Megarotorbladen getest

De faciliteit wordt gebouwd in het kader van het driejarige Stretch-project, dat gedeeltelijk gefinancierd is door het Ministerie van Economische Zaken.

Windturbines blijven groeien in omvang om zo de kosten van windenergie per kWh te verlagen. Dit vraagt grote inspanningen op het gebied van innovatie en technologische ontwikkeling. De nieuwe testfaciliteit voor rotorbladen maakt het mogelijk om de sterkte en het dynamisch gedrag van rotorbladen te testen en te meten onder de enorme mechanische belastingen die door de grote bladen worden veroorzaakt. De opgedane kennis zal worden gebruikt om bestaande en toekomstige ontwerpen te verbeteren.

"De lengte van de bladen is de grens van honderd meter al gepasseerd en we gaan nu richting honderdtwintig en meer. Die kun je niet zomaar produceren en installeren, want de krachten zijn bij die afmetingen onvoorstelbaar groot. Elke meter meer vergt vooraf diepgaand onderzoek en berekeningen", aldus Peter Eecen van de onderzoeksgroep windenergie van TNO EnergieTransitie.

Balans

In Stretch buigen de experts zich over het verder verlengen van het blad en het testen van de rotorhub, het ophangpunt van de drie bladen. "Het ontwerp van de Haliade-X was al een enorme stap, maar in dit project gaan we de grenzen opnieuw verleggen", zegt Eecen. "Je kunt de turbinebladen niet ongestraft groter maken. Ze worden dan veel te zwaar of te duur en dan is het niet interessant voor fabrikanten of bouwers van windparken. De kunst is met een innovatief ontwerp te komen dat een ideale balans vormt tussen lage belasting van de constructie en hoge opbrengst tegen acceptabele kosten. Als dat lukt, gaan de kosten van windenergie per kilowattuur omlaag. Dat maakt wind op zee economisch steeds interessanter. En dat draagt weer bij aan versnelling van de energietransitie."

Add-ons

De grotere opbrengst door de nieuwe generatie windmolens wordt niet zozeer behaald door het gebruik van nieuwe materialen voor het vervaardigen van de lange bladen, maar bijvoorbeeld door het toepassen van add-ons: slimme toevoegingen aan het blad die de stroming van de wind rond het blad verbeteren en zo het rendement vergroten. "Het is alleen wel een complexe technische puzzel. Er zijn nog geen modellen die hierin voorzien. Metingen en experimenten in de testfaciliteit gaan waardevolle gegevens opleveren om nieuwe modellen te maken waarmee fabrikanten hun ontwerpen weer kunnen verbeteren." TNO zorgt voor het valideren van de metingen en de aerodynamische modellen.

De komende tijd gaat het om het verder opschalen van het rotorblad tot een diameter van zo’n 230-240 meter. Bij de Haliade-X is dat nog 220 meter. Dat betekent het betreden van onontgonnen aerodynamisch terrein. Onderzoek moet uitwijzen welke krachten bij die lengtes worden uitgeoefend en welke gevolgen dit heeft voor de belasting van de rotorhub en de daaraan verbonden bladen.

De testbank bestaat uit de hub van een windturbine op ware grootte: het draaiende deel aan de voorzijde van de turbine waaraan de bladen worden geschroefd. De rotor krijgt zware mechanische belastingen te verwerken en de experts verifiëren de sterkte van de constructie. Daaruit is het gedrag te bepalen van de rotoren, inclusief bladen en bevestigingen.

Hanif Mashal, LM Wind Power Vice President Engineering: "Met deze rotorbladfaciliteit zullen we in staat zijn om de pitch lagers en het pitch systeem, die de windturbinebladen aan de naaf bevestigen, in eigen huis te verifiëren. Daarnaast maken we het mogelijk om de opgevangen energie te maximaliseren en tegelijkertijd de belasting op de windturbine te verminderen. Dit zal onze klanten een beter inzicht geven in het dynamische gedrag van onshore en offshore rotoren en zal LM Wind Power helpen bij het ontwerpen van ultra-grote rotorbladen door de bestaande ontwerpen uit te rekken en te verbeteren."