Grundläggning av vindkraftverk
värmeflödesanalys i
vindkraftverks ingjutningsgods och simulering av tjäldjup med
TEMP/W
Vindkraftmarknaden är relativt ung och har expanderat mycket under en kort tidsperiod. På grund av den snabba utvecklingen har behovet av forskning inom området ökat markant då erfarenheten är begränsad. Frågor rörande vindkraftverkens beständighet samt vilka skador som kan uppkomma under ett längre perspektiv är relativt outforskade. Dessa frågor är av stor betydelse om verkets funktion skall kunna säkerställas under en längre tidsperiod. Vid grundläggning av landbaserade vindkraftverk används i huvudsak gravitationsfundament, stora betongkonstruktioner som agerar motvikt till vindkrafterna. Infästningen av vindkraftstornet i fundamentet sker via en stor mängd stål som gjuts in i mitten av fundamentet. Då stål har en högre värmeledningsförmåga än betong bildar ingjutningsgodset en köldbrygga. Syftet med detta arbete är att undersöka om, och i så fall under vilka omständigheter köldbryggan i vindkraftverkets fundament leder till att jorden mitt under fundamentet tjälar. Samt om så är fallet diskutera kring vilka konsekvenser detta kan medföra och ge förslag på möjliga åtgärder för att kompensera för detta. Två typer av fundament har idealiserats i TEMP/W, ett program som använder finita elementmetoden för att beräkna värmeflöde i geotekniska konstruktioner. För respektive fundament har tjäldjupsberäkningar utförts i 3 olika jordar och 5 klimatzoner, definierade av Vägverket, med temperaturdata motsvarande en 10-årig vinter. Dessa beräkningar har visat att köldbryggan i vindkraftverkets fundament utgör ett potentiellt grundläggningsproblem. I klimatzon 3-5 för fundament 1 samt i klimatzon 5 för fundament 2 tjälar jorden mitt under fundamentet. Tjäldjupet är dock inte av den storleken att jorden under fundamentet har någon nämnvärd inverkan på resultatet. Ett skyddslager av icke tjällyftande material skiljer betongens underkant från underbyggnaden vilken den mesta av tjälen stannar i. Endast i klimatzon 5 vid grundläggning med fundament 1 når tjälen djupare än 0,6 m under betongens underkant som är detsamma som tjockleken på skyddslagret. De konsekvenser som kan uppkomma då jorden mitt under fundamentet tjälar är i första hand tjällyftning vilken är störst i jordar med hög finjordshalt och högt vatteninnehåll. För att undvika dessa problem är det enklaste alternativet att anpassa tjockleken på underbygganden, i detta fall skyddslagret som skiljer fundamentet från undergrunden. Ett annat alternativ kan vara att bygga in värmeslingor i fundamentet som hindrar borttransporten av värme genom köldbryggan. Om köldbryggan i vindkraftverkets fundament uppmärksammas vid dimensionering bör det inte vara några problem att kompensera för detta. Det är dock inte utrett hur detta problem kan lösas på redan byggda vindkraftverk. Klart är att köldbryggan utgör ett potentiellt problem vid grundläggning av vindkraftverk.