Turbina eolica con segmento tralicciato di tubi in legno sagomato fibrorinforzati

I tubi di legno a parete sottile hanno un peso proprio ridotto e possiedono buone proprietà dinamiche. Ciò migliora da un lato l'efficienza del materiale e il comportamento vibratorio, dall'altro aumenta la resistenza alla fatica del materiale.

Responsabile tra l'altro per la progettazione e il dimensionamento della torre a traliccio è stata l'Università Tecnica di Dresda. Per il dimensionamento è stato utilizzato il programma di analisi di strutture RSTAB.

Costruzione

La torre a traliccio è alta complessivamente 32 m e sostiene il generatore eolico con una potenza di 10 kW. I circa 18,5 m inferiori della costruzione sono composti da tubi d'acciaio S235. Su questi è stato montato il segmento a traliccio di circa 11 m con tubi di legno formato d = 240 mm e diagonali di tubi d'acciaio.

I tubi di legno formato sono costituiti da pannelli di legno precompresso, piegati in sezioni trasversali tubolari a parete sottile sotto l'influenza di calore e vapore acqueo. L'Istituto di costruzioni in acciaio e legno ha sviluppato questo processo di formatura del legno. I componenti così realizzati hanno una capacità portante molto elevata con un peso proprio molto ridotto. Esternamente è stato inoltre applicato un sottile strato di materiali compositi rinforzati con fibre. Ciò aumenta la resistenza alla compressione fino al 50% e allo stesso tempo la costruzione riceve una protezione contro le intemperie.

Le giunzioni longitudinali dei supporti in legno sono costituite da tubi d'acciaio, ai quali si collegano anche le diagonali. La particolarità di questi collegamenti è che sono stati incollati. Prima del loro utilizzo, sono stati testati in modo approfondito sperimentalmente e numericamente dall'Università Tecnica di Dresda. Il risultato delle indagini sono state resistenze limite per i collegamenti, che hanno potuto essere considerate nel calcolo in RSTAB.

Dopo il montaggio della torre a traliccio, tutte le parti in acciaio e le transizioni ai tubi di legno sono state trattate con una verniciatura protettiva anticorrosione. Il progetto di ricerca ha dimostrato che i tubi di legno formato sono molto adatti come componenti portanti nelle strutture di torri soggette a vibrazioni. Il vantaggio principale è il minor peso proprio rispetto all'acciaio e quindi la riduzione della massa vibrante. In questo progetto è stato possibile ridurre il peso proprio del segmento superiore di 1,2 tonnellate rispetto all'acciaio. Inoltre, grazie alle proprietà di smorzamento del materiale del legno, è stato possibile ridurre gli effetti di fatica sui componenti inferiori.

Il progetto di ricerca è stato supportato dall'iniziativa per il futuro delle piccole e medie imprese (ZIM) del Ministero federale per l'economia e l'energia (BMWi).

Letteratura

B. Hahn; T.-E. Werner; P. Haller: BAUINGENIEUR BD. 96 (2021) NR. 01-02, S. 11-18