Vingeforkanter er som dækkene på en bil
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 at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Vingeforkanter er som dækkene på en bil

Illustration: Vattenfall

De seneste tre år har firmaet Total Wind Blades repareret forkanter på 240 vinger i den 11 år gamle havmøllepark Horns Rev 1 ud for Blåvands Huk. Dermed har erfaringerne fra netop denne park givet branchen endnu en værdifuld lærestreg: Vindmøllevingernes forkanter slides så meget af vind og vejr, at de skal repareres måske flere gange i møllens levetid.

Primært for at forhindre, at energiproduktionen daler, men sliddet kan også med tiden udvikle sig til at true styrken i vingen.

Eller som direktør i Total Wind Blades Niels Christian Therkildsen udtrykker det: Vingernes forkanter kan betragtes ligesom dækkene på en bil. Hvis ikke du holder dem i orden, kommer du til at køre på fælgene.

Horns Rev 1 drives i dag af Vattenfall, der ejer 60 pct. af parken. Horns Rev 1 var den første park i Nordsøen og som sådan leveringsdygtig i masser af erfaringer – også den kedelige slags som gearkasseknas og transformersvigt.

Ikke nok at tælle til tre

Og nu er det så vingernes tur, bekræfter vingeingeniør hos Vattenfall Rikke Juul Balle, som sammen med en nyansat kollega skal sætte fokus på møllevingernes performance, holdbarhed og vedligeholdelse. Både på Vattenfalls eksisterende havmølleparker, Horns Rev 1 og Lillgrund, og ved indgåelse af kontrakter på vindmøller til kommende parker:

»Med erfaringerne fra Horns Rev står det nu klart for alle selskaber, at det ikke er nok at tælle til tre vinger, når man inspicerer offshore-møller. Her i Vattenfall arbejder vi med at få overvåget vingerne og med at udforme inspektions- og vedligeholdelsesprogrammer for de enkelte sites og møllefabrikater,« siger hun og tilføjer, at ansættelse af specielle vinge-ingeniører nu er blevet praksis hos de fleste offshore-operatører.

Ud over Horns Rev 1 og Lillgrund i Sverige har Total Wind Blades – der er ét blandt flere vingereparationsselskaber – også arbejdet på Rødsand Havmøllepark, på Middelgrunden, på Baltic 1 i Tyskland og på fem britiske havmølleparker, Barrow, North Hoyle, Kentish Flats, Scroby Sands, Thanet og Robin Rigg samt hollandske OWEZ. Dels for ejerne af parken og dels for vindmøllefabrikanter ved overlevering af parkerne.

Øjenåbner for branchen

Direktør Niels Christian Therkildsen er enig i, at Horns Rev 1 var en øjenåbner for hele branchen, der i hans optik har været noget sløv til at erkende problemet.

»På havet sker nedslidning af vingernes forkanter dobbelt så hurtigt som på land, så alle parker på havet vil skulle have repareret vingerne før eller siden,« siger han.

Total Wind Blades, som har inspiceret og repareret vinger siden 2007, bruger en særlig kvalitet maling fra et tysk firma og en hemmelig påføringsmetode til reparationerne.

Virksomheden har sammen med Vattenfall udviklet et system, hvor man sliber ned til glasfiberen og derefter påfører tre lag maling med hver sin farve. Den inderste farve er rød, og man kan så med en kikkert se, om den røde farve er synlig, og om det dermed er tid til nye reparationer.

Ifølge Vattenfall tager reparation af forkanten én dag pr. vinge i godt vejr – baseret på erfaringer fra Horns Rev 1.

Slid koster op til 5 pct.

Prisen på hele operationen er ikke offentlig, og Rikke Juul Balle kan heller ikke sige endnu, hvor meget elproduktionen er blevet reduceret på Horns Rev 1 på grund af sliddet. Det er nemlig meget svært at opgøre statistisk korrekt, da rigtig mange faktorer spiller ind.

