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Neue Betonturm-Bauweise für Windräder

Speziell für Windkraftanlagen bringt die neue Betonturm-Bauweise große Vorteile, die an der TU Wien entwickelt wurde.

Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

© TU Wien

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Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

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Die hohlen Beton-Doppelwandelemente werden mit Hilfe eines Krans exakt aufeinander gestapelt und dann vor Ort mit Beton ausgegossen.

Die ringförmigen Segmente mit einer Außen- und einer Innenwand vor dem Aufbau.

© TU Wien

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Die ringförmigen Segmente mit einer Außen- und einer Innenwand vor dem Aufbau.

In der Vorbereitungsphase wurde ein 3D-Rendering des Betonturms erstellt (Maßangaben im m).

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In der Vorbereitungsphase wurde ein 3D-Rendering des Betonturms erstellt (Maßangaben im m).

Windkraftwerke liegen im Trend – doch was ist die beste Methode, sie zu errichten? Das Team rund um Prof. Johann Kollegger am Institut für Tragkonstruktionen der TU Wien hat eine neue Turmbau-Technik entwickelt, die wichtige Vorteile bisheriger Methoden vereint. Doppelwandelemente werden zunächst am Boden aneinandergefügt, sodass große doppelwandige Betonringe entstehen. Diese Ringe  werden dann aufeinandergehoben und schließlich mit Beton ausgegossen. Die Errichtung von hohen Türmen, etwa für Windkraftanlagen, wird mit dieser Technik schneller und kostengünstiger.

„Meist werden beim Bau von Windkraftanlagen große Betonfertigteile an die Baustelle geliefert, zu einem Turm zusammengesetzt und dann aneinander fixiert“, erklärt Prof. Johann Kollegger. „Das geht zwar recht schnell, doch die Kosten für den Sondertransport großer Fertigteile können oft sehr hoch sein.“  Außerdem kommt man mit der an der TU Wien entwickelten Turmbaumethode mit dünneren Wanddicken und weniger Bewehrungsstahl aus, was zu einem wesentlich geringerem Ressourcenverbrauch im Vergleich mit den bekannten Fertigteilbauweisen führt.

Eine Doppelwandstruktur, mit Beton ausgegossen

In den letzten Jahren hat das Team von Prof. Kollegger wiederholt mit neuen kreativen Betonbau-Lösungen für Aufsehen gesorgt – etwa mit einer klappbaren Brücke oder auch mit einer Betonkuppel, die durch Aufblasen eines unter dem Beton liegenden Luftpolsters in Form gebracht wird. Nun konnte eine neue Betonturm-Bauweise entwickelt und erfolgreich getestet werden.

Statt der schweren, soliden Betonringe werden bloß hohle, rechteckige Doppelwandelemente an die Baustelle transportiert. Diese Doppelwandelemente werden aufgestellt und im Kreis aneinander gefügt, sodass sie ein vieleckiges Segment mit einer Außen- und einer Innenwand ergeben. „Die Segmente werden anschließend aufeinandergestellt, solange sie zwischen den beiden Wänden noch hohl sind“, erklärt Johann Kollegger. „Erst dann wird der Innenraum mit Beton ausgegossen - ein Segment nach dem anderen.“ Ein monolithischer Betonblock entsteht, der die Segmente auf äußerst stabile Weise miteinander verbindet.

Beim Design der doppelwandigen Segmente ist man flexibel. „Wir haben die einzelnen Elemente zu einem regelmäßigen Neuneck zusammengefügt“, sagt Ilja Fischer (TU Wien). „Entscheidend ist es, die Segmente so zu planen, dass sie während des Baus stabil bleiben. Wenn sie erst mal mit Beton ausgegossen sind, ist die Stabilität ohnehin kein Problem mehr.“ Wichtig ist auch, dass die Segmente beim Betonieren dicht sind. Sobald sie mit dem Kran aufeinander gesetzt und genau ausgerichtet sind, werden die Fugen abgedichtet, damit der Beton nicht ausfließen kann.

Präsentation auf der Hannover Messe

Die Turm-Bauweise der TU Wien wurde auf einem Versuchsgelände in Niederösterreich bereits erfolgreich getestet. „Die neue Baumethode ist einfach und schnell, die Doppelwandelemente sind problemlos zu transportieren. Nach all unseren bisherigen Erfahrungen ist zu erwarten, dass unsere neue Methode wirtschaftlich ist und sich gegenüber den bisherigen Bauweisen etablieren kann“, ist Johann Kollegger zuversichtlich. „Wir denken, dass unser patentiertes Verfahren besonders für sehr hohe Windkraftanlagen Vorteile bietet.“ Auf der Hannover Messe (25.-29.4.)  wird die neue Technik nun erstmals dem internationalen Fachpublikum präsentiert (Halle 27, Stand L71).

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Andere Innovationen am Gemeinschaftsstand der TU Wien, der im Bereich EnergyEfficiency angesiedelt ist, zeigen:

  • Die ersten schwimmenden Plattformen, beispielsweise für PV- oder Entsalzungsanlagen, die auch bei hohem Wellengang stabil und sicher schwimmen
  • Die mögliche Verdoppelung der Produktion von Biogasanlagen durch Nutzung von Überschussstrom für Elektrolyse und Methanisierung
  • Einen neuartigen Ansatz zur breit angelegten Integration von dezentralen Energieerzeugern und Haushalts-Anlagen in den gesicherten Betrieb von Stromversorgungssystemen
  • Den energieeffizienten und kostengünstigen Transport von Wasserstoff (H2) aus erneuerbaren Energien über das herkömmliche Erdgasnetz
  • Die einzigen, höchst energieeffizienten Synchronmotoren, die mit Permanentmagneten oder ohne Einsatz von Seltenerdmetallen realisiert werden können und ohne fehleranfällige Sensorik auskommen
  • Das einzige Magnetlager für höchste Dynamik bei geringen Systemkosten, das wartungsfrei und sensorlos ist
  • Das erste Verfahren, das den Pulverspritzguss (MIM) von Aluminium-Legierungen ermöglicht – und damit Material- und Gewichtsreduktionen um bis über 50%
  • Die ersten Polymere für hochpräzise und hochfeste Produkte aus 3D-Druck – in der Qualität von Polymer-Spritzguss

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Rückfragehinweis:
Prof. Johann Kollegger
Institut für Tragkonstruktionen
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T: +43-1-58801-21202
johann.kollegger@tuwien.ac.at

Dipl.-Ing. Ilja Fischer
Institut für Tragkonstruktionen
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T: +43-1-58801-21280
ilja.fischer@tuwien.ac.at

Aussender:
Technische Universität Wien
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
T: +43-1-58801-41024
pr@tuwien.ac.at