Nu skal der findes en løsning på vindmøllernes værste fejl
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nu skal der findes en løsning på vindmøllernes værste fejl

Elektromikroskopbillede viser, hvordan revner kan udvikle sig i lejestål. Revnerne er den enkeltstående største - og dyreste - årsag til møllehavarier. Illustration: DTU

Utallige gearkasser er over årene blevet udskiftet i vindmøller, fordi små indre revner er opstået i lejestålet under drift. Det har kostet vindmølleproducenter milliarder af kroner i erstatninger og vindmølleejerne store summer i tabt produktion.

Nu skal et nyt forskningsprojekt forsøge at finde en løsning på problemerne. Projektet kaldes for WhiteWind og har deltagelse af DTU Vindenergi, DTU Mekanik, Expanite, Vestas, SKF og forskere fra det tyske universitet RWTH Aachen. Innovationsfonden investerer 18 millioner kroner i projektet.

Læs også: Nu pilles den havarerede Samsø-vindmølle ned – Samsø Havvind måtte betale for fejlen

De små indre revner kaldes for White Etching Cracks (WEC) og er en særlig form for aggressiv og uforudsigelig havaritype, som især rammer vindmøllelejer:

»WEC er særlig udbredt i lejer til vindmøller, især i gearkassen. Der er mange hypoteser om, hvorfor WEC opstår, men den faktiske årsag kendes ikke med sikkerhed,« siger Hilmar Kjartansson Danielsen, DTU Vindenergi, som er videnskabelig projektleder på WhiteWind.

Læs også: Sjusk med boltespænding fældede Vestas-mølle i svensk skov

Men der er meget, som tyder på, at det er den særlige belastning, som vindmøller bliver udsat for, som er årsagen:

»Vi kan i hvert fald se, at WEC opstår oftere i vindmøller end i andre mere kontrollerede industrimiljøer, hvor samme type lejer bruges,« forklarer Hilmar Kjartansson Danielsen.

Læs også: Sådan vil Siemens lede efter revner i vindmøller

Dette kan for eksempel være de mange start/stop, pludselige udfald i el-nettet eller den store variation i belastningen, som kan forårsage glidning i stedet for rulning i lejerne. Det kan også være, at udefrakommende brint, for eksempel fra smøreolien, kan trænge ind i lejestålet og gøre det sårbart over for WEC, for eksempel via statisk elektricitet eller lynnedslag.

White Etching Cracks (WEC) opstår ofte i ruller i planetgearets lejer. Den helt konkrete årsag er stadig ukendt, men det antages, at for eksempel kraftige ændringer i belastningen, hvor rullerne glider (slip) i stedet for at rulle, kan skabe WEC. Illustration: DTU

Nye lejestål skal udvikles

Hvis WEC for eksempel opstår i planetlejerne, så er det hele gearkassen, der skal udskiftes. Hvis det er en havmølle, så er det en særdeles bekostelig affære, da der skal rekvireres et skib, som kan løfte de tonstunge gearkasser op i møllehuset.

Det gør WEC til den mest alvorlige enkeltstående skadestype i vindmøllesektoren, og selvom der er blevet indført forbedringer til begrænsning af risikoen for WEC, har der indtil nu ikke været nogen kommercielt attraktiv måde at gardere sig helt imod WEC på.

Derfor vil forskerne nu gå i gang med at kigge på nye materialeløsninger, der kan forhindre WEC, blandt andet ved at kortlægge netværk af revner i forskellige materialer og udvikle nye digitale modeller for mekansiek brud.

Læs også: GRAFIK: Skrøbeligt tårndesign fældede Samsø-mølle

De materialeløsninger, som vurderes som værendemest lovende, bliver testet på små og store lejer under realistiske belastningsscenarier i laboratoriet, baseret på data fra sensorer siddende i vindmøller.

»Vi skal udvikle og teste nye materialer og sammenligne dem med det traditionelle lejestål, som producenterne bruger i dag. Vi ved, at nogle ståltyper er modstandsdygtige over for WEC, men de er meget dyre. Ved at udvikle kommercielle teknikker til overfladebehandling af lejer vil vi finde nogle erstatninger, som er lige så gode, men billigere,« siger Hilmar Kjartansson Danielsen.