»Men det er noget, vi arbejder med, ligesom erfaringerne giver os en god baggrund for at stille nye krav til vingeproducenterne. Det kan for eksempel være krav til malingskvaliteten, til påføringen og til kontrollen af den færdige overfladebehandling,« siger Rikke Juul Balle.

Seniorforsker Christian Bak fra DTU Vindenergi forklarer, at vindtunnelforsøg med et rent vingeprofil over for et profil med simulering af støv, insekter og andre ujævnheder på forkanten viser, at de resulterende turbulente strømninger hen over vingeprofilet kan reducere energiproduktionen med i størrelsesordenen 5 pct. Reduktionen kan være mindre eller endnu større – afhængig af graden af ujævnheder på forkanten:

Dråber rammer med 300 km/h

»En vingetip på en stor mølle bevæger sig gennem luften med omkring 300 kilometer i timen. Det vil sige, at vanddråber og sandkorn rammer forkanten med meget stor kraft, og det stiller selvklart store krav til overfladens slidstyrke,« siger Christian Bak.

Den særlige kran, kaldet Skyclimber, som anvendes til reparationer på Horns Rev, er udviklet af Vestas og kravler så at sige op ad siden af tårnet ved hjælp af et wirespil, som monteres under gearkassen i møllens nacelle.

Total Wind Blade benytter også en anden type kran, hvor platformen går hele vejen rundt om vingen, således at man kan arbejde på begge sider af vingen samtidig. Denne model kunne dog af tekniske årsager ikke bruges på Horns Rev.

Emner : Vindmøller
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det er vanskeligt at forestille sig hvilke materiale de skulle fremstilles i, hvis de skal kunne holde til at blive ramt med vand- og andre partikler med 300km/t.

Med årene bliver industrien bedre til at finde på bedre løsninger - men en vis løbene vedligeholdelse og udskiftning kan ikke undgås.

  • 2
  • 0

Jeg ved at nogle fly bruger vingeforkanter med vulkaniseret gummi - bl.a. ATR 42 og ATR 72 - dette for at kunne ændre vinges profil kortvarigt - af hensyn til de-icing... Kan forestille mig det samme om helikoptere - hvis blade dog ikke lever hele helikopterens levetid - men skiftes før eller siden (alt efter model/mærke og flyvetimer/slidtage). Det kan ikke undgås at en sådan del som en vingeforkant bliver slidt - og et fornuftigt tiltag ville være - netop at fremstille "slidbare" vingeforkanter, der så kan skiftes relativt let, det kan man jo også med dæk - for at blive i de termer der er brugt i artiklen.

  • 6
  • 0

Jeg tvivler at isdannelse er et problem på en heli- rotor. Den historie jeg hørte på et kompositkusus var, at man havde prøvet alt fra stålkanter til hårdmetalsplatter, men alt blev "sandblæst" i stykker. Så var der en der kom i tanker om handskerne i en sandblæsningsbox....... Det giver i øvrigt god mening. Når man tænker over det er det jo utroligt så længe et sæt bildæk holder.

  • 7
  • 0

Som generalist med interesse for polymerer m.m. lyder gummi som en god ide - netop i forhold til at undgå abrasivt slid - stød mod gummi, såsom fra sandkorn eller regn absorberer energien via elastisk deformation - på den måde undgås slid - dvs. gummi holder, fordi materialet fjedrer.

Det der i så fald også skal løses, er hvordan man bedst integrerer en gummiforkant med resten af vingen - også set ud fra en fabrikationsteknisk synsvinkel - det skal være let og sikkert at integrere disse forkanter med resten af vingen.

Gummistykket skal også sidde godt fast - det må jo nødigt falde af - blive slynget af. Det ville måske - også - være en fordel, hvis det er til at udskifte, men måske er dette ikke strengt nødvendigt.

Så en del problemer skal løses..

Men jeg tror den med at tænke slidproblemet på som et spørgsmål om at undgå abbrasivt slid, sådan som Kristian Glejbøl foreslår, lyder som noget af det rigtige…Det må vel for en stor del være denne type slid, der er tale om.

