GFRP trailing edge spoilers voor rotorbladen bereiken 6% AEP-verhoging

De start-up voor windenergie, evoblade, een spin-off van het Institute of Aerospace Technology (IAT) van de University of Applied Sciences Bremen (Duitsland), heeft met de hulp van Deutsche Windtechnik een composiet retrofittable trailing edge spoiler voor rotorbladen ontwikkeld AG (Bremen) en Wirtschaftsförderung Bremen. De resultaten van een side-by-side test- en optimalisatiestudie van de EvoFlap bevestigen nu dat het installeren van de spoiler de aerodynamische stroming in het gebied van de bladwortel kan verbeteren, wat resulteert in verbeterde efficiëntie en prestaties van het windturbinesysteem.

"Rotorbladen hebben een aanzienlijke invloed op de technische en economische prestaties van een windturbine", zegt Dr.-Ing. Frank Kortenstedde, oprichter en CEO van evoblade. "Door een retrofitbaar stroomelement te ontwikkelen en te optimaliseren, wilden we een technische en economische verbetering van de eigenschappen van bestaande systemen bereiken die gebruikmaakt van de vooruitgang in technisch inzicht."

De EvoFlap kan worden aangepast aan verschillende rotorbladtypes. Als basissysteem voor de optimalisatie is gekozen voor het turbinetype NEG Micon NM 82 met een nominaal vermogen van 1,5 megawatt (MW) en een rotorbladlengte van 40 meter. De add-on spoiler, samengesteld uit een composiet glasvezelversterkte polymeer (GFRP) sandwichconstructie, heeft een totale lengte van 10 meter, die is verdeeld in zeven segmenten om direct op een geïnstalleerd rotorblad te kunnen worden gemonteerd.

“Het blad hoeft niet van de hub te worden verwijderd om EvoFlap te kunnen installeren en dat scheelt werk en kosten”, benadrukt Frank Kortenstedde. "Bovendien wordt de bladstructuur niet beschadigd door de segmenten erop te lijmen en past de EvoFlap harmonieus in het bladontwerp." Om de jaarlijkse energie-output te valideren, kreeg het bedrijf, ROMO Wind (Einsiedeln, Zwitserland), de opdracht om onafhankelijke prestatiemonitoring uit te voeren met behulp van iSpin spinner-anemometertechnologie, die de windsnelheid voor de turbine meet voor directe en ongestoorde gegevens. Naast het testsysteem werd een tweede (naast gelegen) turbine van hetzelfde type uitgerust met iSpin-technologie als referentiesysteem.

De resultaten van het zij-aan-zij-onderzoek, dat liep van augustus 2015 tot maart 2019, bevestigden de stijging van de jaarlijkse energieproductie (AEP), die was voorspeld met behulp van gesimuleerde gegevens. Recente resultaten laten ook een toename van 6% zien in AEP met een gemiddelde jaarlijkse windsnelheid van 7 meter per seconde. Naast het verhogen van de opbrengst werd aangetoond dat de EvoFlap ook de buig- en torsiesterkte van het rotorblad verhoogt, wat de algehele levensduur van het blad verbetert.

“Afhankelijk van de gebruiksduur van de EvoFlap kan een eventuele verlenging van 1,2 tot 2,6 jaar boven de maximale levensduur van 20 jaar worden gerealiseerd”, legt Frank Kortenstedde uit. “Er is een zeer hoog niveau van technologieoverdracht bereikt. Het achteraf inbouwen van dergelijke grootschalige stromingselementen is momenteel de absolute uitzondering. Toch laat dit onderzoeksproject significante potentiële positieve effecten zien.”

Volgens evoblade en partners kan EvoFlap in theorie worden geïnstalleerd op alle windturbines met een slank ontwerp in het bladwortelgebied. Hoewel het stromingselement geschikt is als retrofit-oplossing, moet het worden aangepast aan de individuele kenmerken van het overeenkomstige bladtype.

"Hoewel het achteraf aanbrengen van stroomelementen niet altijd een optie is en het oorspronkelijke ontwerp en de kenmerken van turbines aan de systeemfabrikanten zijn, zijn we nog steeds erg blij om deel te nemen aan en ondersteuning te bieden aan onderzoeksprojecten zoals deze die kijken naar technologieën van de toekomst", voegt Matthias Brandt, directeur van Deutsche Windtechnik AG toe. "De resultaten gaan de goede kant op en helpen de hele industrie!"