WhiteWind løber over de næste fire år og har et samlet budget på 25 mio. kroner.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Udvikler man ikke gearkasserne på en sådan måde at man faktisk kan servicere og udskifte lejerne mens gearkassen er monteret? Jeg kan sagtens forstå det nok ikke er simpelt, men det burde da kunne lade sig gøre.

Man må vel, uanset at man finder årsagen til disse microrevner, forvente at der er et slid på alle bevægelige dele som er påvirket af andre dele.... og at disse dele på et tidspunkt skal serviceres/udskiftes?

Det ender vel op i et økonomisk regnestykke, hvor vindmøllerne (ligesom formel 1 biler og meget andet) cost optimeres til kun lige at kunne holde til det som der er lovet, og at man derfor "tørrer" service regninger for "extended lifetime" af på vindmølle ejerne?

mvh
Kim Bo

  • 2
  • 12

Masser af møller der er over 30 år har aldrig fået skiftet gearkassen.Der skal vel ikke så meget forskning til for at regne ud at gearkasserne er underdimensioneret hvis de ikke kan holde.

  • 9
  • 4

Jeg har i mange år (ca. 20) forklaret, at vindmøllers værste fejl er, at de kun leverer strøm, når det blæser!
Men nu ser jeg, at de har en større fejl!
Jeg vil dog stædigt fastholde, at min er den værste, - for artiklens værste fejl kan rettes, men det kan "den anden værste" ikke.

  • 9
  • 35

Kunne være spændende at høre om til dette brug. De er jo mange gange hårdere og kan måske designes til at der ikke kommer slip med den rette smørring.

  • 1
  • 0

Masser af møller der er over 30 år har aldrig fået skiftet gearkassen.Der skal vel ikke så meget forskning til for at regne ud at gearkasserne er underdimensioneret hvis de ikke kan holde.

Det står jo i artikkelen at tilsvarende lagre i andre anvendelser har mye lengre levetid. Artikkelen og dens innhold er utmerket. Nå kommer de til å finne en ny løsning som koster 5% mer og tredobler levetiden (så slipper man en dum oppdimensjonering som gir 50% høyere kostand).

  • 13
  • 1

Det ville være rart om læserne af dette medie, som jeg må antage er intellektuelle ingeniør agtige typer, ville forklare sig frem for bare at opføre sig som 13 årige og trykke på thumbs down.

Men det er måske for meget forlangt at indlede en teknisk diskussion, hvor jeg måske kunne lære noget....

mvh
Kim Bo Madsen

  • 3
  • 13

Nu har vi mennesker i mange hundrede år vist at vindkraft kun virker når det blæser, så det er da egentlig spild af energi og tid, på at fortælle at en vindmølle kun producerer strøm når det blæser.

Til med i omkring 20 år. Kunne den tid og energi ikke være brugt mere konstruktiv?

  • 12
  • 2

.....at både kuglelejefabrikanter og møllebyggere undrer sig.

For når jeg ser tilbage på, alle de store kugle og rullejer jeg har set udtaget fra valseværkernes ruller og rettevalser og store værktøjsmaskiner, fyldt med en blanding af fedt og jernspåner, som efter en dampvaskning i vaskemaskinen og efter følgende inspektion, gensmurte og gen montererede, kunne holde i adskillige sæsoner.
Bevares, der blev anvendt nye lejer hvor det var nødvendigt. Der var bare meget få der var havareret.
Jeg kan godt forstå at revner af den beskrevne art undrer, fordi kuglelejer jo et et kendt produkt.

  • 1
  • 1

Jeg har erfaring med nogle gearkasser med planetgear og med tandhjuls - gear.

Jeg undrede mig over, at nogle af gearkasserne brød sammen på grund af lejedefekter efter en relativt kort driftsperiode.

Jeg gav mig til at studere "tribologi" og gjorde mig samtidig umage med at forstå de forskellige gearkassers driftsomstændigheder.

Der viste sig hurtigt nogle mønstre.

