Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR), WiValdi (WindValidation) rüzgar enerjisi araştırma parkı ile Aşağı Saksonya, Krummendeich’te benzersiz bir tesis inşa ediyor. Yarının enerji sisteminin temel direklerinden biri olan rüzgar enerjisinin teknolojik yönlerini gerçek ölçekte araştırmayı mümkün kılar. Araştırma parkındaki iki rüzgar türbini bu amaç için özel rotor kanatlarına sahiptir: Enercon sanayi şirketindeki üretimleri sırasında yaklaşık 1.500 sensörle donatıldılar. Bilim adamları, rüzgar türbinlerinin nasıl daha sessiz, daha dayanıklı ve daha verimli olacak şekilde tasarlanabileceğini ve daha sürdürülebilir bir şekilde işletilebileceğini araştırmak için bunları kullanmak istiyor.
Kapsamlı testler, benzersiz bir veri hazinesi sunar
Rotor kanatları rüzgar enerjisi araştırma parkında birleştirilmeden önce, 2022 yazında Bremerhaven’de mola verdiler. Altı kanadın tümü, Fraunhofer Rüzgar Enerjisi Sistemleri Enstitüsü’nde (IWES) kapsamlı yapısal dinamik testlere tabi tutuldu. Bu temel araştırmalar sırasında, DLR Aeroelastisite ve Hafif Kompozit Yapılar ve Adaptif Sistemler Enstitüsünden bir ekip, IWES’in desteğiyle, rotor kanatlarının önemli özelliklerini belirleyebildi ve dünyada benzersiz olan zengin bir veri elde etti. dünya. Veriler, bıçakların davranışı hakkında çok kesin ifadelerin yapılmasını sağlar ve simülasyonların doğrulanmasına ve daha da geliştirilmesine yardımcı olur. Ek olarak, araştırmacılar rotor kanatlarının bir “dijital ikizini” oluşturabilirler. Bu, araştırma ve endüstrinin yeni standartlar geliştirmesine ve bıçak üretimini iyileştirmesine yardımcı olur. Dr.-Ing, “Bu testlerle, Krummendeich’teki rotor kanatları ile daha sonra yapılacak araştırmaların temelini attık” diyor. DLR Aeroelastisite Enstitüsü’nden Yves Govers ve rotor kanatlarının enstrümantasyonu için çalışma paketi başkanı.
Odak noktası: eğilme ve titreşim davranışı
Testler için test ekibi, her biri yaklaşık 20 ton ağırlığında ve 57 metre uzunluğundaki rotor kanatlarını lastik halatlarla arka arkaya bir vince astı. Bunun için bıçakların ön ve arka uçlarında bungee jumping den bilinen 500 adet ip kullanılmıştır. Daha sonra özel bir titreşim cihazı veya çekiç darbeleri ile yapraklar titreştirildi. Bu özel süspansiyon ile araştırmacılar, çevre koşullarının etkisi olmadan yaprağın doğal salınımını belirlemeyi başardılar.
Aynı zamanda, üretim sırasında bıçakların üzerine ve içine takılan yaklaşık 1.500 sensörü kurmak ve test etmek için deneyi kullandılar. Ayrıca, özellikle bu testler için, yaprakların tüm uzunluğu boyunca birçok başka ölçüm noktası ve sensör taktılar ve ölçtüler. “Eklerken, belgelendirirken ve kontrol ederken çok dikkatli olmalısınız, aksi halde sonradan yapılan ölçümler doğru olmayacaktır. DLR araştırmacısı Govers, buna göre, bir süre altı kanatla meşgul olduk ve montaj, test ve sökme için rotor kanadı başına ortalama üç güne ihtiyaç duyduk” diyor. Statik, deformasyon ve iç yükleri test etmek için bir test standı ve üzerine çekildi.
Daha uzun ve daha hafif rotor kanatları: daha fazla verimlilik için teknolojik zorluk
Modern rüzgar türbinlerinde kanatlar, yeni malzemeler sayesinde daha uzun ve daha hafif hale geliyor. Bu sayede sistemler daha verimli çalıştırılabilir ve rüzgarın daha az yoğun olduğu yerler de kullanılabilir. Bununla birlikte, bu aynı zamanda yeni teknik zorlukları da beraberinde getiriyor: “Kanatlar hiçbir zaman gerçekten sabit durmuyor, her zaman titriyor – hava hareketlerinden veya hatta toprak altındaki en küçük titreşimlerden dolayı, sözde mikrosismik.”
“Verimli, sessiz ve güvenli çalışma için, rotor kanatlarının deformasyon davranışını çok iyi bilmeniz gerekir. Bir yaprak bükülür, ancak süreç içinde bükülür. Bu bükülmenin derecesi, verimliliği artırmak için özellikle önemlidir.” Yves Govers şöyle açıklıyor: “Ancak rotor kanatları üzerindeki yüke de bakıyoruz. Bunu yapmak için, birkaç kanat bölümü üzerine özel sensörler entegre ettik. Bu şekilde, çalışma sırasında içeri akıştan kaynaklanan yükü tüm kanat boyunca değerlendirebiliyoruz. Diğer sensörler, hasarın erken tespiti için kullanılıyor. Bu kapsamlı enstrümantasyonla, kanat deformasyonu ve kanat yüklemesine ilişkin tamamen yeni içgörüler elde etmeyi umuyoruz.”
Avrupa’nın her yerinden bilim adamları şimdiden DLR ekibiyle iletişime geçiyor ve onların çalışmalarına ilgi gösteriyor. Yves Govers, “Benzer bir şey bilmiyorum,” diye özetliyor. “Sistem muhtemelen dünyanın sensörlü en kapsamlı donanımlı rüzgar türbinidir ve önümüzdeki yıllarda benzersiz olacaktır.”
