Algemeen
rotorblad met buigtorsiekoppeling
Het intelligente blad tijdens de extreme belastingtest. De bealstingen worden uitgeoefend door drie hydraulische cilinders (foto's: Fraunhofer-IWES).

Rotorbladen vormen het hart van elke windturbine. Het Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme (IWES) heeft samen met partners in het SmartBlades-project een rotorblad ontwikkeld, dat door middel van buigtorsiekoppeling (BTK) schommelingen in windsterkte efficiënter kan gebruiken. In het vervolgproject SmartBlades2 wordt het concept nu experimenteel geverifieerd met behulp van een demonstrator.

Als onderdeel van het gezamenlijke project SmartBlades2 onderzoeken de onderzoekers het concept van buigtorsiekoppeling verder. De passieve koppeling past zich op elk moment aan aan de windkrachten die op het rotorblad werken. Als de winddruk te sterk is, vermindert het de krachten die werken door te draaien.

De rotorbladen van conventionele windturbines reageren maar langzaam op veranderende windsterkten. Een rotorblad met een lengte van maximaal 85 m beschrijft een cirkelvormig gebied van 22 670 m2 – zo groot als vier voetbalvelden of het Sint Pietersplein in Rome. Binnen dit gebied kan de windkracht heel verschillend zijn; op het blad dat recht naar boven wijst kan bijvoorbeeld een heel andere druk worden uitgeoefend dan op een van de onderste bladen.

Een enkele windvlaag kan niet worden binnen de rotorbladen uitgebalanceerd omdat conventionele bladen te star zijn om te draaien. Als een windvlaag optreedt wanneer de wind te sterk is, draaien de systeemoperators de rotorbladen volledig uit de wind. Dit leidt tot langdurige perioden waarin geen elektriciteit wordt opgewekt.

Buigtorsiekoppeling

Het demonstratiemodel dat in het project is ontwikkeld, heeft een voorkromming: de punt van het blad is iets naar achteren verschoven in de draairichting. Het 20 m lange rotorblad kan bij hevige windvlagen een beetje rond zijn eigen as draaien en tot op zekere hoogte de winddruk vermijden. Dit vermindert de krachten die op het blad werken en uiteindelijk het hele systeem.

Het gebruik van bladen met buigtorsiekoppeling op een nieuw geplande windturbine maakt een lager totaalgewicht van de installatie mogelijk, omdat de structuur minder zwaar wordt belast. Voor bestaande systemen kan het latere gebruik van dergelijke bladen de rotordiameter vergroten zonder dat andere systeemcomponenten moeten worden aangepast. Dit leidt tot een hogere opbrengst door een hogere windopbrengst.

rotorblad met buigtorsiekoppeling
Optische meetpunten aan de wand detecteren de vervorming in de drie hoofdassen van het blad.

Test onder realistische omstandigheden

Om het nieuwe ontwerp te testen, worden op de rotorbladtestbank van Fraunhofer-IWES in Bremerhaven gedurende enkele weken statische en dynamische tests uitgevoerd. De bladen met buigtorsiekoppeling zijn ontworpen door Fraunhofer IWES en vervaardigd door projectpartner Deutsches Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR). In de statische tests wordt de duurzaamheid onder extreme belasting gecontroleerd.

De opstelling voor de torsietest van het rotorblad is vergelijkbaar met het conventionele scenario van statische testen, maar vereist een hogere inspanning voor de exacte meting van extra vervorming.

Om de vervorming langs de drie hoofdassen te volgen, werd een optisch meetsysteem gebruikt. Daarnaast werden hoeksensoren gebruikt om ervoor te zorgen dat de kracht daadwerkelijk loodrecht op de as van het blad werd geïntroduceerd. Tijdens de daaropvolgende dynamische tests (vermoeiingstests) worden de belastingen van een volledige rotorbladlevensduur van 20 jaar gebruik in een veel kortere tijdsperiode gesimuleerd

Na voltooiing van de tests worden drie identieke rotorbladen naar de VS verscheept. Daar worden ze door projectpartner National Renewable Energy Laboratory (NREL) op een onderzoeksturbine gemonteerd voor een praktijktest. De daaropvolgende metingen, uitgevoerd door onderzoekers van Fraunhofer, zijn bedoeld om te controleren of passieve rotatie in de openlucht werkt zoals verwacht.

Smart rotorblad

Voor deze tests wordt een zogenaamd aeroprobe systeem gebruikt dat nieuw is ontwikkeld in het project. Twee druksondes op het bladoppervlak meten de stroming rond de rotorbladen. Bovendien wordt de stroming op het rotorblad zichtbaar gemaakt door wollen draden. Op deze manier kunnen de Fraunhofer-experts de aërodynamische omstandigheden precies bepalen. Binnen het blad meten andere sensoren de versnelling aan de bladpunten, terwijl camera-reflectorsystemen vervormingen detecteren.

Fraunhofer IWES is niet van plan zelf rotorbladen te gaan ontwerpen. In plaats daarvan moet know-how worden opgebouwd en toegankelijk worden gemaakt voor industriële partners. Het blad met buigtorsiekoppeling dient als een technologiedemonstratie en zal het nut van deze technologie op commerciële bladen onderzoeken.

