Ska framtidens energiförsörjning vara hållbar behövs funktionella konstruktioner där utnyttjandet av globala resurser är lågt och där effektiva, industrialiserade processer används under byggandet. Detta gäller framförallt vid byggande av fundament och torn till vindkraftverk, innefattande stora betongvolymer och armeringsmängder.
– Den planerade mängden vindkraftverk är mycket stor i Sverige. Om planerna skulle realiseras fullt ut handlar det om cirka 1,5 miljoner kubikmeter betong. Detta betyder att även en liten reduktion av resursutnyttjande och liten förbättring av byggprocessen vid varje anläggning, ger mycket stora förtjänster beträffande hållbarhet, berättar Mats Emborg professor vid Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser vid Luleå Tekniska Universitet.
Minskat koldioxidinnehåll
Den globala uppvärmningen har lett till att världens länder ställs inför ökade krav att minska koldioxidbelastningen för de material som tillverkas. Detta gäller givetvis också betong, som är det mest använda materialet i världen, det vill säga varje liten minskning av koldioxidbelastning vid betongtillverkning och transport får stor inverkan på globala miljön. Insatser görs därför nu för att minska koldioxidbelastning hos materialet och i Sverige har man till exempel tydligt reducerat koldioxidutsläppen vid cementtillverkningen genom att välja alternativa bränslen och tillsatsmaterial. Man blandar in kalkfiller och flygaska i cementklinkern och kan få ned koldioxidutsläppen några tiotals procent.
Ansträngningarna med att minska resursutnyttjande sker i samarbete mellan entreprenörer, materialleverantörer och forskare. Det skapas metoder för hur man speciellt utformar betongen som skall användas i vindkraftverksfundament. Till exempel kan man genom rätt val av lokal betongballast minska transporter och ändå hålla ned användningen av cement. Lokala - helst av berg nedkrossat - ballastmaterial används, som med nya proportioneringsmetoder för betong ges rätt indata när man ska modellera hur de finaste delarna av ballastmaterialet påverkar betongens egenskaper.
Mer än 500 kubik per fundament
Oavsett om man använder gravitationsfundament eller bergfundament som motvikt till tornen är betongvolymerna betydande. Den metod man väljer och fundamentets utformning beror delvis på markförhållande men även på typen av vindkraftverk. Beroende på producerande effekt har vindkraftverken olika behov av förankring men även övergången från själva tornet ned till markförankringen varierar beroende på typ av vindkraftverk. Ett bergförankrat fundament gjuts direkt på berget samt förankras med bergbultar medan gravitationsfundament tillämpas då jorddjupet är större och fundamentet i sig blir en motvikt till krafterna från tornet.
För båda typerna av fundament är infästningen av vindkraftstornet i fundamentet kritisk. Här uppstår stora krafter – både horisontellt och vertikalt. Infästningen utformas genom en stor mängd stålbultar och armering som gjuts in i mitten av fundamentet. Ett vanligt gravitationsfundament innehåller till exempel oftast över 500 kubikmeter betong och mer än 36 ton armering.
Lyckad etablering i Malå
Betongen till speciellt fundamenten kan antingen tillverkas i närheten av byggarbetsplatsen eller transporteras långa sträckor. Betong som tillverkas på byggarbetsplatsen har fördelen, förutom att den kräver ett minimum av transporter, att den snabbt kan anpassas till arbetsplatsens behov. Detta innebär stora fördelar både beträffande effektivitet och kvalitet vid byggande samt för ekonomin och miljön.
En mobil betongfabrik är här många gånger den bästa lösningen i och med att den ger stora konkurrensfördelar och flexibilitet i såväl stora som små projekt. Definitivt om alternativet är att köra tiotals mil med betongbil efter betongbil. Så skedde bland annat i Springliden utanför Malå i Västerbotten där Betongindustri etablerade en mobil betongfabrik, med prestanda som en fast anläggning, för produktion av betong till de 18 vindkraftsfundament som Svevia byggde åt Skellefteå Kraft. Genom att transporttiden var kort kunde produktionen kontinuerligt anpassas till den gjuthastighet som rådde och betongens egenskaper optimerades efter till exempel geometri och hur mycket armering man skulle fylla runt.
Högre torn ger mer el
För att öka effektiviteten på framtidens vindkraftverk har man även börjat titta närmare på att öka höjden på tornen. Tornhöjder på cirka 150 meter har undersökts, med mycket lovande resultat. Undersökningar och simuleringar har visat att det finns en hel del att vinna i form av ökad elproduktion, genom att bygga högre torn.
Gjorda mätningar visar på 30-40 procent högre vindhastigheter vid navhöjder på 150 meter i jämförelse med navhöjden 100 meter. Detta indikerar en drygt 40-procentig ökning av elproduktionen. Detta tillsammans med en satsning på den senaste generationen lågvindsturbiner med större rotor och högre effekt skulle öka produktionen med över 100 procent gentemot dagens gängse vindkraftverk.
Beräkningar pekar också på att själva tornet vid höjder över 100 meter blir ekonomiskt fördelaktigt att bygga i betong istället för stål. Tornen kommer då att glidformsgjutas, en teknik som har använts i många år, till exempel vid byggande av vattentorn och oljeborrplattformar. Undersökningens slutsats blev att det är tekniskt möjligt att bygga för ändamålet höga betongtorn och att dessa, genom sin styvhet, är fördelaktigare i avseende på egenfrekvenser i förhållande till slankare konstruktioner.Mats Wahlsten, Betongindustri