DLR, 27-30 Eylül 2022 tarihleri arasında WindEnergy Hamburg ticaret fuarında Salon B6, Stand 464’te bu araştırma çalışmasına ve DLR WiValdi rüzgar enerjisi araştırma parkının inşasına ilişkin bir fikir sağlayacaktır.
Kapsamlı testler, benzersiz bir veri hazinesi sunar
Rotor kanatları rüzgar enerjisi araştırma parkında birleştirilmeden önce, 2022 yazında Bremerhaven’de mola verdiler. Altı kanadın tümü, Fraunhofer Rüzgar Enerjisi Sistemleri Enstitüsü’nde (IWES) kapsamlı yapısal dinamik testlere tabi tutuldu. Bu temel araştırmalar sırasında, DLR Aeroelastisite ve Hafif Kompozit Yapılar ve Adaptif Sistemler Enstitüsünden bir ekip, IWES’in desteğiyle, rotor kanatlarının önemli özelliklerini belirleyebildi ve dünyada benzersiz olan zengin bir veri elde etti. dünya. Veriler, bıçakların davranışı hakkında çok kesin ifadelerin yapılmasını sağlar ve simülasyonların doğrulanmasına ve daha da geliştirilmesine yardımcı olur. Ek olarak, araştırmacılar rotor kanatlarının bir “dijital ikizini” oluşturabilirler. Bu, araştırma ve endüstrinin yeni standartlar geliştirmesine ve bıçak üretimini iyileştirmesine yardımcı olur. Dr.-Ing, “Bu testlerle, Krummendeich’teki rotor kanatları ile daha sonra yapılacak araştırmaların temelini attık” diyor. DLR Aeroelastisite Enstitüsü’nden Yves Govers ve rotor kanatlarının enstrümantasyonu için çalışma paketi başkanı.
Odak noktası: eğilme ve titreşim davranışı
Testler için test ekibi, her biri yaklaşık 20 ton ağırlığında ve 57 metre uzunluğundaki rotor kanatlarını lastik halatlarla arka arkaya bir vince astı. Bunun için bıçakların ön ve arka uçlarında bungee jumping den bilinen 500 adet ip kullanılmıştır. Daha sonra özel bir titreşim cihazı veya çekiç darbeleri ile yapraklar titreştirildi. Bu özel süspansiyon ile araştırmacılar, çevre koşullarının etkisi olmadan yaprağın doğal salınımını belirlemeyi başardılar.
Aynı zamanda, üretim sırasında bıçakların üzerine ve içine takılan yaklaşık 1.500 sensörü kurmak ve test etmek için deneyi kullandılar. Ayrıca, özellikle bu testler için, yaprakların tüm uzunluğu boyunca birçok başka ölçüm noktası ve sensör taktılar ve ölçtüler. “Eklerken, belgelendirirken ve kontrol ederken çok dikkatli olmalısınız, aksi halde sonradan yapılan ölçümler doğru olmayacaktır. DLR araştırmacısı Govers, buna göre, bir süre altı kanatla meşgul olduk ve montaj, test ve sökme için rotor kanadı başına ortalama üç güne ihtiyaç duyduk” diyor. Statik, deformasyon ve iç yükleri test etmek için bir test standı ve üzerine çekildi.
Daha uzun ve daha hafif rotor kanatları: daha fazla verimlilik için teknolojik zorluk
Modern rüzgar türbinlerinde kanatlar, yeni malzemeler sayesinde daha uzun ve daha hafif hale geliyor. Bu sayede sistemler daha verimli çalıştırılabilir ve rüzgarın daha az yoğun olduğu yerler de kullanılabilir. Bununla birlikte, bu aynı zamanda yeni teknik zorlukları da beraberinde getiriyor: “Kanatlar hiçbir zaman gerçekten sabit durmuyor, her zaman titriyor – hava hareketlerinden veya hatta toprak altındaki en küçük titreşimlerden dolayı, sözde mikrosismik.”
“Verimli, sessiz ve güvenli çalışma için, rotor kanatlarının deformasyon davranışını çok iyi bilmeniz gerekir. Bir yaprak bükülür, ancak süreç içinde bükülür. Bu bükülmenin derecesi, verimliliği artırmak için özellikle önemlidir.” Yves Govers şöyle açıklıyor: “Ancak rotor kanatları üzerindeki yüke de bakıyoruz. Bunu yapmak için, birkaç kanat bölümü üzerine özel sensörler entegre ettik. Bu şekilde, çalışma sırasında içeri akıştan kaynaklanan yükü tüm kanat boyunca değerlendirebiliyoruz. Diğer sensörler, hasarın erken tespiti için kullanılıyor. Bu kapsamlı enstrümantasyonla, kanat deformasyonu ve kanat yüklemesine ilişkin tamamen yeni içgörüler elde etmeyi umuyoruz.”
Avrupa’nın her yerinden bilim adamları şimdiden DLR ekibiyle iletişime geçiyor ve onların çalışmalarına ilgi gösteriyor. Yves Govers, “Benzer bir şey bilmiyorum,” diye özetliyor. “Sistem muhtemelen dünyanın sensörlü en kapsamlı donanımlı rüzgar türbinidir ve önümüzdeki yıllarda benzersiz olacaktır.”
DLR, 27-30 Eylül 2022 tarihleri arasında WindEnergy Hamburg ticaret fuarında Salon B6, Stand 464’te bu araştırma çalışmasına ve DLR WiValdi rüzgar enerjisi araştırma parkının inşasına ilişkin bir fikir sağlayacaktır.