REWIND - Knowledge based engineering for improved reliability of critical wind turbine components

Vindmøllekomponenter som gear og nav udsættes for store og meget dynamiske belastninger, hvilket gængse fremstillingsmetoder har svært ved at håndtere. REWIND sætter fokus på materialer, processer, komponenter, drift og belastninger for at få en mere holistisk forståelse af komponenterne og derved kunne øge stabiliteten.
Centret har overordnet set været en succes og ført til mange vigtige forskningsresultater, som er publiceret i 31 tidsskriftsartikler, 33 konferenceartikler og 8 ph.d. afhandlinger. Arbejdet i centret har naturligvis primært interesse for vindmølleindustrien (producenter og underleverandører) men en betydelig del af arbejdet er af generisk art og kan derfor også være relevant for andre sektorer.
Projektbeskrivelse
Vindmøller er store konstruktioner, der er udsat for meget dynamiske belastninger. Dette skyldes et komplekst samspil mellem vindens varierende hastighed, rotationen af selve rotoren kombineret med tyngdens påvirkning samt transmissionen og den elektriske generator, der producerer strømmen. En vigtig konskevens af alt dette er, at de fleste komponenter i en vindmølle udsættes for stærkt varierende belastninger, der fører til slid af overflader og dynamisk udmattelse. Dette kan medføre, at lejer og tandhjul skal udskiftes, eller at egentlige havarier kan forekomme, begge dele med store omkostninger til følge. Mange af årsagerne til disse problemer skal søges helt tilbage til fremstillingen af komponenterne. Typiske fremstillingsprocesser er her enten støbning af emner som rotornav og gearhuse eller smedning og bearbejdning af f.eks. geardele og lejer. De grundlæggende processer vil altid give anledning til ikke-homogene materialeegenskaber og restspændinger og for visse hårdt belastede dele som tandhjul og lejer kan det være nødvendigt at anvende yderligere processer som varmebehandling for at få en slidbestandig overflade. Det er den grundlæggende ide i centret at undersøge hele kæden 'materialer-processer-komponenter-drift-belastninger' forskningsmæssigt for hårdtbelastede vindmøllekomponenter for derved at kunne forstå og beskrive komponenternes opførsel under drift baseret på alle led tidligere i kæden og således være i stand til at øge deres pålidelighed og holdbarhed. (ENMI web 21.12.2010)
Resultater

Forskningsmæssige resultater
Centret har overordnet set været en succes og ført til mange vigtige forskningsresultater, som er publiceret i 31
tidsskriftsartikler, 33 konferenceartikler og 8 ph.d. afhandlinger (to ph.d. projekter er stadig i gang). Starten var dog præget af
noget turbulens p.g.a. VESTAS manglende mulighed (som følge af finanskrisen) for at finansiere de tre lovede erhvervs ph.d.
projekter. Som anført i tidligere årsrapporter lykkedes det dog i relativt høj grad at afbøde de negative effekter, som de tre
manglende projekter kunne afstedkomme. Der er mere specifikke forskningsresultater under hver WP.

Erhvervsmæssige‐samfundsmæssige resultater
Arbejdet i centret har naturligvis primært interesse for vindmølleindustrien (producenter og underleverandører) men en
betydelig del af arbejdet er af generisk art og kan derfor også være relevant for andre sektorer. Skønt flere af de analyserede
komponenter ikke direkte produceres i Danmark, har producenterne brug for at kunne kravspecificere korrekt over for
underleverandører. Her er en grundig forståelse af samspil mellem materiale, proces og efterfølgende egenskaber helt central
i sikringen af, at kvaliteten af komponenterne er i orden. Arbejdet med de egentlige industrielle komponenter (specielt
VESTAS’ støbte hovedaksler) har i sagens natur ligget i anden halvdel af centrets 6½‐årige forløb.
Forskeruddannelse
I projektet var der oprindeligt planlagt 11 ph.d. projekter repræsenteret ved 8 ”klassiske” ph.d. projekter finansieret af centret,
DTU og AAU samt 3 erhvervs ph.d. projekter, som skulle finansieres af VESTAS og erhvervsforskerordningen. Det sidste blev
som bekendt ikke til noget, men som anført ovenfor, er det lykkedes at få meget af arbejdet adresseret på anden måde. Det
skal her specifikt nævnes, at det er lykkedes at få et fuldt finansieret DTU ph.d. projeket (Tito Andriollo) til centret ud over den
oprindeligt budgetterede medfinansiering til ph.d.’ere (typisk 33% stipendier fra DTU og AAU). Derudover var der planlagt 5
post.doc. projekter af varighed mellem 2 og 3 år. Et væsentlig større antal post. docs har dog i realiteten været involveret i
centret i kortere eller længere tid, bl.a. via sikring af medfinansiering fra anden side.

