blik op de toekomst

Modellen optimaliseren de levensduur van windmolens op zee

6 april 2020 • 2 min leestijd

De komende jaren zal het aantal windmolens (windturbines) op zee toenemen. De stalen funderingsconstructies, de zogeheten monopalen, moeten bestand zijn tegen het zoute zeewater en tegen spanningen door wind en golven. Tot op heden is echter onvoldoende bekend wat het effect van deze belastingen is op de levensduur. TNO ontwikkelt modellen om de levensduur van deze monopalen beter te kunnen inschatten én te vergroten.

Meer informatie?

Wil je meer weten over het onderzoek van TNO naar ‘corrosie-vermoeiing’? Neem dan contact op met Richard Pijpers.

Contact

Bij het ontwerp van windturbinefunderingen voor de snel groeiende offshore-markt wil je graag rekening houden met de gecombineerde effecten van de wisselende belasting door wind en golven (vermoeiing) en het zoute water (corrosie). “Op dit moment is die kennis er echter nog onvoldoende. Het resultaat is dat er conservatief wordt ontworpen met relatief dikwandige constructies en dat er, wellicht onnodig, dure coatings worden ingezet. De effectiviteit van deze voorzorgsmaatregelen is echter onzeker, waardoor er in de praktijk alsnog problemen kunnen optreden met falende onderdelen en kostbare reparaties als gevolg”, vertelt TNO’er Richard Pijpers.

Levensduur van windturbinefunderingen

Om de inzet van materialen te optimaliseren en daarmee de kosten van fabricage en onderhoud van windturbinefunderingen te reduceren, is inschatting van de levensduur cruciaal. “Er is slechts in beperkte mate begrip van de degradatiemechanismen die een rol spelen bij offshore windturbinefunderingen. In onze groep hebben we veel kennis over het maken van modellen voor staalconstructies, zoals bruggen. Daarbij focussen we op het effect van vermoeiing op de levensduur, wat ook in offshore constructies een rol speelt. De wisselende belasting door wind en golven kan namelijk tot scheurtjes leiden. Voor de offshore windturbinefunderingen is het zaak om specifiek de scheurgroeisnelheid in zout water in kaart te brengen. Daarom ontwikkelen we modellen waarmee we de levensduur van kritische componenten in die constructies kunnen inschatten, waarin zowel de effecten van vermoeiing en corrosie worden meegenomen”, aldus Pijpers.

“We focussen op het effect van vermoeiing op de levensduur, wat ook in offshore constructies een rol speelt”

Project C-FLO

“We zijn eerst binnen TNO met dit onderzoek naar ‘corrosie-vermoeiing’ gestart. Vervolgens hebben we via het consortium GROW een grote groep marktpartijen betrokken en dit heeft geresulteerd in het project C-FLO (Corrosion Fatigue Life Optimisation), waarbij ook niet-GROW partners zijn aangehaakt. Met de 14 betrokken partners – Deltares, DNV-GL, Eneco, innogy, Ørsted, Parkwind, Posco, PPG Coatings, Rijkswaterstaat, Shell, Sif, TU Delft, Van Oord, en Vattenvall/Nuon  – willen we het begrip van mechanismen die de levensduur beïnvloeden vergroten. Zodat we daarmee uiteindelijk de stap naar de praktijk kunnen maken en het ontwerp, fabricage en onderhoud van windturbinefunderingen op zee verder kunnen optimaliseren”, legt Pijpers uit. Het project wordt uitgevoerd met Topsector Energiesubsidie van het Ministerie van Economische Zaken.

“Zo kan er op een eenvoudigere en minder conservatieve manier worden ontworpen tegen vermoeiing en corrosie”

Eenvoudiger ontwerpen tegen vermoeiing en corrosie

Het driejarige project is halverwege 2019 gestart en de voorbereiding voor de eerste experimenten zijn in volle gang. “We zijn vanuit TNO initiator en projectmanager van het C-FLO-project en daarnaast leveren we inhoudelijke kennis op met name het constructieve gebied. Het doel is om met modellen een inschatting van de restlevensduur te maken, en daarnaast ook sterktecurves op te stellen. Met deze modellen kun je diverse ontwerp- en onderhoudsscenario’s doorrekenen. Bovendien kunnen ontwerprichtlijnen beter worden aangepast op specifieke omstandigheden, waarmee op een eenvoudigere en minder conservatieve manier kan worden ontworpen tegen vermoeiing en corrosie. Van fundamentele kennis naar praktische toepassing dus”, benadrukt Pijpers.

Kennis voor andere toepassingen

Een positief bijeffect van C-FLO is dat met dit project de basis wordt gelegd voor het begrijpen van mechanismen die in de toekomst wellicht ook voor ander typen constructies, zoals damwanden en natte kunstwerken zoals sluizen en maritieme constructies, van meerwaarde kunnen zijn.

blik op de toekomst

Een tweede leven voor bestaand beton

16 dec '21 - 2 min
De productie van beton is verantwoordelijk voor 5 tot 8 procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. Samen met de bouwwereld is TNO op zoek naar oplossingen voor dit... Lees meer
blik op de toekomst

Op zoek naar het beste recept voor circulair beton

9 dec '21 - 5 min
De productie van beton is verantwoordelijk voor 5 tot 8 procent van de wereldwijde CO₂-uitstoot. Samen met de bouwwereld is TNO naarstig op zoek naar oplossingen... Lees meer
blik op de toekomst

Zo maken we windmolenwieken van 120 meter mogelijk

8 dec '21 - 4 min
Windturbines moeten groter worden om windstroom echt concurrerend te maken. De verbinding van het rotorblad is echter een beperkende factor. Dit heeft consequenties... Lees meer
blik op de toekomst

Ziekenhuizen pakken verduurzamingsopgave voortvarend aan

24 nov '21 - 3 min
Ziekenhuizen realiseren volgens hun eigen plannen een CO2-emissiereductie die in 2030 fors hoger ligt dan de doelstelling in het Klimaatakkoord. Dit blijkt uit de... Lees meer

Dag van de uitvinder

9 nov '21 - 5 min
Bij TNO werken onze uitvinders al sinds 1932 aan de uitvindingen en innovaties van morgen. In het kader van de Dag van de Uitvinder staan we stil bij enkele TNO... Lees meer