  • Nog sneller producten ontwikkelen met SolidWorks 2022

    SolidWorks 2022 bestaat uit een serie flexibel te gebruiken en aanpasbare oplossingen voor ontwerp, documentatie, informatiemanagement en validaties. (Foto: Dassault Systèmes) Dassault Systèmes introduceert SolidWorks 2022, een nieuwe versie van de applicaties voor 3D-ontwerp en engineering. Het bevat veel nieuwe en verbeterde functies voor het… Lees verder →

  • Volkswagen opent nieuw lab voor ontwikkeling en productie accucellen

    Schematische voorstelling: Van idee tot productie (Beeld: Volkswagen)Volkswagen Group Components heeft in Salzgitter (Duitsland) één nieuw laboratoria voor celonderzoek en -ontwikkeling in Europa geopend. Met dit nieuwe lab breidt de onderneming haar expertise in accutechnologie verder uit en zet ze een volgende stap in de… Lees verder →

  • Miljoenen investeringen voor verdere ontwikkeling Lightyear One

    Momenteel onderzoekt Lightyear verschillende opties, zowel publiek als privaat, voor verdere fondsenwerving voor het massamarktmodel van Lightyear, die naar verwachting in 2024 in productie zal gaan. (Foto: Lightyear)Lightyear, het high-tech bedrijf dat ‘s werelds eerste lange-afstands zonneauto ontwikkelt, heeft tot op heden in 2021 110… Lees verder →

  • Schroefveerkoppelingen verhogen de levensduur van straatfrezen

    Schroefveerkoppeling van Torsion Control Products voor inzet bij asfaltfrezen (Foto: TCP)Door hun speciale torsieflexibiliteit zijn veerkoppelingen van Torsion Control Products (TCP) geschikt voor de toepassing in mobiele machines in de wegenbouw waarbij moderne dieselmotoren worden toegepast. Voor een fabrikant van straatfrezen ontwikkelde TCP een oplossing… Lees verder →

  • SPS 2021 Neurenberg gaat on-site en digitaal

    Van 23-25 november 2021 worden in Neurenberg ongeveer 750 exposanten verwacht op SPS 2021. Zelfs in tijden van COVID-19 staat SPS (Smart Production Solutions) op de kalender van de automatiseringsindustrie. Na een succesvol pilot event in München zijn sinds 1 augustus 2021 weer beurzen toegestaan… Lees verder →

  • Bosch Rexroth opent klanten- en innovatiecentrum in Ulm

    Bosch Rexroth demonstreert het potentieel van modulaire en sterk gedigitaliseerde productie op een oppervlakte van ongeveer 500 vierkante meter (Foto: Bosch Rexroth).Bosch Rexroth opent zijn klanten- en innovatiecentrum in het Science Park in Ulm. De in 2019 aangekondigde nieuwbouw is voltooid. Met het nieuwe centrum… Lees verder →

  • Schneider Electric introduceert online selfserviceportaal voor machinebouwers

    Schneider Electric introduceert mySchneider voor machinebouwers. (Foto: Schneider Electric)Schneider Electric introduceert mySchneider voor machinebouwers: een online portaal voor zakelijke partners die actief zijn in de machinebouw en industriële automatisering. Met dit nieuwe platform biedt het bedrijf partners een vereenvoudigde en gepersonaliseerde digitale ervaring afgestemd op… Lees verder →

  • Hoog presterende miniatuur NSK kogelomloopspindels

    De nieuwe kogelomloopspindels zijn onder meer geschikt in apparatuur voor de halfgeleiderindustrie, waar uitzonderlijk hoge eisen worden gesteld aan doorloopsnelheid en nauwkeurigheid bij de chipmontage. (Foto: NSK)NSK Linear Motion Control heeft een nieuwe serie hogesnelheid miniatuur kogelomloopspindels geïntroduceerd. De serie biedt een aantal voordelen voor… Lees verder →

  • Vitesco investeert in productie 800V elektromotoren

    De toevoeging van 800 V-motortechnologie voor het EMR4-platform maakt het portfolio verder compleet. (Foto: Vitesco)Vitesco Technology, leverancier van moderne aandrijftechnologieën en elektrificatieoplossingen zet een nieuwe stap met betrekking tot zijn 800V-technologieroadmap. Na de introductie van een 800V-omvormer een half jaar geleden, bereidt het technologiebedrijf nu… Lees verder →

  • Dana introduceert elektrische e-Powershift transmissie

    Dana versnelt elektrificatie van ondergrondse mijnbouwvoertuigen met een elektrische e-Powershift transmissie. (Foto: Dana)Dana introduceert de nieuwe Spicer Electrified e-Powershift-transmissie, een modulaire en flexibele oplossing met twee snelheden. Het zorgt voor power take-off voor geëlektrificeerde mijnbouwvoertuigen. De e-Powershift-transmissie vereenvoudigt de elektrificatie van de mijnbouwindustrie. De transmissie… Lees verder →

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven