I løbet af få år når tusindvis af vindmøller i Europa den alder, hvor deres certifikat udløber. Det gør det nødvendigt at vurdere, om de er holdbare nok til at fortsætte med at producer elektricitet og få deres certifikat forlænget.

Men hvordan tester man, de sarte dele af en vindmølle, der er placeret 60-80 meter over jorden, kan holde til kraftige storme i 20 år mere? Og kan man vurdere holdbarheden af de mange vindmøller i en park uden at teste dem alle, hvis man ved, at nogen af dem enten er ramt af metaltræthed eller er ved at nå udløbsdatoen på deres levetidsvurdering?

Normalt udføres levetidsvurdering ved at sætte måleudstyr til turbinerne, og vurderingen kombineres med visuelle inspektioner. En anden mulighed er hybridtestning, hvor en fysisk test af kritiske dele af turbinen er knyttet til en matematisk simulering af bevægelserne under en storm for at vurdere dynamikken på systemniveau.

”Du opdeler vindmøllen i noget virtuelt og noget fysisk. Den virtuelle del bliver simuleret i en computer, mens den fysiske del bliver testet i et laboratorium. Og så lader du de to dele tale sammen”, forklarer Ph.d.-studerende Frederik Nordtorp Kristiansen, Institut for Byggeri og Bygningsdesign, Aarhus Universitet.

Data og modeller af vindmøller er fortroligt materiale

For at kunne kode den matematiske simulation, er man nødt til at kende data om turbine og de forskellige dele, og denne information er typisk fortrolig, idet vindmøllefabrikanterne kæmper om at udvikle de bedste og mest kraftfulde designs. Derfor er de yderst tilbageholdende mod at dele computermodeller med eksterne testfaciliteter.

Nu er der en ny løsningsmodel til at udføre hybridtest uden at udveksle fortroligt materiale. Det er forskningsprojektet Demonstration of Life Time Extension (DLTE), som er støttet af EUDP-programmet under Energistyrelsen.

“I samarbejde med testbænkseksperterne hos R&D Test Systems er det lykkedes os at udvikle en ny platform, der kombinerer fysisk testning og computersimulering af, hvordan en storm vil påvirke strukturen, baseret på data om vindmøllen – men uden at dele modeller eller data med testfaciliteter.

“Med denne løsning kan de to dele af testen udføres på forskellige lokationer, mens de udveksler data i lukkede kredsløb via internettet. På den made kan fabrikanterne samarbejde med eksterne testfaciliteter og samtidig opretholde fortroligheden om deres data og computermodeller”, siger Frederik Nordtorp Kristiansen.

Princip brugt til test af bygningers bevægelser under jordskælv

Hybridtestprincippet har været brugt i mange år inden for seismisk teknologi. For at teste en bygning under jordskælv testes f.eks. en af ​​væggene, mens dens interaktion med resten af ​​bygningen simuleres. Dette giver en realistisk vurdering af, hvordan bygningen vil opføre sig.

Forskerne anvendte princippet på vindmøller – mere specifikt pitchlejerne, som roterer vingen for at fange mere eller mindre vind.

"Dette er en kompleks struktur, da den nødvendige fleksibilitet til rotation er i konflikt med den styrke, der kræves for at overføre vindbelastningerne til navet og generere energi. Det er en af ​​de kritiske komponenter – vindmøllens ømme punkter," siger Frederik Nordtorp Kristiansen.

“I projektgruppen genererede vi en numerisk simulering af vindmøllen i Aarhus. Pitchlejet blev testet på en fysisk testbænk på Force Technologys testfacilitet i Munkebo. Og de interagerede derefter. Simuleringen sendte en ønsket kraft til testbænken og modtog data om forskydningen tilbage. På denne måde kunne man faktisk simulere, hvordan den ville opføre sig i en 50-års storm,” forklarer han.

Cybersikkerhed og industrihemmeligheder

Ud over seismisk teknik er hybridtestning også blevet brugt længe indenfor andre brancher. For eksempel er hybridtestning i lukkede kredsløb meget udviklet i bilbranchen, hvor erfaringerne og også budgetterne er langt større end i vindmølleindustrien.

“Vi har udviklet en sikker kommunikationsplatform for vindmølleindustrien, som er cybersikker og “industrihemmeligheds-sikker”, fordi man kan undgå at vise eksperimentet til andre og stadig dele simulationerne. Alle kan have deres egen opsætning, og så kan opsætningerne tale sammen via internettet. Men ingen har adgang til hinandens opsætninger, siger Giuseppe Abbiati, lektor og sektionsleder for Structural Engineering på Institut for Byggeri og Bygningsdesign på Aarhus Universitet.

“Vindmølleparkerne bliver ældre, så myndighederne er nødt til at kunne udstede forlængelser af certifikater til de vindmøller, der stadig er holdbare. Med de eksisterende testmuligheder er det ikke lige til at svare ja eller nej på, om de er. Så den overordnede målsætning for det her projekt var at finde en løsning, der gør det muligt for godkendelsesmyndighederne at sætte et ”godkendt” stempel på vindmølleparkerne. Vi har udviklet en model, der måske er sådan en løsning, og vi arbejder videre med at udvikle modellen og gøre den hurtigere, siger Giuseppe Abbiati.