Hvis man brugte en termoplastisk gummipolymer, der kunne støbes ned i en eller flere langsgående kaviteter i vingekantsområdet, der har det modsatte af ”slip” – det vil sige en omvendt V-form, hvor åbningen er smallere end bunden, har man måske en måde, hvorpå dette kunne gøres på en fornuftig måde.

Samtidigt også en måde der rent produktionsteknisk måske kunne integreres med fremstillingsmetoden, vakuuminfusion, (til vinger) uden uoverstigelige problemer.

Men uden afprøvning og testning går sådanne ændringer jo slet ikke, hvad fagspecialisterne selvfølgelig er fuldstændigt klar over.

Gad vide om Siemens, Vestes og de andre ikke allerede er gang her.

Hvordan ældes et givet valg af gummipolymer placeret lige netop på kanten af en vinge over tid udsat for vind og vejr, og hvad der ellers er af kendte og mindre kendte slidfaktorer på dette specielle sted, etc., er jo eksempler på ting, det ville være uklogt at tage let på.

  • 2
  • 0

Måske kan man i øvrigt bare lime et gummibånd på, såsom af typen til transportbånd i grusgrave og af cirka samme tykkelse - limet ned i en passende hulning på vingen. Dette kræver selvfølgelig en velovervejet limsamling.

  • 0
  • 0

Der er to ting der IMHO afgører valget af forkant, nemlig UV stabilitet og formstabilitet.

UV stabilitet:
Det er utrolig vigtigt at bruge et materiale der ikke nedbrydes af solens lys over vingens levetid. Her tror jeg at en hvilkensomhelst termoplastisk polymer vil komme til kort i dette miljø. Til gengældt kunne jeg forestille mig, at en vulkaniseret gummi der er fyldt med godt med kønrøg kunne være stabil over vingens levetid.

Formstabilitet:
Forkanten af vingeprofilet er utrolig kritisk for vingens performance. Man ønsker på dette sted ikke f.eks. "et ekstra lag maling" Denne form skal være den samme - altid.

Jeg kan forstille mig at man under laminering af møllevingen kunne lægge et lag gummi som første lag ude i forkanten. Man skal dog lige tænke sig om mht den gelcoat der beskytter glasfiberen imod UV og vand. Faktisk er jeg lige ved at tro, at gummien skal i formen FØR der pålægges gelcoat. Det vil nok kræve udvikling af en ny gelcoat der kan binde til gummi.

Anyway - det bør være teknologisk muligt.

Når man så har løst problemet, er næste opgave at overbevise kunden om at man hat løst et problem uden at skabe 3-4 nye.

  • 1
  • 0

En test af en ny og bedre forkant er i sagens natur tidskrævende, men slitage eller mangel på samme vil vise meget hurtigt, ved opstilling af testmølle-/vinger hvor der ofte blæser med sandkort. F.eks. Nordafrika ud mod Middelhavet:
- Årligt tilbagevendende sandstorme
- et utroligt barsk havmiljø med høj saltkoncentration

Det kan måske både give hurtige svar på slidstyrke og simulere lang tid i det mindre salte og sandfyldte Nordsøen

Er der nogen der ved om materialevalget for fastvingeforkant er holdbart ift. saltholdigt havmiljø?

  • 0
  • 0

Jeg kan forstille mig at man under laminering af møllevingen kunne lægge et lag gummi som første lag ude i forkanten.


Det kan man ikke på Vestas' (og de fleste andres) vinger, da de er samlet af 2 skaller, delt langs for- og bagkant.

(Kun Siemens støber svjv vingerne i ét stykke).

Jeg er også i tvivl om hvor vidt det er muligt at lave en holdbar laminering af gummi/polyester eller gummi/epoxy under støbning, frem for at lime det på en hærdet overflade, men det kan du måske verificere som komposit-kyndig?

Jeg synes bestemt at gummiforkanten lyder som en god løsning, og kan sikkert begrænses til den del af vingen, der bevæger sig med mere end 250 km/t.

(dvs de yderste 7 m på en V80, og de yderste 35 m på en V164)

Løsningen er vel at støbe en forsætning i overfladen, svarende til tykkelsen på gummistrimlen, så overfladen af gummiet kommer til at flugte med den øvrige overflade.

Gummistrimlen vil således ikke bare beskytte overfladen, men også sikre mod evt. vandindtrængning i samlingen langs vingeforkanten.

  • 2
  • 0

En test af en ny og bedre forkant er i sagens natur tidskrævende, men slitage eller mangel på samme vil vise meget hurtigt, ved opstilling af testmølle-/vinger hvor der ofte blæser med sandkort.


Delta er dygtige til at analysere de stresspåvirkninger der forårsager skaderne, og derudfra simulere påvirkningerne under accelererede stress- og levetidstests (HASS og HALT).

Jeg kunne forestille mig en opstilling med en vandsandblæser eller lignende, ladet med vand med en relativt høj koncentration af fine sandkorn sandkorn, og dermed se om man på relativt kort tid kan fremkalde skader på en stump vinge, der ligner dem man kender ude fra Horns Rev I, evt. efter vingestumpen har gennemgået en 10 års ældning i et varmekammer.

Derefter kan man udsætte diverse prototyper med forskellige forkant-løsninger for præcis samme behandling, og se om de kan holde mindst 2½ gane så længe, uden betydeligt slid eller skader.

  • 1
  • 0

@ Søren:
Man kan vulkanisere et hæftelag på bagsiden af gummiet.
Vulkanisering = krydsbinding med svovlbroer.
Det er en stort set uforgængelig hæftning, motorophæng er f.eks. lavet ved at vulkanisere to beslag fast på en gummiklods.

Vulkaniseret gummi er endog særdeles holdbart i havvand. Når man fisker flyvrag fra WW2 op, er det ofte dækkene på vragene der er mest velbevarede.

Det er helt sikkert muligt at kommercialisere denne ide, men det vil kræve lidt kalorier - djævlen ligger i detaljen. Det er dog ikke sikkert man behøver at udvikle noget nyt. Man kan sikkert planke den metode der anvendes til rotorblade

  • 0
  • 0

Hej Kristian, tak for svar. Den med "hæftelaget" havde jeg ikke tænkt på. Jeg formoder du tænker på et lag med en overfladestruktur, der kan støbes fast i polyesterlaget.

Problemet med den løsning er dog stadig det faktum at vingerne (undtagen Siemens) støbes i to halvdele, delt ved for- og bagkant.

Gummiet skal dermed også være delt ved forkanten, hvilket jeg ikke finder optimalt, da det ikke vil forhindre vand- og sandpartikler i at trænge ind i åbningen og forårsage slid- og frostskader..

Jeg foreslår derfor at lade gummiet i ét stykke dække samlingen, hvilket kræver at det klæbes (vulkaniseres kan det vel næppe i det tilfælde?) på den hærdede overflade, efter vingeskallerne er samlet.

Jeg synes idéen med gummiforkanten forekommer så god, at jeg håber vindmølleindustrien tager den til sig - alternativt at en indviet forklarer os hvorfor de ikke anvender den, ;-)

  • 1
  • 0

Hejsa Søren.

På billedet kan du, ca 7 cm inde på vingeskallen, se en kant imellem den røde maling og noget mørkere rødt.
Det mørke er limrester fra en forkantstape, som er en TPE der bliver limet over forkantssamlingen for at beskytte mod slid.
Det er samme slags som bliver brugt på helikopter rotorer (deraf navnet helikoptertape). Så den ide er brugt.
Problemet er bare at tapen på en helikopter bliver skiftet ved diverse service eftersyn. På en vindmøllevinge er det ret besværligt at enten sætte en kran op eller skifte 14m tape fra et reb.

  • 0
  • 0