NR. 7·2018 | FORSKNING / RESEARCH | 5
Vindmøllevingen skal
have en digital tvilling
VINGEUDVIKLING Åbne data i et nyt samarbejde mellem DTU og ti partnere fra industrien giver unikke muligheder for delt
læring og innovation. Data indsamles via en digital tvilling.
VIRKELIG KOMMUNIKATION OG INTERAKTION DIGITAL
CLOUD
COMPUTING
Vinge (som bygget)
Implementering
af sensorer
Skadesidentifikation
Skadesudvikling
Initiering
af skader
Implementering af foreslåede reparationer
Numerisk model
Modellering af
imperfektioner
Vedligeholdelse Drift og overvågning Fremstilling
Numerisk implementering
af fysiske skader
IoT
Virtuelle tests (nuværende ydeevne) Virtuelle tests (ydeevne med reparationer)
Karakterisering af
imperfektioner
BIG
DATA
Wind turbine blade to have digital twin
BLADE DEVELOPMENT Like many other
technologies, the wind energy industry finds
itself undergoing rapid change in terms of the
way in which products are produced and used.
Digitization and data analysis are expected to
be coupled to the essential elements—e.g.
wind turbine blades—which will thus be provided
with a new layer of information in the
form of a so-called ‘digital twin’. The digital
information is coupled to the product in the
early design phase, following it through the
entire production process to installation, operation,
maintenance, and decommissioning
(from cradle to grave).
Over the next four years, Danish and German
players will seek to determine exactly
how the industry can collect, interpret, and
use these data in order to produce cheaper
wind energy.
Thus, two of the world’s leading institutions
within wind power—German Fraunhofer
IWES and DTU Wind Energy—have joined
forces in two nationally funded projects. The
RELIABLADE project is a strategic partnership
which will strengthen research collaboration
and offer new innovative services to
European industrial partners.
The research seeks to develop a 40-metre
blade design on the basis of which Fraunhofer
IWES will produce two blades.
Af Tom Nervil
Som mange andre teknologier står vindenergi
i en brydningstid, hvad angår
måden,
produkter fremstilles og anvendes
på. Digitalisering og dataanalyser
forventes at blive koblet til de essentielle
elementer som f.eks. møllevinger, der
dermed forsynes med et nyt lag af information
i en såkaldt ’digital tvilling’.
De digitale oplysninger kobles til produktet
fra den tidlige designfase og gennem
hele produktionen til installering,
drift, vedligeholdelse og beslutning om
nedtagning (fra vugge til grav). Danske
og tyske aktører skal over de næste fire
år finde frem til, hvordan industrien kan
indhente, tolke og anvende disse data, så
der til syvende og sidst kan produceres
billigere vindenergi.
Det er to af verdens førende institutioner
inden for vindenergi, tyske Fraunhofer
IWES og DTU Vindenergi, der har
samlet to nationalt finansierede projekter
i et. Reliablade-projektet, er et strategisk
samarbejde, som skal styrke forskningssamarbejdet
og tilbyde nye innovative
tjenester til europæiske industripartnere.
Fremstiller selv møllevingerne
I projektet vil forskerne udvikle et 40
meter
vingedesign, og på baggrund af det
vil Fraunhofer IWES fremstille to vinger.
„Da vingerne fremstilles af en partner
i projektet, ved vi præcis, hvordan de er
produceret, og vi kan oven i købet indbygge
bevidste fejl, som vi kan måle og
analysere på i hele vingens levetid. Det giver
os en unik mulighed, som sjældent
ses i samarbejde med industrien, da de
som regel ønsker at bevare data hos sig
selv af konkurrencehensyn,“ siger Kim
Branner fra DTU Vindenergi, der er projektleder
på den danske del af projektet.
DTU har med DTU Large Scale Facility
allerede bygget de nødvendige faciliteter
til test af vinger, og her skal skaderne
så undersøges under udmattelsestest i
fuld skala. Forinden er det dog planen at
teste og udvikle metoder på vinger fra en
anden partner, Olsen Wings, der vil fremstille
en nedskaleret udgave af vingerne.
„Visionen for projektet er at udvikle
metoder til design, drift og vedligeholdelse
af vindmøllevinger ved hjælp af
en digital tvilling for hver producerede
vinge. Vi vil så bruge den digitale tvilling
til at følge den aktuelle tilstand og forudsige
den fremtidige tilstand af hver vinge
under hele dens livscyklus ved hjælp af en
automatiseret metode til tilstandsovervågning,“
forklarer Kim Branner.
Forbedret pålidelighed
De tyske og danske projektpartnere planlægger
også at fremstille delkomponenter
og udvikle udmattelsesmodeller såvel
som metoder til at forudsige skadesudvikling.
Alt i alt vil projektet bidrage til
at forbedre den strukturelle pålidelighed
i fremtidens møllevinger. Dette har stor
betydning, da vingerne udgør en stor del
af en mølles samlede omkostninger, og
reparations- og serviceomkostninger er
forholdsvis høje.
Med præcist kendskab til vingernes
design, struktur og behov for reparation
vil industrien kunne øge omkostningseffektiviteten,
skære ned på produktionsomkostningerne
og øge den internationale
konkurrenceevne.
ILLUSTRATION OTW A/S EFTER FORLÆG AF XIAO CHEN, DTU WIND ENERGY
DIGITALE MØLLEVINGER
Sådan kan industrien sikre forbedret pålidelighed af vindmøllevinger ved anvendelse af digitale tvillinger gennem hele livscyklussen.
„Reliablade-projektet giver os en unik
mulighed, som sjældent ses i samarbejde
med industrien,“ siger projektleder Kim
Branner.
„The Reliablade project gives us a unique
opportunity rarely seen in collaboration with
industry,“ says project manager Kim Branner.
FOTO: BAX LINDHARDT
OM RELIABLADE
Den danske del er støttet af Det Energiteknologiske
Udviklings- og Demonstrationsprogram
(EUDP) med 48 mio., men derudover
er der tale om et samarbejde mellem et dansk
og et tysk projekt med et samlet budget på
131 mio. kr. De danske partnere er DTU Vindenergi,
DTU Compute, Vestas Wind Systems
A/S, LM Wind Power A/S, IBM Danmark ApS,
FORCE Technology, Siemens Industry Software
NV, CEKO Sensors ApS, Dantec Dynamics
GmbH, Blade Test Center A/S (BLAEST),
Zebicon A/S og Olsen Wings A/S.
Det tyske projekt finansieres af det tyske
økonomi- og energiministerium (BMWi) med
48 mio. kr.
Partnere i det tyske projekt er Fraunhofer
IWES og Leibnitz University Hannover
(ForWind).
■■Få mere at vide
Kim Branner, seniorforsker, kibr@dtu.dk,
DTU Vindenergi
SCAN TO READ
FULL ARTICLES
dtu.dk/1807