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Frischer Wind für erneuerbare Energien

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Höher, leichter und komplett aus Stahl: Mit der innovativen TetraFlex®-Technologie lassen sich Windkraftanlagen in Zukunft als Stahlkonstruktion bauen. Damit steigt auch die Effizienz der modernen Windenergieanlagen.

Hoch hinaus (von links): Stefan Mayer, Dr. Lothar Patberg, Klaus Kottkamp, Jia-Uei Chan und Dr. Yu Sun sorgen mit TetraFlex® für eine mehr Leistung der Windenergieanlagen.

Foto: thyssenkrupp/Rainer Kaysers

Windenergie ist die ideale erneuerbare Energie. Sie verbraucht keine bestehenden Ressourcen und ist nahezu unbegrenzt verfügbar. Weil sie frei von Schadstoffen ist, stellt sie keine nachhaltige Gefahr für unsere Umwelt dar. Die Windanlagen hingegen lassen sich noch verbessern. Im Durchschnitt sind Windräder derzeit zwischen 70 und 90 Meter hoch. thyssenkrupp Steel hat nun eine Stahlkonstruktion namens TetraFlex® entwickelt. Damit können Windanlagen mit mehr als 150 Metern Höhe errichtet werden. Durch die Skalierung des Turms, des Rotors und der Turbine kann der Energieertrag deutlich gesteigert werden.

Stahlkonstruktion für mehr Energie

Neue Stahlkonstruktion für Windräder
Neue Stahlkonstruktion für Windräder: Der Sockel aus spiralnahtgeschweißten Rohren ermöglicht den höheren Bau von Windkraftanlagen. Je höher der Turm, desto größere Rotoren können eingesetzt werden. Damit steigt die Leistung der Windparks.

Grafik: thyssenkrupp

Das herkömmliche Design der Windräder wurde in eine gewichtsreduzierende Gitterstruktur aufgelöst. Die Konstruktion besteht nun aus spiralnahtgeschweißten Rohren. So können Anlagen komplett aus Stahl gebaut werden. Drei Pylone von etwa 1,5 Metern Durchmesser bilden die tragenden Elemente, in der Mitte ermöglicht ein Pylon von etwa 2,5 Metern Durchmesser den Wartungszugang zur Gondel. „Diese filigrane Konstruktion macht den Turm um rund 20 Prozent leichter und somit kostengünstiger als bisher existierende Konstruktionen“, sagt Dr. Lothar Patberg, Leiter Innovation bei thyssenkrupp Steel.

Ein weiterer Vorteil: Der Turm lässt sich, unabhängig von seiner Gesamthöhe, in einzelnen Segmenten erstellen und einfach transportieren. „Die Konstruktion ist so ausgelegt, dass möglichst viel in Baugruppen vorgefertigt wird“, so Stefan Mayer, der die Entwicklung von TetraFlex® im Bereich Innovation von Beginn an begleitet. „Auf der Baustelle muss man die Segmente dann nur noch verschrauben.“ Bei einem erforderlichen Rückbau ist die Stahlkonstruktion hundertprozentig recycelbar.

Erste Anlage in China

Für den Bau des Prototyps konnte mit dem chinesischen Stahlhersteller Ansteel der ideale Partner gewonnen werden. Mit dem staatlichen Unternehmen betreibt thyssenkrupp Steel seit 15 Jahren das Joint Venture Tagal, dessen Feuerverzinkungsanlagen die chinesische Automobilindustrie beliefern. Am Standort Ba Yuquan produziert Ansteel Strom auch mit eigenen Windkraftanlagen. „Als dort nun ein Ausbau anstand und die Kollegen von unserem TetraFlex®-Konzept erfuhren, waren sie sofort interessiert“, sagt Klaus Kottkamp, Anwendungsberater bei thyssenkrupp Steel und Projektleiter für den Bau des Prototyps. „Für uns ist das wirklich ein Glücksfall, da wir seit Jahren zusammenarbeiten, uns vertrauen und wir vor Ort sowohl die Segmente fertigen, den Aufbau durchführen und in der Folge auch den Machbarkeitsnachweis erbringen können.“

Mehr Strom durch Windkraft

China liegt nicht nur bei der Erzeugung von Windstrom weltweit an der Spitze, sondern auch beim Ausbau der Kapazitäten für die Energiegewinnung. Das Reich der Mitte will seine Produktion um 25 Gigawatt jährlich steigern. „Das hat zur Folge, dass in China in den nächsten Jahren rund 12.000 neue Windturbinen pro Jahr installiert werden“, sagt Dr. Yu Sun, Leiter Regional Business Development. Um die Kosteneffizienz zu verbessern, verlangt der Markt nach Konstruktionen mit möglichst wenig Materialeinsatz. Zugleich sollen die Türme höher werden und trotzdem leicht zu transportieren sein. „Je höher man geht, desto größer sind die Windgeschwindigkeiten“, so Sun. „Außerdem ist weiter oben die Windkraft stabiler, somit lässt sich mehr und kontinuierlich Strom gewinnen.“

Auf dem Gelände von Ansteel ist geplant, einen der 70-Meter-Türme gegen ein 150 Meter hohes TetraFlex®-Modell zu tauschen. Klaus Kottkamp: „Der Bau dieses TetraFlex®-Prototyps ermöglicht uns den direkten Vergleich mit vorhandenen Anlagen, sodass wir wertvolle Erkenntnisse über die Energieausbringung dieser Technologie gewinnen können.“ Neben der Effizienz soll der Prototyp auch Daten zur Herstellung, Aufbau und Wartung der neuen Anlagen liefern.

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