Modvion und Proplate entwickeln nachhaltige Windturbinen
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Auf der Suche nach noch besseren Lösungen in der regenerativen Energieerzeugung hat das schwedische Unternehmen Modvion einen innovativen Ansatz gewählt: Es baut 150–200 m hohe Windkraftanlagen aus Holz. Um die Holztürme fest im Boden zu verankern, ist Modvion eine Partnerschaft mit dem ebenfalls aus Schweden stammenden Stahlteilehersteller Proplate eingegangen. Modvion hat für die Windtürme eine Lösung entwickelt, bei der speziell für dieses Projekt entwickelte Stahllamellen hergestellt werden, die die Holzelemente des Turms fest mit dem Stahlfundament von Proplate im Boden verbinden. Die gleiche Technik wird an der Spitze des Turms verwendet, um den Holzturm mit der Stahlgondel zu verbinden, die das Herzstück der Turbine und der Rotoren ist.
Der Turm einer Windkraftanlage, konventionell aus Stahl gefertigt, ist das Bauteil, dessen Herstellung das meiste CO2 des gesamten Systems ausstößt. Um bei der Produktion der Windenergieanlage so nachhaltig wie möglich zu sein, hatte Modvion die Idee, Windtürme aus Holz zu bauen. Diese produzieren im Vergleich zu Stahl bei der Herstellung so gut wie kein CO2, binden aber sogar CO2 für den Lebenszyklus des Windturms von rd. 25–30 Jahren. Darüber hinaus können die Holzelemente des Turms am Ende ihres Lebenszyklus noch in der Bauindustrie verwendet werden.
Die Lebenszyklusemissionen eines 110 m hohen Stahlturms belaufen sich auf rd. 1250 t Kohlendioxid. Der Holzturm im Vergleich dazu erzeugt 90 % weniger Emissionen, also etwa 125 t Kohlendioxid. Wenn man bedenkt, dass der Holzturm auch Kohlendioxid speichert, ist die tatsächliche Klimabelastung des Turms noch geringer. Das benötigte Holzvolumen für einen Modvion-Turm liegt je nach Höhe und Belastung zwischen 300 und 1200 m³. Das entspricht einer Kohlenstoffspeicherkapazität zwischen 240 und 950 t CO2 pro Turm, was bedeutet, dass eine negative Netto-Klimabilanz erreichbar ist.
Stahllamellen für stabile Windkrafttürme aus Holz
Doch ohne eine stabile Konstruktion zur Verankerung des Holzturms im Boden funktioniert auch eine Windenergieanlage aus Holz nicht, denn die gesamte Anlage ist im Betrieb bei hohen Windgeschwindigkeiten enormen Kräften ausgesetzt. Hier kommt Proplate ins Spiel. Das Unternehmen beliefert seine Kunden aus verschiedenen Branchen mit komplexen Stahlbauteilen und maßgeschneiderten Lösungen. Die große Herausforderung bei den hölzernen Windtürmen besteht darin, den Turm mit dem Stahlbetonfundament im Boden sowie mit der Gondel an der Spitze des Turmknotens so zu verbinden, dass das Bauwerk über die gesamte Lebensdauer zu 100 % stabil und sicher bleibt.
Doch wie verbindet man zwei so unterschiedliche Materialien wie Holz und Stahl sehr fest? Stahl könnte z. B. mit Stahl verschweißt werden. Die Verbindung von Stahl und Holz erfordert jedoch eine komplexere Technik. Proplate trägt zur Lösung von Modvion bei, indem es die Stahlkomponenten liefert, die den unteren und oberen Teil des Turms mit dem Fundament und der Gondel verbinden. Die Lösung besteht aus 110 plus 60 einzelnen Stahlpaneelen mit jeweils vier geschweißten Stahllamellen (Bild 1), die in einer Reihe nebeneinander fest mit dem Betonfundament verbunden werden.
Die Stahllamellen sind vollflächig perforiert. Alle Lamellen sind beidseitig mit einem Kleber beschichtet und in präzise geschnittene Schlitze im Holz des unteren Turmelements eingesetzt (Bild 2). Durch die Aushärtung des Klebers wird die Holz-Stahl-Verbindung ultradicht miteinander verklebt. Diese Methode funktioniert auch in der Höhe an der Verbindung zwischen dem Holzturm und der Stahlgondel.
Das Ergebnis ist eine äußerst robuste Kombination aus Holz und Stahl. An der Bodenverankerung ist er starr und der Turm bewegt sich nicht. In der Höhe, wo sich der Turm aufgrund der starken und sehr unterschiedlichen Windlasten um einige Meter hin und her bewegen kann, ermöglicht die verleimte Struktur dem Turm, sich zu bewegen, ohne die Verbindung von Holz und Stahl im Laufe der Zeit zu beeinträchtigen.
Das logistische Highlight von Windtürmen aus Holz
Die Modvion-Holztürme bieten nicht nur einen nachhaltigen Umweltvorteil, sondern haben auch logistische Vorteile gegenüber Stahltürmen. Bei Letzterem müssen Spezialtransporter die Rundturmelemente an ihren Bestimmungsort bringen, teilweise über längere Autobahnabschnitte und am Ende auch über schmale Straßen mit Hindernissen wie Kurven, Brücken oder Unterführungen. Dies führt immer wieder zu erheblichen Verkehrsproblemen.
Anders verhält es sich mit den Holztürmen, die mit herkömmlichen Lkws transportiert werden können. Denn jeder Turm besteht aus einzelnen Modulen, die auf Lkws übereinandergestapelt werden können. Die einzelnen Elemente werden zunächst auf der Baustelle zu Zylindern zusammengefügt, die schließlich den fertigen Turm ergeben. Auch die von Proplate gefertigten Lamellenverbindungen zwischen den Holz- und Stahlbauteilen am Fundament und an der Gondel werden erst auf der Baustelle ausgeführt.
