En 34 meter lang vinge fra SSP-Technology A/S hænger lige nu fritsvævende inde i Risøs Eksperimentelle forskningsfacilitet for Vingestrukturer og siden 2008 er der blevet vendt, drejet, hevet og slidt i den efter alle kunstens regler.

Det har bl.a. ført til udviklingen af en helt ny testmetode til forbedring af vingestrukturer og vingedesign der kombinerer last og træk på vingen. Metoden er allerede nu i anvendelse ude i industrien.

  I dag har vindmølleproducenterne specialdesignede vindtunneler, computer programmer med enorm regnekapacitet og ingeniører ansat der næsten før vingen er designet kan forudsige hvordan den vil opføre sig ned i mindste detalje. Men det er stadig essentielt at teste de færdige fuldskala-vinger på den mest realistiske måde for at få de mest pålidelige og kosteffektive vindmøllevinger.

  Projektet har allerede i sin første fase givet rigtig gode resultater
”Forskningsområdet ’Eksperimentel Vingeforskning’ fik i 2008 en bevilling på 3 mio. dkr. fra EUDP til Fase 1 og har nu fået en samlet støtte fra EUDP på 10 mio. dkr. til Fase 2. Det kommer til at give et betydeligt løft til hele området. Projektet som har base på Risø DTU har allerede i sin første fase givet rigtig gode resultater og ikke mindre end 10 eksterne partnere har nu valgt at gå med i projektet, heraf 8 fra vindmølleindustrien i Danmark,” siger Find Mølholt Jensen som er projektleder på projektet.

Det helt overordnede formål med projektet er i fællesskab at udvikle den eksperimentelle platform for test af fremtidens vindmøllevinger samt at udvikle nye metoder der giver designerne sikre måder at opnå de bedste resultater på.

  Kombineret last og træk
Den måde man hidtil har belastet vingerne på har været at støbe en klods rundt om vingen for derefter at trække i klodsen lodret og vandret. Men det gengiver ikke den virkelighed som vindmøllevingen udsættes for under drift. Her bliver vingen nemlig udsat for enorme træk og vrid på både kanten og flappen (se billederne). Belastninger som man ikke med den gamle testmetode har kunnet tage højde for, men med en nyudviklet metode får vingen nu ’frihed’ til at blive belastet på en langt mere naturtro måde.

”Den nye testmetode tager simpelthen udgangspunkt i en mere realistisk belastning på vingen hvor vi roterer/drejer vingen for derefter at udsætte den for et kombineret træk på flappen og kanten. På den måde belastes fx også limsamlingen imellem skallerne, som jo netop er et af de kritiske steder i vingens struktur,” forklarer Find Mølholt Jensen.

I drift kan vindmøllens vinge ændre form, men med de gamle test blev denne deformering af vingen forhindret af beslaget(lodsen) idet det helt omsluttede vingen og fastholdt vingens tværsnit. For at undgå brugen af dette beslag der fastlåser vingen, har man i den nye metode monteret stålplader direkte på vingen som tillader deformation og kæntring af vingen når der hives i den.

  Der er allerede set på løsningerne i Fase 1
I Risøs Eksperimentelle Forskningsfacilitet for Vingestrukturer hænger den 34 meter lange vinge monteret på en sokkel og vægten påføres ved at vingen hives ned mod gulvet med op til ca. 10 ton. Metoden er allerede nu taget i anvendelse ude i vindmølleindustrien.

Projektet har også set på hvordan man kan afhjælpe nogle af de belastningspunkter på vingen som den nye metode har afsløret. Et forsøg har været at lave en enkel kobling af vingens to paneler med en ’snor’. Denne kobling som er udviklet på Risø, har vist sig effektivt til at modvirke at panelerne går fra hinanden. Og ved at hindre vingedeformationen kan vingens levetid øges betydeligt. I Fase 2 vil flere aflastningsmetoder blive afprøvet.

  Nye måleteknikker
Med udviklingen af den nye eksperimentelle testmetode har det også været naturligt at udvikle nye målemetoder. Find Mølholt Jensen forklarer:
”Vi har i projektet udviklet to nye målemetoder. Den første kan med et optisk digitalt system vise os selv de mindste deformationer på vingen med stor nøjagtighed. Ved at lave et område med tilfældigt placerede pletter kan man efterfølgende sammenligne billederne fra to kameraer der filmer vingen under belastning og se hvis pletterne er blevet forskudt og i hvilken retning. Den anden metode anvender akustisk emission til at måle deformationen og kan dermed være med til at forhindre, at der opstår fatale brud på vingen under selve testen.”

Den optisk digitale metode har også allerede fundet vej ud i industrien, hvor flere af partnere i fase 2 enten benytter det i dag eller har planer om at integrere det i den kommende tid. Udviklingen af de nye målemetoder har bl.a. trukket kraftigt på den viden og ballast der ligger i Risøs Afdeling for Materialeforskning.

  10 eksterne partnere og unik viden fra fly- og helikopterbranchen
Vestas, LM Windpower og SSP Technology A/S har været med allerede i Fase 1, men ikke mindre end 7 nye interessenter har valgt at tage del i projektets Fase 2 så der i alt er 10 eksterne parntere. De nye partnere er Dong, DNV, Blaest, Hexcel, Baumer, DLR og Swerea Sicomp.
To af de nye partnere, DLR og Swerea Sicomp, er førende forskningsinstitutioner fra henholdsvis Tyskland og Sverige som har deres hovedkompetencer inden for andre kompositkonstruktioner end vindmøllevinger. Nemlig i fly- og helikoptervinger.

”Med en kombination af vindmølleejere, fabrikanter, testcenter, godkendelsesfirma, materialeleverandører, måleudstyrseksperter samt erfaringen fra fly- og helikopterbranchen er forventninger store til det nye 3-årige forsknings-, udviklings- og demonstrationsprojekt,” siger Find Mølholt Jensen.

  Faktaboks
Fase 2 af projektet har et total budget på godt 17 mio. dkr. heraf en samlet støtte fra EUDP på 10 mio. dkr. hvoraf de 9,1 mio. dkr. er til Risø DTU.