TNO-onderzoek leidt tot betere schadevoorspelling bij windturbinebladen op zee

Weermetingen op de Noordzee

TNO deed een jaar lang gedetailleerde metingen van de neerslag op de Noordzee. Uit de analyse van deze data (pdf) bleek dat circa 30% van de jaarlijkse erosieschade aan de bladen van windturbines in slechts 12 uur van het jaar ontstaat. Dit gebeurt op momenten waarop harde wind en intense regenval samenkomen. Uit de analyse bleek ook dat de schade op zee twee keer sneller ontstaat dan op land.

De schade, bekend als Leading Edge Erosion (LEE), treedt op wanneer de tip van het windturbineblad de maximale snelheid van 325 km/uur (90 m/sec) bereikt met windsnelheden vanaf 63 km/uur (10 m/s) en er meer dan 7,5 millimeter regen per uur valt.

"We wisten al dat hevige regen veel effect heeft op de draaiende turbinebladen, maar dat in zo’n korte tijd bijna eenderde van de erosieschade werd veroorzaakt, was een nieuw inzicht," aldus Harald van der Mijle Meijer, onderzoeker windenergie bij TNO. “Met deze kennis kunnen windparkexploitanten nu preventief de snelheid van de turbines verlagen om ernstige schade te voorkomen waardoor de onderhoudskosten naar beneden kunnen. Want doordat er beter ingeschat kan worden wanneer de snelheid van de windturbines omlaag moet, treedt er überhaupt minder snel schade op.”

Erosieradar gebaseerd op innovatieve meetmethoden

Om gedetailleerde gegevens over wind en regen te verkrijgen, gebruikte TNO nieuwe meetmethoden. "Wij wilden bijvoorbeeld ook de grootte van de regendruppels weten, omdat dit bepalend is voor de erosieschade aan de rotorbladen," zegt Van der Mijle Meijer. Disdrometers, sensoren die de grootte van regendruppels meten, werden op verschillende locaties in de Noordzee geplaatst.

Deze metingen werden gebruikt om de potentiële erosie te analyseren en bestaande radardata te valideren. TNO en partners ontwikkelden mede op basis van het onderzoek en met weersimulaties met een model ontwikkeld door het bedrijf Whiffle een 'erosie-atlas' die voorspelt waar en wanneer windturbinebladen schade oplopen door regen. Met de erosie-atlas kunnen exploitanten van windparken nu beter kunnen inschatten wanneer ze preventieve maatregelen moeten nemen.

Regionale verschillen

Een andere opvallende ontdekking is dat er aanzienlijke verschillen zijn binnen het Noordzeegebied. In het noordoostelijke deel gaan de beschermende coatings op de bladen ongeveer 20% minder lang mee dan in het zuidwestelijke deel. De combinatie van meer wind en regen in het noordoosten leidt tot versnelde erosie. Voor dit deel van de Noordzee zijn vanaf 2030 nieuwe windparken gepland.

Samenwerking met ervaringsdeskundigen

Het PROWESS (PRecipitation atlas for Offshore Wind blade Erosion Support System)-onderzoek werd uitgevoerd in samenwerking met windparkexploitanten zoals Eneco, Shell en Equinor. Hun ervaringen met onderhoud van windturbines waren van grote waarde voor het onderzoek. "Onverwacht onderhoud kan een windturbine wekenlang stilleggen," vertelt Harald van der Mijle Meijer. "Vooral in de winter moeten technici vaak lang wachten op geschikte weersomstandigheden om reparaties uit te kunnen voeren."