Samarbejde, herunder tværinstitutionelt, tværdisciplinært og internationalt samarbejde
Hele ideen bag REWIND centret har i sig selv været meget tværdisciplinær: Konsortiet består bestod folk med forskellige
baggrunde inden for generiske discipliner, såsom: Materialevidenskab‐ og teknologi, fremstillingsprocesser, mekanik,
pålidelighed, numeriske beregninger samt optimering. Dette har betydet, at langt det meste samarbejde, der er foregået i
centret har været tværinstitutionelt og navnlig tværdisciplinært. Rent konkret har samarbejdet været udmøntet på flere
niveauer, dvs. bilateralt mellem enkelte ”projektmagere”, men også som møder/workshops over et fælles tema. Her har typisk
deltaget et antal projektpartnere fra en eller flere WPs med interesse i temaet. En vigtig del af centret har også været, at
forskellige projekter har leveret resultater til andre projekter. Dette er foregået både inden for de forskellige WPs og de
forskellige WPs imellem. Centret har resulteret i et blivende samarbejde mellem flere af de involverede partnere, i.f.t. inden
centrets etablering.

Key figures

Periode:
2011 - 2017
Bevillingsår:
2010
Egen finansiering:
15,54 mio.
Støttebeløb:
30,11 mio.
Støtteprocent:
66 %
Projektbudget:
45,64 mio.

Kategori

Oprindelig title
REWIND - Knowledge based engineering for improved reliability of critical wind turbine components
Fælles overordnet teknologiområde
Vind
Projekttype
Forskning
Journalnummer
ENMI 10-093966 (IFD 0603-00396B)

Deltagere

Danmarks Tekniske Universitet (DTU) (Main Responsible)
Partner og Økonomi
Partner Tilskud Eget bidrag
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 15.40 mio. 7.09 mio.
Danmarks Tekniske Universitet (DTU) 8.73 mio. 1.09 mio.
Aalborg Universitet (Fredrik Bajers Vej) 4.27 mio. 1.92 mio.
HelmHoltz-Zentrum für Materialen 1.00 mio. 0.45 mio.
Indian Institute of Technology 0.71 mio. 0.37 mio.
Ørsted A/S 1.74 mio.
Vattenfall A/S 0.06 mio.
VESTAS WIND SYSTEMS A/S 1.89 mio.
MAGMA GmbH 0.93 mio.

Kontakt

Kontakperson
Hattel, Jesper Henri
Adresse
Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Mekanisk Teknologi (DTU Mekanik)
Produktionstorvet, Bygning 425
DK-2800 Kgs. Lyngby
www.mek.dtu.dk
Hattel, Jesper Henri , 45254710, jhat@mek.dtu.dk
Øvr. Partnere: Danmarks Tekniske Universitet. Institut for Vindenergi (DTU Vindenergi) Aalborg Universitet (AAU). Institut for Byggeri og Anlæg; HelmHoltz-Zentrum für Materialen; Indian Institute of Technology; DONG Energy A/S; Vattenfall A/S. R&D; Vestas Wind Systems A/S; MAGMA GmbH

Energiforskning.dk - en fælles informationsportal for energiteknologiske forsknings- og udviklingsprogrammer.

Logo innovationsfonden
Logo for EUDP
Logo for elforsk