PLANET GEAR :
Problemerne var størst for planetgearne. :

Disse gearkasser brød sammen i "utide", hvis ikke den anvendte smøreolie var "helt vildt" voldsomt additiveret med en blanding af højttryksadditiver....og olien samtidig blev holdt ved en konstant viskositet ved at styre temperaturen af olien ...og sørge for, at smøreolie - basen var af den rette viskositet som udgangspunkt.

Olien skulle skiftes jævnligt, fordi det viste sig, at additiverne blev "brugt" under driften langt hurtigere end både gearleverandør og smøremiddel - leverandør var klar over.
Additiverne er tilsat for at gøre smørefilmen modstandsdygtig over for sammentrykning ....og derved hindre, at der opstår metallisk kontakt i lejet, hvis smøreoliefilmen gennembrydes.
Ved denne forstærkning af smøreoliefilmen forbruges additiverne ved at molekylær -
konfigurationen ændres under det høje tryk. Derfor ny olie...eller tilsætning af erstatningsadditiver til at supplere den igangværende olie med tilstrækkelige additiver.

Et andet ...og mindst lige så stort problem viste sig at være VIBRATIONER. Ved bestemte omdrejningstal opstod der vibrationer, der betød at lejeoverfladerne blev voldsomt over - påvirkede...og hurtigt brød sammen UANSET smøremidlets højttryksegenskaber. Ved ganske små ændringer i omdrejningstallet forsvandt disse vibrationer...og gearlejerne holdt i lang driftstid uden problemer.

Løsningen på gear - lejeproblemerne var at overdimensionere gear - konstruktionen og sørge for den optimale smøreteknologi.Derved kom standtiden op på 60.000 timer, hvorefter lejerne blev udskiftet. Olien blev fornyet for hver 6000 timer og alle problemer blev løst.
Min samarbejdspartner for at finde løsninger var KRUPP i Tyskland. ZF har ligeledes stor erfaring i kraftige transmissioner og holdbarhed.
Jeg erkender, at de overførte kræfter ikke kan sammenlignes med en stor vindmølle...men "lur mig" om ikke det er de samme mekanismer, der gør sig gældende.

TANDHJULS GEAR :
Her var både lejer OG tandfladerne udsat for uønsket slid. Igen var det vigtigt at undgå de omdrejningstal, der giver vibrationer. Her løste jeg problemerne ved at vælge en kraftigere gearkasse .
Smøreolien og dennes additiver var ikke af samme betydning ved et tandhjuls gear som ved planetgear.

SAMMENFATTENDE er det min "fornemmelse", at de perioder, hvor en vindmølle opererer ved et omdrejningstal, hvor der er de mindste vibrationer, er den kritiske fase. Vibrationer medfører, at der "hamres løs" på lejerne, hvorved selv den stærkeste smørefilm kan gennembrydes...og der bliver metallisk kontakt, hvorved lejeoverfladerne hurtigt nedbrydes.

Jeg ville bygge vindmøller UDEN GEARKASSER eller søge at styre driften af møllen uden om de omdrejningstal, hvor vibrationerne opstår. Det helt katastrofale er efter min opfattelse, hvis vindforhold og belastning m.v. holder mølledriften over en længere periode på det omdrejningstal, hvor der opstår vibrationer.
Kan man ikke stille om på mølledriften, hvis driftsomstændighederne bliver uheldige...?
Ændre på generatorstyringen så omdrejningerne ændres eller stille på vingerne ?

God fornøjelse.

med venlig hilsen

Otto Dittmann

  • 21
  • 0

Jeg håber da at vindmølleproducenternes bidrag er det største, for det er først og fremmest deres problem.
Producenterne burde om nogen kende belastningerne, og så er det vel bare at bede om lejer der kan klare denne belastning. Måske det var lejefabrikanterne der skulle have denne hjælp?

  • 1
  • 12

Hvis man kigger på blæseren i en nyere PC, ser man at der er forskellig afstand mellem vingerne. Formålet er bla. at brede støjen ud over et bredere frekvensområde.
Hvis vibrationer er et problem, kunne man måske afhjælpe ved tilsvarende at have forskellig afstand mellem rullerne.

