https://www.faz.net/-gzg-7yv8r

Günstigere Masten : Fachwerk für Windräder

Hohe Materialbelastung: Ein Windrad dreht sich in 20 Jahren rund 200 Millionen Mal. Bild: Rainer Wohlfahrt

Die Hochschule Mittelhessen und ein Unternehmen entwickeln günstigere Masten für Windkraftanlagen. Im Inneren hält ein Stahlgerüst die Betonhülle zusammen. Zudem könnten die neuen Masten auf mehr Flächen in Hessen stehen.

          Mit der Entwicklung neuer Bauelemente für Windkraftanlagen befasst sich ein Forschungsprojekt an der Technischen Hochschule Mittelhessen in Gießen und Friedberg (THM). Bei dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziell geförderten Projekt handelt es sich um eine Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft, denn der THM-Fachbereich Bauwesen arbeitet mit dem Oberhessischen Spannbetonwerk in Nidda zusammen. Gemeinsam wollen sie eine Art Fachwerk für Windmasten konstruieren und erproben.

          Wolfram Ahlers

          Korrespondent der Rhein-Main-Zeitung für Mittelhessen und die Wetterau.

          Wie wirtschaftlich eine Windenergieanlage im Binnenland ist, hängt maßgeblich von deren Höhe ab. Der Stromertrag pro Meter steigt um etwa ein Prozent. Türme, die 100 Meter und mehr erreichen, haben sich deshalb nach und nach in Mittelgebirgslandschaften durchgesetzt. Dabei waren in der Vergangenheit freitragende Stahlrohrmasten Standard. Sie hatten allerdings den großen Nachteil, dass sie sich nicht beliebig aufstocken lassen.

          Ein Fachwerk aus Stahl

          Eine kostengünstige Alternative bilden Betonkonstruktionen, mit denen sich aus Fertigbauteilen sehr hohe Türme errichten lassen. In jüngster Zeit werden mehr und mehr solcher „Hybridtürme“ gebaut, bei denen ein Stahlrohr auf ein Betontragwerk gesetzt wird.

          Die Konstrukteure an der Hochschule haben dagegen in einem ersten Schritt einen Betonturm entwickelt, dessen äußere Elemente aus Betonfertigteilen bestehen, die im Inneren durch ein Stahlfachwerk miteinander verbunden sind. Diese Art des Bauens soll dazu führen, Material- und Arbeitskosten im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen deutlich zu verringern, bei denen die Eckelemente mit nach oben schmaler werdenden Betonteilen verbunden sind. Das „Turmmodell“ mit innerem Stahlfachwerk wollen die Wissenschaftler in Kooperation mit dem Niddaer Unternehmen weiter verbessern. Dabei testen sie nach Angaben von Projektleiter Jens Minnert zwei verschiedene Fachwerkstrukturen.

          Mehr Flächen könnten bebaut werden

          Einmal besteht die Konstruktion aus vorgespannten Betonstäben unterschiedlicher Festigkeitsgrade. In der zweiten Variante verwenden die Forscher Stahlprofile mit Aussparungen in verschiedenen Formen und Größen. Die Profile, die bis zu sieben Meter lang sind, werden an den Enden der Betonelemente befestigt. Der Beton, der in den Aussparungen erhärtet, wirke wie ein Dübel, der die Konstruktion trage, sagt Minnert.

          Das Hauptaugenmerk liegt auf der Erforschung der jeweiligen Stabilität unter Dauerbelastung. Denn Windkraftanlagen sind in großem Maße dynamisch beanspruchte Bauwerke, deren Komponenten der Trägerstruktur ausnahmslos gegen Materialermüdung gesichert sein müssten. Die Anlagen müssen mit Lastwechseln fertig werden, die um ein Vielfaches höher sind als in sonstigen Bauwerken. So dreht sich der Rotor eines Windrads durchschnittlich etwa 20 Mal in der Minute. Bei einer rechnerischen Betriebsdauer von 20 Jahren treten rund 200 Millionen Lastwechsel auf. Das Forschungsprojekt macht daher viele Experimente und umfangreiche Simulationen am Computer nötig, wofür ein eigenes Berechnungsverfahren entwickelt wird. Um Windkraftanlagen wirtschaftlich zu betreiben, sind in Nabenhöhe Windgeschwindigkeiten von mehr als fünf Metern pro Sekunde erforderlich. Bei 80 Meter hohen Masten sei diese Voraussetzung in Hessen nur auf 14 Prozent der Fläche gegeben, wie Minnert sagt. Bei 140 Meter hohen Anlagen kämen aber schon zwei Drittel der Fläche in Hessen als Standorte in Betracht.

          Die Nachfrage nach hohen Türmen, folgert der Projektleiter, werde deshalb in den nächsten Jahren deutlich steigen. Für den von seinem Team entwickelten Turm, der sich durch vergleichsweise geringe Kosten auszeichne und einfach zu montieren sei, sieht er daher gute Vermarktungschancen.

          Weitere Themen

          Topmeldungen

          Unser Sprinter-Autor: Carsten Knop

          FAZ.NET-Sprinter : Europa in Wettlaune

          Deal oder No-Deal? London versinkt im Chaos – und wer auf ein zweites Brexit-Referendum tippt, könnte durchaus richtig liegen. Deutlich klarer sind dagegen die Beschlüsse aus Kattowitz. Was sonst wichtig wird, steht im FAZ.NET-Sprinter.

          Newsletter

          Immer auf dem Laufenden Sie haben Post! Abonnieren Sie unsere FAZ.NET-Newsletter und wir liefern die wichtigsten Nachrichten direkt in Ihre Mailbox. Es ist ein Fehler aufgetreten. Bitte versuchen Sie es erneut.
          Vielen Dank für Ihr Interesse an den F.A.Z.-Newslettern. Sie erhalten in wenigen Minuten eine E-Mail, um Ihre Newsletterbestellung zu bestätigen.