”Vi vil kunne producere mere energi med færre materialer”

Innovationsprojekt støttet af EUDP leder efter reduktion af vægt i vindmøllevinger, hvilket potentielt kan løfte produktionen og reducere prisen.

En moderne vindmøllevinge er en teknologisk triumf.

En sandwich af glas- og kulfibre, balsatræ eller PET-skum, og resin designet med det ene formål at ramme den optimale kombination af styrke og vægt, så man med færrest mulige resurser kan bygge stadig længere vinger og udnytte vindkraften mest muligt.

De senere års udvikling har strakt vingerne ud på den anden side af 100 meter. Som følge heraf står vindmøllevingeproducenter over for flere væsentlige udfordringer:

Vingemassen skal yderligere reduceres; udviklingstiden forkortes og produktiviteten øges.

Derfor bliver optimering af kernematerialet en forudsætning for at designe vinger, der er lettere, og dermed kan gøres længere for de næste generationer af megamøller.

Netop vægten er afsættet for det EUDP-støttede innovationsprojekt OptiCore Platform, hvor en stribe partnere sammen med Energy Cluster Denmark bl.a. arbejder på at optimere massen, resin flowet, og de mekaniske egenskaber af kernematerialet i vingerne.

”Længere vinger er en tendens i industrien i dag. Derfor har vi brug for at reducere vægten,” siger Sergio Gutiérrez Coronil, vingematerialeingeniør ved Siemens Gamesa Renewable Energy.

Mere effektiv og bæredygtig

Målet er at udvikle et designsoftware for kernemateriale, som med udgangspunkt i vingens lokale geometri og materialer kan optimere resinflow, mekaniske egenskaber og vægten af kernematerialet.

Disse parametre – og produktionsomkostningerne – er alle afhængige af hinanden, så det er meget komplekst at udforske løsningsrummet for kernemateriale.

Derfor er målet også at udvikle en optimeringsalgoritme, som hurtigt kan udforske løsningsrummet med udgangspunkt i vingeproducentens designmål.

”I dag arbejder vi med forskellige materialer, som har gode og dårlige egenskaber i forhold til at blive distribueret i vingen,” siger Adrian Dibbern, materialeingeniør ved Nordex Energy:

”Målet er at spare mængden resin, så vi får en vinge, der er mere effektivt, bæredygtigt og genanvendeligt.”

Afsættet for projektet er de moderne designprocesser for vindmøllevinger. Ved at fokusere på et optimeret strømningsmønster af resin gennem kernematerialet kan man reducere i udviklingstid og vægt af vingestrukturer, risiko for reducerede materialeegenskaber og større ressourceforbrug til prototyper.

Gavner hele værdikæden

Det er ifølge Jon Spangenberg, lektor ved DTU Civil and Mechanical Engineering, altafgørende at forstå og optimere resinflow i jagten på effektive og bæredygtige vindmøllevinger:

"Optimering af resinflow er kernen i vores undersøgelse og skal sikre, at hver dråbe tæller for en grønnere fremtid med lettere, stærkere vinger, hvilket understøtter vores mål om at producere mere energi med færre ressourcer," siger han.

Projektet søger at bygge en platform, der vil kunne reducere resurseforbrug og omkostninger til vingeproduktion og dermed forbedre konkurrenceevnen betydeligt. Ikke mindst vil løsningen ifølge Simon M. Kristoffersen, system- og procesekspert ved Gurit, gøre det muligt at bygge endnu mere bæredygtige vinger:

”Vi vil kunne producere mere energi med færre materialer. Det vil gavne produktionen på tværs af forsyningskæden til fremstilling af vindmøllevinger,” siger han.

Rob Pierce, seniorforsker ved DTU Wind and Energy Systems, understreger, at selv små forbedringer har stor betydning.

”I takt med, at vingerne bliver større, stiger vigtigheden af at reducere vægten. Hver procent, vi kan skære i vægten, har kolossal betydning for muligheden for at forlænge bladet og øge energioutputtet. Jo lettere, desto mere effektive,” siger han.

Det forventes, at et vellykket OptiCore Platform-projekt vil muliggøre en kortere produktionstid og mindre materialeforbrug i designfasen, samt at den reducerede vingevægt muliggør 2% længere vinger svarende til 4% øget rotorareal og dermed øget energiproduktion.

”Ved en fuld integration af OptiCore-platformen er den forventede effekt bedre konkurrenceevne i form af reducerede omkostningerne til vinger samt et samlet, reduceret LCOE for vindenergi. Det er der potentiale i,” siger Anne Bjerre Hammer, projektmanager i Energy Cluster Denmark.