  • 4
  • 0

Nej, for der er mange som bare ser på kWh, og siger jamen det går da fint op, bare vi sætter lidt flere møller op. Det er meget almindeligt ikke at forstå forskellen på kW og kWh. Folk med solceller på taget har formodentlig lært det, selvom de giver afregningsformen skylden.

Enig i, at mange mennesker er fuldstændigt ligeglade med hvor strømmen kommer fra, bare den der der, når de tænder for kontakten. Og det har jeg det helt fint med.

Jeg har til gengæld aldrig mødt nogen, med interesse for elproduktion, som ikke ved, at produktionen fra vindmøller falder til nul, når det er vindstille. Hvem er de personer, som postulerer andet?

En sådan selvfølgelighed, at der skal være et alternativ (ledninger til Norge, batterier, kedler med dampturbiner, gasturbiner, etc.) er overhovedet ikke nødvendig at gentage i det uendelige. Jeg forventer at en person som Holger Skjerning, med sin viden og sit intellekt, ville kunne bruge tiden bedre.

Jeg kommer fra den døende (heldigvis) fossile sektor, og leder i stedet efter det rigtige sted at slå ned på at dække de huller, som opstår i elforsyningen med højere VE andel - ikke mindst, når de eksisterende kraftværker nedlægges med tiden. Specielt da mine kompetencer ikke er ideelle til at lave vindmøller eller solceller. Så må man jo finde på noget andet.

I Danmark vil befolkningen ikke have akraft. Det synes jeg selv er en forkert beslutning, og argumenterer gerne imod den, men må på den anden side også tage situationen til efterretning. Derudover er der mega-trends i gang med at VE få meget lave omkostninger pr. produceret kWh, og der formentlig om 20 år vil være en rigtig, rigtig stor samlet batterikapacitet i bilparken til at udglatte udsving på <2-7 dage i elproduktionen. Så jeg tænker jeg skal lægge kræfterne i lagring på længere tidhorisonter...

Teknologierne dertil er formentlig allerede opfundet, men en positiv business case lader vente på sig, al den stund at vi stadig har back-up til lave priser i de eksisterende centrale og decentrale kraftværker.

  • 9
  • 0

Hvordan er olie smøringen af en moderne vindmølle gearkassen opbygget, MHI ?
Jeg har Googlet lidt, men ikke fundet noget som kan give svar på disse spørgsmål:
1) Er der en oliepumpe, eller blot et oliebad ?
2) Hvis der er en pumpe, så er der vel også et oliefilter ?
3) Er der temperaturstyring på olien ?
4) Er der telemetri på oliens tilstand ?
5) Er der føler for metalpartikler i olien ?
6) Hvilken olie bliver der anvendt / leverandør ?
7) Er der vibrations sensor i gearkassen ?
8) Har man prøvet at tilsætte RVS til olien ?

  • 0
  • 2

Så jeg tænker jeg skal lægge kræfterne i lagring på længere tidhorisonter...


Hvis du tænker på udjævning af vindmøllestrøm mellem årstiderne, skal du finde en virkelig billig lagringsform, før du kan få økonomi i det.

Korttidsudjævning med ellagring er fint, men langtidsudjævning kan erstattes af overproduktionskapacitet. Hvis du eksempelvis skulle bruge et kæmpelager for at flytte 5% af årets produktion til det ene halvår fra det andet halvår, kan du i stedet blot etablere 10% ekstra vindmøllekapacitet. Så kan det ene halvår produktionsmæssigt hvile i sig selv, og i det andet halvår smider du 10% af strømmen væk (i hvert fald i eksemplet).

Det vil sige, at prisen på et langtidslager, der kan gemme 5% af årsproduktionen, skal være lavere end prisen på 10% ekstra vindmøllekapacitet (hvis de begge har samme levetid osv.).

  • 2
  • 0

Hvis du eksempelvis skulle bruge et kæmpelager for at flytte 5% af årets produktion til det ene halvår fra det andet halvår, kan du i stedet blot etablere 10% ekstra vindmøllekapacitet. Så kan det ene halvår produktionsmæssigt hvile i sig selv, og i det andet halvår smider du 10% af strømmen væk (i hvert fald i eksemplet).

