Kan vi fremstille vinger til vindmøller på en smartere måde?

I dag dækker vindmøller 40 procent af Danmarks elforsyning ifølge Energistyrelsen. Udviklingen går kun én vej, og der er en forventning om, at nye havvindmøller skal have 150 meter lange vinger mod 115 meter i dag.

De lange vinger er allerede nu en stor udfordring i forbindelse med produktionen af vindmøller. Vingerne er fremstillet af lange fibre, som løber ubrudte fra den ene af den 115 lange vinge til den anden. Fibrene rulles ud i måtter som lange stofbaner og lægges ned i forme.

»Materialet har den egenskab, at så længe fiberen er ubrudt og intakt, er bæreevnen meget stærk. Der er flere tusind fibermåtter i hver enkelt vinge. En stor del af processen styres manuelt med kran, hvilket tager lang tid og er besværligt,« forklarer Brian Lau Verndal Bak, ph.d. og forskningsleder for forskningsgruppen CraCS på Aalborg Universitet.

Han står i spidsen for et forskningsprojekt, som fra 1. april 2023 og tre et halvt år frem skal så frøet til en ny produktionsmetode. I stedet for at fremstille en vindmøllevinge i ét stykke skal den inddeles i sektioner, som holdes sammen af en ny og højteknologisk limsamling.

Danmarks Frie Forskningsfond støtter Brian Lau Verndal Baks arbejde i form af en Sapere Aude-bevilling.

Limsamlingen skal kunne holde i mange år

Den nye produktionsmetode har også til formål at gøre det lettere at automatisere produktionen og skifte kranerne ud med robotter. Men det ikke uden kvaler at begynde at fremstille vinger bestående af flere dele.

»Fra et maskiningeniørsynspunkt er det meget uhensigtsmæssigt, at man begynder at skære fibre over i længderetningen. Netop fordi fibrene har fantastiske egenskaber, så længe de er ubrudte. Limsamlingerne skal kunne bære nogle utroligt store belastninger for at kunne muliggøre en mere automatiseret og mere sikker produktion,« siger Brian Lau Verdal Bak og føjer til:

»Det har man ikke kunnet gøre tidligere, og dette projekt tager derfor hul på et nyt koncept. Vi vil forsøge at sikre, at limsamlingerne både er stærke nu og her, samtidig med at de kan overleve de næste 20 eller 30 år ude i felten.«

Hvis limen skal blive bindemiddel i fremtidens teknologi, skal der en række test og undersøgelser til. Det er alt fra computerberegninger til at kortlægge mekanismerne i limsamlingerne. Nogle af de mekanismer, der styrer limsamlingernes effekt, er på størrelse med et hårs tykkelse.

»En af de store udfordringer i projektet er, at vi skal kigge på noget, der har tykkelse som et hår, mens andet er flere meter. Så den store skala i problemet er en million gange større end den lille skala, vi kigger på. Det er det, der både gør det svært og spændende,« fortæller Brian Lau Verndal Bak.

Holder, selvom der opstår skader

Selvom forskningen er grundig, kan der være langt fra tegnebrættet til de udfordringer, virkeligheden bringer. Så det kan være svært at forudsige alle de forskellige måder, et materiale kan blive beskadiget på i felten. Derfor skal limsamlingen være rustet til at kunne modstå lidt af hvert.

»En af de store fordele ved den nye type limsamling er, at den kan holde til at indeholde nogle små variationer eller nogle små defekter. Den kan holde til skader af en væsentlig størrelse, uden at den taber sin effekt,« siger Brian Lau Verndal Bak og beskriver, hvordan der kun skal ganske lidt til, at glas splintrer, hvis der først er kommet en revne.

»Det ville være en fatal måde at have en vindmøllevinge til at fungere på. I stedet skal der i teorien kunne komme små revner over det hele, så der er tid til, at nogen opdager det og piller vingen ned, før det går galt,« tilføjer han.

Lettere at transportere og samle vingen

Når projektet når til ende i slutningen af 2026 håber Brian Lau Verndal Bak, at han og hans projektkolleger har opnået en komplet multiskalamodel. Det vil sige en model, der kan forudsige, hvordan limen vil opføre sig, hvis man ændrer en lille smule i den opskrift, den er blevet fremstillet efter. For eksempel om limen vil holde sin bindeevne i kortere eller længere tid.

»Det er det, der er det væsentlige udbytte i forhold til industrien og for samfundet,« understreger Brian Lau Verndal Bak.

Produktionen af vindmøller bliver derudover mere sikker, da det ikke er helt ufarligt at skulle placere 115 meter fibermåtter i forme. Omkostningerne bliver samtidig mindre.

De afledte aspekter er, at hvis man kan samle en vinge på en simpel måde, kan man også skille den ad på en simpel måde. Det vil sige, at det potentielt også vil være nemmere at skille vingen ad og pille den ned om 30 år, hvis møllen skal afvikles.

»Det løser også nogle transportproblemer. Allerede nu er det meget svært at få transporteret 115 meter lange vinger rundt på havet. Med denne produktionsform kan man fremstille komponenterne på en fabrik, sejle dem ud til en lille, midlertidig fabrik, hvor de så kan blive samlet, og møllen kan blive rejst,« slutter Brian Lau Verndal Bak.