TOP-HOST: Optimierung von hyperbolischen Gitterstrukturen für Onshore-Windturbinen
Aufbauend auf Voruntersuchungen zum Tragverhalten von hyperbolischen Gittertürmen untersucht das Projekt materialoptimierte Strukturen für Turmwindkraftanlagen mit einer Kapazität von 5 MW und mehr. Diese hyperbolischen Stabwerke bieten eine Kombination mehrerer Vorteile.
Aufgrund der hohen Arbeitskosten und der kürzeren Montagezeiten kommen in Deutschland vorwiegend vollwandige Rohrtürme zum Einsatz. Allerdings stoßen sie bei größeren Nabenhöhen an wirtschaftliche Grenzen. Die stetig steigenden Nabenhöhen für Schwachwindturbinen haben zu hohem Interesse nach strukturell und wirtschaftlich effizienten Lösungen für Türme mit einer Höhe von über 140 m geführt.
Das Forschungsprojekt fokussiert einen vollständig digital-parametrischen Planungsworkflow, der alle Schritte, von der strukturellen Gestaltung bis zur Produktion, abdeckt. Dabei sollen alle spezifischen Anforderungen, bis hin zur Turbine und des Standorts berücksichtigt werden.
Neben reduziertem Materialverbrauch und der Fähigkeit, größere Höhen zu erreichen, verspricht die Entwicklung auch vereinfachte Transport- und Montageprozesse sowie eine verbesserte Selbststabilisierung, bereits während der Montagephase. Der offene Querschnitt der Gesamtstruktur führt zu einem geringeren Strömungswiderstand, was zu deutlich reduzierten dynamischen Belastungen und weniger Materialermüdung sowohl im Turm als auch in den Rotorblättern beiträgt. Darüber hinaus ist die höhere Steifigkeit des Turms von Vorteil. In Bezug auf die Recyclingfähigkeit können die verwendeten Standard-Stahlprofile leicht wiederverwendet werden.
Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern aus der Windenergie- und Stahlproduktionsbranche durchgeführt, mit dem Schwerpunkt auf praktischen Lösungen für eine einfache und schnelle Montage. Die ersten Ergebnisse der Voruntersuchungen zur Leistung der Struktur werden auf dem "Jahressymposium 2022 der International Association of Shell and Spatial Structures" vorgestellt.