Du har naturligvis ret, i princippet og afhængig af, hvor prisen på vindmøllestrøm lander. For den flader nok ud, når en vindmøller koster 1,1 gange bulk materialeprisen...

Men jeg håber ikke du får ret i praksis, for så fårjeg slet ikke noget at lave :-o

  • 0
  • 0

Hvis du tænker på udjævning af vindmøllestrøm mellem årstiderne, skal du finde en virkelig billig lagringsform, før du kan få økonomi i det.

Enig. Derfor tænkes der også i synergi med andre behov end el/varme.

De bedste idéer holder jeg for mig selv - indtil videre, men det bliver nok en kombination af kendte byggesten og synergi mellem nye markeder.

Klimakommissionen nævnte selv et lager af biogas, som kan brændes af i hurtig-startende gasturbiner. Disse har en meget lav "deployment cost" (CAPEX + vedligehold), men høj omkostning pr. kWh. Det er dog underordnet, hvis de samlet skal levere <5% af det årlige strømforbrug.

  • 1
  • 0

Hvor er der vindstille?

Hvornår står vinden stille i hele verden?

Du indkasserede en thumbs-down fra mig, for det er simpelthen for dumt/demagogisk.

Der er naturligvis tale om lokalt/regionalt vindstille.

Der bliver formentlig aldrig økonomi i at transportere strøm over meget store afstande, så derfor betyder det intet, hvis det blæser på Grønland/Ukraine imens det er vindstille i DK.

Det svarer til at sige, at det er lige meget at der er vandmangel i Cape Town, for i Aalborg er der rigeligt...

  • 6
  • 1

Om en tenker seg en superleder med masse kapasitet fra Nord-Afrika til Nord-Europa slik at alle landene langsetter linjen kunne tappe strøm fra denne etter behovet (solstrøm fra Sahara). På nettene kunne alle land som har overskudd mate strøm inn på linjen. Tror ikke en slik superleder (strømkabel) vil bli altfor dyr og basert på likestrøm vil tapet være i området 5%.

  • 1
  • 0

Superleder kabler skal nok udvikles en del år endnu. HTS-cable - TenneT https://www.tennet.eu/our-key-tasks/innova... der er længden kun på 4 km og meget længere kan ikke laves med nuværende teknologi.

Et jævnstrøms kabel fra Nordafrika til Tyskland vil have et tab på 10% og være 3000 km. Men for at forsyne hele Europa med el fra Nordafrika vil der skulle trækkes mange kabler, men en lille brøkdel af Nordafrika ville kunne forsyne Europa med el.

  • 1
  • 0

Ketil og Harry! 👍

Dét lyder som nogle gode/spændende projekter.
Kunne vi så, her mellem Stillehavet og Atlanterhavet, konstruere noget lignende i øst-vestlig retning.
Således at vindmølleparker og solcellefarme m.m., udover at levere lokalt, også producerer til regioner længere "oppe" eller "nede" ad strømmotorvejen?

Selvfølgelig er tab over de lange strækninger uønsket men, når/hvis tæt på 100% af energien stammer fra VE, betyder eventuelt tab jo mindre.

  • 0
  • 1

Da det har vist sig, at lejerne for gearløse vindmøller havarerer, må det være noget andet end drift belastningen, som er årsagen.

I andre tilfælde hvor tunge elementer roterer meget langsomt er det konstateret, at smøreolien ikke kan trænge ind mellem lejers berøringsflader, og man har derfor etableret hydrostatisk smøreolietryk hvilket løste havariproblemet.

Ved vindstille har jeg observeret, at store vindmøller tvunget roterer meget langsomt, og det er i denne tilstand faren for havari kan opstå.

  • 0
  • 0

Man lige læser artiklen der er grundlag for diskussions tråden. I denne omtales ikke gearløse vindmøller men alene møller med gearkasser :(

And JJ.......er du ikke kommet lidt laaaangt væk fra lejeproblemet ???

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten