Risø DTU's afdeling for vindenergi er kommet et stort skridt videre i forskningen i bevægelige bagkanter til vindmøllevinger. Arbejdet har været i gang siden 2006, og de første vindtunnelforsøg er nu gennemført med succes.

Vindmøllevinger udsættes for store belastninger, når naturen sender vindstød med skiftende voldsomhed. Somme tider kommer en vindmølle til at stå i læ af en anden vindmølle, og det giver en kraftig turbulens, der også er hård ved vingerne. Jo længere, vingerne er, jo større bliver problemet. En 60 meter lang vinge kan bøje 4-6 meter, når det går hårdt til.

Moderne vindmøller er i stand til at regulere pitch, det vil sige ændre vingens indfaldsvinkel mod vinden. Det sker ved at dreje vingen omkring vingeroden. Men denne reguleringsmekanisme er relativt langsom, og den kan ikke bruges til at afbøde virkningen af et kort og hårdt vindstød.

Risø's løsning er at indsætte en bevægelig flap på vingens bagkant. Flaps kendes fra flyvningen, hvor man netop bruger dem til at justere vingernes opdrift.

Flappen kan reagere meget hurtigere, end den tontunge vinge kan drejes omkring sig selv. I Risøs vindtunnelforsøg kan Risø DTU's bagkant drejes helt ud på tiendedele sekunder. Det sker ved hjælp af trykluft, 6-7 bar.

Hver møllevinge får fire flaps

De netop overståede forsøg har givet data, som gør det muligt at opbygge beregningsmodeller, der kæder bagkantens uddrejning sammen med vingens opdrift. Det har også vist sig, at bagkanten selv er næsten upåvirket af kraftige vindstød.

Tanken er, at den endelige udformning har cirka fire bevægelige flaps per vinge, hver med sin sensor og uafhængige kontrolsystemer.

Kan der ikke opstå dynamiske effekter, hvor effekten af den ene bevægelige bagkant påvirker den næste, jo længere man kommer ud mod vingespidsen?

»Jo, der vil være udfordringer i at lave kontrolsystemer, der tager højde for det,« siger forskningsspecialist Helge Aagaard Madsen til Ingeniøren.

Det næste bliver at afprøve forskellige typer sensorer og gøre praktiske forsøg i fri luft med en ældre vindmølle, som står på Risø DTU's arealer ved Roskilde Fjord.

Hensigten er at komme frem til en konstruktion, der ikke gør det væsentligt dyrere at producere en møllevinge, som tåler hårde stødbelastninger.

»Det koster selvfølgelig noget at putte pneumatik ind i en møllevinge. Men fordelene er store. Først og fremmest bliver vingens belastning mindre, så man kan øge vingernes størrelse. Dernæst kan flappens bagkant gøres skarpere end nutidens møllevingers bagkant. Det nedsætter støjen, og dermed kan møllen få lov til at køre lidt hurtigere, så den bliver mere effektiv. Endelig er der en strukturel fordel for vingeproducenten, som ikke behøver at fremstille de sidste 10-15 cm ud til bagkanten. Det gør vingen stærkere,« siger han.

Så der er altså en mulighed for, at den bevægelige flap kan betale for sig selv?

»Ja, det skal selvfølgelig munde ud i, at prisen per produceret kWh bliver mindre,« siger han.

Så den kommende forskning får karakter af produktudvikling, når de bedste og billigste materialer og konstruktioner skal udvælges. Helge Aagaard Madsen forventer, at der går to-tre år med det.

Det skal ske i samarbejde med flere industrielle samarbejdspartnere, blandt pneumatik-firmaer. Der skal også søges forskningsmidler.

Vindmølleproducenterne er kun med på sidelinjen som interesserede observatører.

»Vi vil gerne holde fast i den forskningsmæssige åbenhed omkring projektet, og meningen er også, at resultaterne skal komme alle producenter til gode,« siger han.

Er der planer om at skabe et spin-off firma til produktionen af vingeflaps?

»Det er en mulighed, vi diskuterer for tiden,« siger han.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra Risø DTU (med video)