Krafttürme 3: Große Turmdrehkrane für Windkraftanlagenarbeiten

Skyrex-Kran für den Bau einer Windkraftanlage montiert.

Nachdem wir uns mehr oder weniger konventionelle Turmdrehkrankonstruktionen für die Errichtung von Windkraftanlagen angesehen haben, untersucht dieser letzte Teil der Serie ein Beispiel für ein Konzept, das als eher unorthodox angesehen werden kann.

Windparks befinden sich naturgemäß häufig an abgelegenen und schwer zugänglichen Standorten. Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist es hilfreich, die Menge an Ausrüstung zu reduzieren, die zum Standort transportiert und dort montiert bzw. installiert, demontiert und wieder abtransportiert werden muss. Eine deutliche Reduzierung des Transportvolumens für einen Windkraftanlagen-Montagekran lässt sich durch die Möglichkeit erreichen, den Kran direkt am im Bau befindlichen Windkraftturm zu befestigen.

Diesem Prinzip folgt ein patentiertes, hochmodernes Krandesign des schwedischen Unternehmens Skyrex. Das modulare System ermöglicht eine Hakenhöhe von bis zu 210 Metern. Die Tragkraft beträgt 150 Tonnen bei einem Radius von 9 Metern. Die maximale Reichweite liegt je nach Auslegerkonfiguration zwischen 16 und 21 Metern.

Die Idee, einen außen kletternden Turmdrehkran am im Bau befindlichen Windkraftturm zu befestigen, ist nicht neu. Ebenso wenig neu ist die Idee, eine selbstkletternde Konstruktion zu verwenden, um den Platzbedarf beim Abspannen drastisch zu reduzieren. Neu ist jedoch die flexible Verankerung des Kranmastes am Windkraftturm. Ziel ist es, die Lastübertragung des befestigten Turmdrehkrans in den Windkraftturm so weit wie möglich zu reduzieren. Dies hat enorme Auswirkungen auf die Konstruktion der Windkraftturm-Konstrukteure. Die meisten bevorzugen unter allen Umständen ein selbsttragendes, also freistehendes Krankonzept.

Einzigartige Funktionen

Mit seinem revolutionären neuen und hochspezialisierten Turmdrehkrankonzept überwindet Skyrex diese bisherigen Hürden. Zwei patentierte Konstruktionsmerkmale des Krans sind einzigartig:

1). Die Art und Weise, wie die Anbindungsstütze konstruiert ist, ermöglicht die Befestigung des Krans an jedem beliebigen Teil des Turmrumpfs der Windkraftanlage, ohne dass eine strukturelle Schraubverbindung am Turm der Windkraftanlage selbst erforderlich ist.

2) Die Art und Weise, wie der Kran mit und ohne Last ausbalanciert wird, um Biegekräfte auf das Kranmastsystem und damit seitliche Belastungen des Windkraftturms zu vermeiden.

Transport des Skyrex-Krans als Standard-LKW-Ladung.

Der erste Aufrüstvorgang für den Turmdrehkran erfolgt mit einem mittelgroßen Mobilkran auf Rädern.

Die Anbindungsstützen bestehen aus drei Rahmen, die den Kranmast umgeben. Diese Rahmen können sich auf Rollen frei entlang der Mastgurte bewegen und werden mithilfe einer externen Hubwinde an der Mastspitze geführt. In den Verbindungsträgern zum Windkraftturm sind Klemmvorrichtungen zum Greifen der Turmstruktur integriert.

Das bedeutet, dass beim Aufsteigen des Krans auf die nächste obligatorische Ebene zur Einspannung stets mindestens zwei Abspannungen vorhanden sind. Jede Abspannung besteht aus zwei flexiblen Armen und seilbetriebenen Klemmvorrichtungen, die Platten an der Außenfläche des Turbinenturms anpressen, um den Kranmast zu halten. Durch das Greifen des Windturbinenturms auf zwei Ebenen kann eine Abspannungseinheit vor dem Aufrichten des Krans an jeder beliebigen Stelle des Windturbinenturms positioniert werden.

Das Gleichgewicht finden

Die zweite wesentliche Verbesserung sind die einzigartigen Ausgleichsvorrichtungen im oberen Kran. Oberhalb der Drehbühne kann der Ausleger mithilfe eines Zahnstangensystems vorwärts und rückwärts bewegt werden. Gleichzeitig kann auch das im Ausleger verfahrbare Gegengewicht vor- und zurückbewegt werden.

Diagramm, das die verschiedenen Ausleger- und Gegengewichtspositionen zeigt.

Dieses Konzept geht teilweise auf die berühmten SGME-Krane der K-Serie der 1960er Jahre zurück. Ein Seilsystem ermöglichte die Anpassung der Gegengewichtsposition an die Auslegerbewegung. Beim Skyrex stellen das Sattelauslegerprinzip mit beweglicher Laufkatze und die unabhängige Steuerung von beweglichem Gegengewicht und Ausleger jedoch wesentliche Verbesserungen dar. Möglich werden diese durch den Einsatz moderner elektrischer Steuerungs- und Überwachungsgeräte.

