Ny vingeteknologi inden for vindmøller

Vingeflap i elastisk materiale

27.06.2014

Ny vingeteknologi inden for vindmøller

Formålet med den nye teknologi er at reducere den uregelmæssige belastning på vingerne ved hele tiden at justere bagkantsdelen på vingen for at modvirke udsving i vinden. Den reducerede belastning betyder, at der kan monteres en større rotor på den samme turbineplatform og at vindenergiproduktionen vil blive øget. På denne måde kan energiomkostningerne reduceres og dette er hele hovedformålet med den nye vingekontrol.

”Konceptet bag den nye teknologi er en flap, der kan skifte form. Flappen er produceret i et elastisk materiale,” forklarer projektkoordinator Helge Aagaard Madsen fra DTU Wind Energy. Det betyder, at vi har et simpelt, robust koncept uden nogen mekaniske eller metalliske dele. Flappens bevægelser opnås ved at trykbelaste hulrum inden i den elastiske flap med en passende mængde flydende medium.

Industripartneren REHAU har produceret flappen i et flerkomponentsystem, som kombinerer en fiberforstærket basisstruktur med to elastiske, aktive elementer. ”Produktionen af de aktive elementer blev udført i en uafbrudt, termoplastisk ekstruderingsproces i form af et endeløst 12-kammer hult profil,” siger Martin Heisterberg, administrerende direktør hos REHAU A/S i Danmark, og tilføjer: ”Det har været en meget udfordrende proces for os, men vi tror på, at det er blevet en succes og at vi har fundet en god, solid løsning, som nu skal testes i virkeligheden på forsøgsopstillingen hos RISØ.”

Den anden industripartner Hydratech Industries, som leverer pitch-systemer til vindmølleindustrien, har arbejdet på udviklingen af et transmissionssystem til trykbelastning af det flydende medium. ”Vi ser flapteknologien som et interessant kontrolsystem, som arbejder parallelt med normale pitch-systemer til kontrol af energien og belastningen fra turbinerne,” fortæller Mads Brinch Christensen, projektleder hos Hydratech Industries.

I 2009 blev flappen testet i en vindtunnel, hvor det blev påvist at flap-konceptet virker. Dog, før flappen skulle testes på en vindmølle i naturlig størrelse, blev det imidlertid besluttet at udvikle en ny roterende forsøgsopstilling, hvor teknologien kunne blive testet under driftsbetingelser, der er så tætte som muligt på en vindmølle i naturlig størrelse. Den roterende forsøgsopstilling er bygget med en 2,2 meter lang NACA0015 vindmølle-vingesektion, som er monteret på en 9 meter lang bom. Bommen er monteret på et nav på en 100 kW turbineplatform i stedet for en normal rotor og kan rotere op til 50 omdr./min. Vingesektionen har en bredde på 1 meter og den justerbare flap udgør 0,15 meter. Der er boret cirka 200 huller i vindmøllens mellemste vingesektion og det er derfor muligt at måle trykniveauet på overfladen, som kan give et billede af vingens belastning.

De mange kompetencer hos DTU Wind Energy Department og samarbejdet med DTU Elektro, hvor der også blev udarbejdet en Ph.d-afhandling om beskyttelse mod lynnedslag, gjorde det muligt at udvikle og producere flapteknologien og den roterende forsøgsopstilling. Udviklingsarbejdet har krævet et tæt samarbejde mellem de forskellige afdelinger hos DTU Wind Energy og dækker alt lige fra aerodynamisk elastisk design over simulation af vitale dele til produktion af fiberkompositdele, forsyning af måleudstyr, forarbejdning af metaldele og lynnedslagstests.

Projektet (2011-2014) med et totalbudget på 14,7 DKK mio. er hovedsagelig finansieret af EUDP, Energiteknologisk Udviklings- og Demonstrationsprogram, DTU’s egen finansiering og bidrag fra industripartnerne.

Kontakt:

DTU Wind: Helge Aagaard Madsen, hama@dtu.dk

REHAU: Martin Heisterberg, martin.heisterberg@rehau.com

Hydratech Industries: Mads B. Christensen, mbc@hydratech-industries.com

Kundeportal-Login