Der Turm einer Windkraftanlage ist ein Bauteil, das hohen Belastungen ausgesetzt ist: Die Gondel wiegt oft mehrere hundert Tonnen, hinzu kommen Belastungen durch die Rotorblätter und die Kraft des Windes.
Der Turm einer Windenergieanlage (WEA) spielt mit 15-20 % Kostenanteil eine große Rolle für die Wirtschaftlichkeit eines Projekts. Jedoch steigen mit zunehmender Turmhöhe auch die Erträge - die Turm- bzw. Nabenhöhe ist entscheidend für den Energieertrag.
Generell gilt: Die geeignete Turmhöhe für eine WEA wird von mehreren Faktoren (z.B. Kosten) beeinflusst und ist für jeden Standort individuell auszuwählen.
Folgende Typen von Türmen kann man unterscheiden. Dabei sind Beton- und Stahltürme stärker verbreitet als Gittertürme:
Höhere Türme über 80 Meter verfügen im Turminneren in der Regel über einen Fahrkorb oder einen Aufzug zur Aufstiegserleichterung.
Windkraftanlagen mit Gittermasten in Costa Rica. ©WWEA e.V.
Das Fundament bildet die Verankerung der Windenergieanlage im Erdreich. Um die Standfestigkeit der Windenergie-Anlage zu gewährleisten, wird je nach Festigkeit des Untergrundes eine Pfahl- oder Flachgründung vorgenommen.
Windpark Uetersen, Deutschland.
Fertiges Fundament für Windenergieanlage.
© Bundesverband WindEnergie e.V.
Für den Offshore-Einsatz kommen folgende Fundamente in Frage. Generell wird hier derzeit noch viel geforscht und erprobt.
Schwerkraftfundamente werden bislang häufig verwendet und auf dem Seeboden abgelegt. Diese (z.B. große Gewichte aus Beton), sind so schwer und stabil, dass sie ohne weitere Verankerungen am Seeboden auskommen.
Tripod (Dreibein): Die Windkraftanlage wird bei diesem Typus auf einen dreibeinigen Fuß gestellt. Der Pfeiler unterhalb des Turms ist mit einem Stahlrahmen verbunden, der die Turmkräfte auf drei Stahlpfeiler verteilt, die wiederum ca. 10-20 Meter tief im Seeboden verankert werden.
Bucket-Fundament: Dieses besteht aus einem nach unten geöffneten Stahlzylinder, der auch zur Namensgebung beigetragen hat (bucket = Eimer). Der Zylinder wird zunächst auf den Seeboden gesetzt und anschließend leergepumpt. Der so im Inneren des Fundaments erzeugte Unterdruck drückt das Fundamanent in den Boden. Das Bodenmaterial im Innern des Zylinders stützt das Fundament und verankert es im Meeresgrund.
Monopile (pile = Pfahl, Pfosten): Dabei wird ein einzelner Mast (Stahlpfeiler mit einem Durchmesser von etwa 4 Metern) im Seeboden versenkt. Der monopile wird je nach Untergrund ca. 10-20 Meter tief in den Boden eingetrieben.
Gasch, Robert / Twele, Jochen: Windkraftanlagen: Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb, 4. Auflage, Wiesbaden: Teubner 2005
http://www.teubner.de/index.php;do=show/sid=7293608945094a285b66a503142839/site=t/book_id=1738 (German)
Gasch / Twele: Wind Power Plants. Fundamentals, Design, Construction and Operation Berlin: Solarpraxis 2002
http://www.fachbuch-erneuerbare-energien.de/gasch_engl.htm (English)
BWE Bundesverband WindEnergie / German Wind Energy Association
http://www.wind-energie.de/de/die-technik/