Nahaufnahme der Turmklemmvorrichtung in Position.

Bei der Installation von Windkraftanlagen wird der Ausleger bei schweren Lasten bis nahe an den Turm zurückgezogen. Gleichzeitig bewegt sich das Gegengewicht zur Rückseite des Auslegers. Bei geringem Gewicht bewegt sich das Gegengewicht zur Vorderseite des Auslegers. Bei größerer Reichweite und geringem Gewicht bewegt sich der Ausleger nach vorne, während sich das Gegengewicht so bewegt, dass das Lastmoment ausgeglichen wird.

Das bedeutet, dass Gegengewicht und Ausleger gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen relativ zum Kranmast beweglich sind. Der Vorteil dieser patentierten oberen Krankonstruktion liegt in der Möglichkeit, den Kran je nach zu hebender Last und Position des Auslegers im Verhältnis zum Mast auszubalancieren.

Der Ausleger besteht aus zwei quadratischen Abschnitten, die einen einfachen Transport ermöglichen. Im Ausleger befindet sich die Hubwinde.

Testinstallation des Skyrex-Krans.

Den Aufstieg schaffen

Um einen sicheren Aufstieg zu gewährleisten, ist der Kran so konstruiert, dass er von unten bestiegen werden kann. Zusätzliche Turmabschnitte werden in einen Kletterkorb eingesetzt, der von vier gleichzeitig arbeitenden Hydraulikzylindern umgeben ist. Dadurch sind keine gefährlichen Hebevorgänge in großer Höhe erforderlich. Um die Verbindung des Krans mit dem Windkraftturm während des Mastaufbockens aufrechtzuerhalten, ist das Stützgerüst mit Rollen ausgestattet, die sich entlang der Mastecken bewegen. Ein wichtiges Element der Krankonstruktion ist ihre geringere Windempfindlichkeit als herkömmliche freistehende, kletternde Turmdrehkrane europäischer Bauart. Der Mast selbst besteht aus identischen Monoblockabschnitten, die durch eine Schrauben- und Mutternklemmvorrichtung entlang einer vertikalen Achse verbunden sind, und ist schnell zu installieren.

Draufsicht auf den eingefahrenen Ausleger mit dem blauen Gegengewicht in seiner vorderen Position.

Der gesamte Kran kann auf nur 15 Standardanhängern oder 40-Fuß-Containern transportiert werden. Dies bedeutet eine Gewichtsersparnis von 75 Prozent im Vergleich zum Einsatz eines herkömmlichen Mobilkrans für die Installation von Windkraftanlagen. Die Verwendung von hochfestem Stahl minimiert das Gewicht des Krans.

Um die Montagezeit zu verkürzen, wird der Turmdrehkran-Basisabschnitt als Einheit mit klappbaren Stützen transportiert. Diese können hydraulisch angehoben werden, um den Standardanhänger unter dem portalförmigen Kransockel herauszuziehen. Für die Erstmontage des Krans ist lediglich ein mittelgroßer Autokran erforderlich.

Sobald der Kran zu klettern beginnt, ist er autark und nutzt seinen eigenen Haken, um die zusätzlichen Mastabschnitte am Turmfuß zu transportieren. Je nach Antriebsquelle kann er elektrisch oder mit einem Akku und per Fernbedienung betrieben werden.

Mit dem Kran neben dem fertigen Windradturm herunterklettern.

Skandinavischer Anfang

Im Jahr 2021 wurde Vestas aktiver Partner von Skyrex. Die ersten Testläufe wurden erfolgreich in Dänemark und Schweden durchgeführt.

Die technischen Merkmale dieses Krans in Verbindung mit den niedrigen Transportkosten sind bemerkenswert. Es handelt sich um eine hochspezialisierte Maschine, die ausschließlich für die Installation von Windkraftanlagen eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu allen anderen in dieser Artikelserie vorgestellten Turmdrehkrankonzepten ist beim Skyrex kein Umbau in einen Schwerlast-Turmdrehkran für allgemeine Bauarbeiten möglich.

Es bleibt abzuwarten, ob ein solcher Nischenmarktkran von Kranverleihern angenommen wird oder ob er ein Prototyp bleibt. Die anderen im ersten und zweiten Teil dieses Berichts vorgestellten Krane lassen sich problemlos für Schwerlastaufgaben außerhalb der Windkraftanlagenindustrie anpassen. Ihre konstruktionsintegrierten Funktionen für schnelle Montage und Transport werden in naher Zukunft zum Standard für anspruchsvolle Schwerlast-Turmdrehkrane werden.

Demonstration des minimalen Platzbedarfs des Turmdrehkrandesigns.