Små indre sprekker i lagrene har kostet verdens vindmølleprodusenter milliarder av kroner. Den danske Innovationsfonden investerer nå i et nytt forskningsprosjekt som skal prøve å finne en løsning på problemet.
Utallige girkasser er i årenes løp blitt skiftet ut i vindmøller, fordi små indre sprekker har oppstått i lagerstålet under drift. Det har kostet vindmølleprodusentene milliarder av kroner i erstatninger og vindmølleeierne har tapt store summer på manglende produksjon.
Nå skal et nytt forskningsprosjekt prøve å finne en løsning på problemene. Prosjektet kalles for WhiteWind, og har deltagere fra DTU (Danmarks tekniske universitet) Vindenergi, DTU Mekanik, Expanite, Vestas, SKF og forskere fra det tyske universitetet RWTH Aachen. Innovationsfonden investerer mer enn 23 millioner norske kroner i prosjektet.
De små indre sprekkene kalles for White Etching Cracks (WEC) og er en spesiell form for aggressiv og uforutsigbar havaritype, og den rammer spesielt vindmøllelagre:
– WEC er særlig utbredt i lagre til vindmøller, og spesielt i girkassen. Der er mange hypoteser rundt hvorfor WEC oppstår, men den faktiske årsaken vites ikke med sikkerhet, sier Hilmar Kjartansson Danielsen fra DTU Vindenergi, som er vitenskapelig prosjektleder på WhiteWind.
Variasjon i belastningen
Men det er mye som tyder på at det er den spesielle belastningen som vindmøller blir utsatt for som er årsaken:
– Vi kan i hvert fall registrere at WEC oppstår oftere i vindmøller enn i andre mer kontrollerte industrimiljøer hvor samme type lagre brukes, forteller Hilmar Kjartansson Danielsen.
Det kan for eksempel være de mange start- og stoppesekvensene, plutselige utfall i el-nettet eller den store variasjonen i belastningen, som kan forårsake glidning i stedet for rulling i lagrene. Det kan også være at hydrogen som kommer utenfra, for eksempel fra smøreoljen, kan trenge inn i lagerstålet og gjøre det sårbart overfor WEC, for eksempel via statisk elektrisitet eller lynnedslag.
- Les hos danske Ingeniøren: Slik vil Siemens lete etter revner i vindmøller
Nytt lagerstål må utvikles
Hvis WEC for eksempel oppstår i planetlagrene, må hele girkassen skiftes ut. Hvis det er i en havmølle, er det en særdeles kostbar affære, siden det må rekvireres et skip som kan løfte de flere tonn tunge girkassene opp i møllehuset.
Dette gjør WEC til den mest alvorlige enkeltstående skadetype innen vindmøllesektoren, og selv om det har blitt innført forbedringer som begrenser risikoen for WEC, har det hittil ikke vært noen kommersiell attraktiv metode for å gardere seg helt mot WEC.
Derfor vil forskerne nå begynne å se på nye materialløsninger som kan forhindre WEC, blant annet ved å kartlegge nettverk av sprekker i ulike materialer og utvikle nye digitale modeller for mekaniske brudd.
De materialløsningene som vurderes til å være mest lovende, blir testet på små og store lagre under realistiske belastningsscenarier i laboratoriet, basert på data fra sensorer som sitter i vindmøller.
– Vi skal utvikle og teste nye materialer, og sammenligne dem med det tradisjonelle lagerstålet som produsentene bruker i dag. Vi vet at noen ståltyper er mer motstandsdyktige overfor WEC, men de er svært dyre. Ved å utvikle kommersielle teknikker til overflatebehandling av lagre, vil vi finne noen erstatninger som er like gode, men billigere, sier Hilmar Kjartansson Danielsen.
WhiteWind skal gjennomføres i løpet av de neste fire årene, og har et totalt budsjett på 32 millioner norske kroner.
Artikkelen ble først publisert på Ing.dk
