriebsstunden erreichen – eine bessere „Windernte“ in den Regionen Europa und der USA, in denen oberhalb von 100 Metern günstige Windbedingungen herrschen und die einen hohen Bedarf an Strom haben.


Hexcrete-Turm: Siemens Corporate Technology arbeitet mit der Iowa State University daran, das neue Konzept für höhere Windturbinentürme nutzbar zu machen.


Mehr Flexibilität: Beton ist in den USA im Vergleich zu Stahl überall verfügbar. So müssten im Vergleich zu bisherigen Stahlrohrtürmen die Betonsäulen eines Hexcrete-Turmes nicht über weite Strecken transportiert werden. Im Bild: LKW-Transport eines herkömmlichen Turmmoduls.

Corporate Technology (CT US) arbeitet mit der Iowa State University daran, ein neues Konzept für höhere Windturbinentürme nutzbar zu machen – den so genannten Hexcrete-Turm.

Im Projekt „Hexcrete Tower for Harvesting Wind Energy at Taller Hub Heights“ soll mit einer neuen Turmkonstruktion und einem neuen Fertigungskonzept Windenergie in 120 bis 140 Metern Nabenhöhe genutzt und die Stromgestehungskosten in den USA gesenkt werden. Corporate Technology in den USA ist für die Analyse und Optimierung der Turmkonstruktionen verantwortlich, die im Rahmen des Projekts entwickelt werden.

„Die Hersteller von Windkraftanlagen wollen schon seit Langem ‚höher hinaus‘, da das Windangebot in größerer Höhe gleichmäßiger und zuverlässiger ist. Das Projekt hat ganz klar das Potenzial, diese Vision wahr werden zu lassen“, sagt Kurt Bettenhausen, Leiter des Technologiefelds Automation & Control bei Corporate Technology (CT) in den USA.

Heute dominieren Türme aus Stahlrohren

Windparks für die Stromversorgung in den USA werden heute von Stahlrohrtürmen mit einer Nabenhöhe von 80 Metern dominiert. Die Türme werden in drei langen Segmenten gefertigt und transportiert und liegen mit einem Fußdurchmesser von circa 4,1 Metern knapp unter der Brückendurchfahrtshöhe auf Landstraßen.

Wären die heute üblichen Türme um 20 bis 60 Meter höher, hätte dies einen höheren Energieertrag zur Folge. Das würde die Erzeugung von Energie aus Windkraft auch an Standorten wirtschaftlich rentabel machen, an denen dies momentan nicht der Fall ist.

Allerdings verursachen der Zusammenbau der Stahlrohre vor Ort und die vertikalen Nähte hohe Kosten und sie erfordern eine besondere Qualitätskontrolle. Hinzu kommt, dass die Stahlrohrtürme heute über weite Strecken transportiert werden müssen. Das ist weder effizient noch mit dem Umweltanspruch erneuerbarer Energien zu vereinbaren.

Beton statt Stahl

Professor Sri Sritharan von der Iowa State University arbeitet mit einem Team von CT US unter der Leitung von Suraj Musuvathy an der Realisierung höherer Windenergieanlagen. „Unser Schlüssel ist: wir verwenden Beton statt Stahl“, sagt Sritharan. Er arbeitet an der Entwicklung eines Turms aus vorgefertigten Betonteilen, die sich bis zur gewünschten Nabenhöhe aufeinandersetzen lassen.

Namensgeber für den Hexcrete-Turm ist das Sechseck – die sechseckigen Betonsäulen, die nachträglich verspannt werden, und die sechseckige Turmsektion. Der gesamte Turm wird aus vorgefertigten Säulen und Platten aus Hochleistungs- bzw. aus Ultrahochleistungsbeton zusammengebaut.

Das CT-Team erarbeitet zusammen mit der Division Wind Power and Renewables Algorithmen für die 3D-Modellierung, Simulation und Optimierung. Mit diesen Algorithmen werden die Entwurfsalternativen des modularen Konzepts durchgespielt und die optimalen Konstruktionsparameter ermittelt, die sowohl eine Minimierung der Stromgestehungskosten ermöglichen als auch die bautechnischen und Konstruktionskriterien erfüllen.

Flexibler durch Module

Die Modulbauweise führt zu mehr Flexibilität beim Bau und Transport der Türme. Da sich ein modulares System aus Betonteilen per Sattelschlepper transportieren ließe, könnte auf die teuren Spezialfahrzeuge, die heute beim Transport der Stahltürme zum Einsatz kommen, verzichtet werden. Auch die weiteren Einschränkungen und Straßensperrungen, die heute mit höheren Türmen verbunden sind, könnten dann der Vergangenheit angehören.

Die Modulbauweise mit Betonfertigteilen lässt beim Turmfuß auch einen Durchmesser von mehr als 4,1 Metern zu, sodass auch noch höhere Türme errichtet werden könnten. Größere Turmhöhen lassen sich nicht nur mit einer größeren Grundfläche sondern auch mit größeren Säulen- und Plattenmaßen oder entsprechenden Kombinationen erreichen. Und schließlich ist Beton im Gegensatz zu Stahl in den USA fast überall verfügbar. Das bedeutet kürzere Transportwege und damit geringere Kosten.

Das von der Iowa State University geleitete Hexcrete-Projekt wurde von der Abteilung Energy Efficiency & Renewable Energy des Department of Energy in den USA mit einer Million Dollar gefördert.


Natasha Azar

Redaktion
Sebastian Webel
Dr. Norbert Aschenbrenner
Dr. Johannes von Karczewski


Kontakt für Journalisten
Florian Martini
Tel.: +49 (89) 636-33446

Natasha Azar | Siemens Pictures of the Future

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht DFKI-Roboter erkunden autonom Lavahöhlen auf Teneriffa
21.11.2017 | Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, DFKI

nachricht Digitale Messtaster von WayCon – höchst präzise und vielseitig einsetzbar
14.11.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie