Vingerne på vore dages kæmpevindmøller er enorme. Og de skal kunne modstå ekstreme påvirkninger. Det er en udfordring, men nu har vindindustrien sammen med forskere udviklet et biobaseret kompositmateriale, som også er robust.
Selvom de fleste vindmøller tilsyneladende ligner hinanden, vil en brancheekspert kunne oplyse, at en vindmølle på ingen måde bare er en vindmølle.
En af de fundamentale forskelle mellem dem er f.eks. fremstillingen af de enorme vindmøllevinger, som skal kunne holde til lidt af hvert.
Kort fortalt er vingerne skabt af lag af fiberforstærket plast, også kendt som kompositmaterialer. Disse materialer fremstilles af tørre fibre af glas eller kulfiber, som gennemvædes med en såkaldt resin, der klistrer fibrene sammen og hærder.
Man bruger traditionelt to forskellige typer resiner i selve processen med at væde kompositmaterialet: polyester eller epoxy.
Polyester flyder nemt og hærder hurtigt, men det er også et materiale, som har to store minusser: For det første er materialets holdbarhed på den lange bane ikke god, hvilket betyder udgifter til vedligeholdelse. For det andet skal polyester have tilsat det sundhedsskadelige stof styren for at hærde. Noget, der kræver, at man tager en lang række forholdsregler, når man arbejder med materialet.
"Det nye system tilbyder det bedste fra begge verdener: optimale procesegenskaber, ingen styrenudslip og fremragende komposit-interaktion."
Povl Brøndsted, forskningsspecialist, DTU Vindenergi
I stedet kan man bruge epoxy. Epoxy hærder ved en mere kompliceret kemisk proces, hvor blandingsforholdene skal være meget præcise, hvis materialet skal hærde. Desuden er det et mere tyktflydende materiale, så det er besværligt at sikre sig, at alle glasfibrene er gennemvædede. Til gengæld er epoxy ikke decideret sundhedsskadeligt, og det færdige fiberlaminat bliver stærkere sammenlignet med styren-kompositter.
Men der er altså ikke nogen af de to materialer, som er lige i øjet. Derfor drømmer flere i vindindustrien om en bedre løsning.
Ikke tradition for samarbejde
Og det er den drøm, som danner grundlag for et unikt samarbejde mellem Siemens Wind Power, den schweizisk-hollandske kompositvirksomhed DSM og den belgiske fiberglasproducent 3B samt forskere fra DTU Vindenergi. Alle erfarne spillere på området for vindenergi.
Den type samarbejde på tværs af branchen er ellers ikke kutyme i vindsektoren, hvor man generelt holder kortene tæt ind til kroppen.
”Tidligere ville glasfiberfabrikanterne f.eks. ikke fortælle, hvad der var i deres blanding, og det samme gjaldt for polymerfabrikanterne. De ønskede ikke at dele deres viden. Men faktum er, at der er behov for mere åbenhed i branchen, hvis der skal udvikles nye idéer, og det har flere af producenterne heldigvis også indset efterhånden,” fortæller Povl Brøndsted, som er forskningsspecialist på DTU Vindenergi og har fungeret som materialeekspert og konsulent på projektet.
Ny løsning
I fællesskab har partnerne nu udviklet et nyt kompositsystem, der er baseret på et kompositmateriale udviklet af DSM. Det er et materiale, som både er fri for det sundhedsskadelige styren, og som er 40 pct. biobaseret. Desuden har 3B optimeret og forstærket det glasfibermateriale, som bruges i kompositsystemet.
”Det nye kompositsystem tilbyder det bedste fra begge verdner: optimale procesegenskaber, ingen styrenudslip og fremragende komposit-interaktion – noget, som betyder mekaniske egenskaber på højde med de epoxybaserede kompositter,” siger Povl Brøndsted.
Desuden er nettoarbejdstiden med materialet blevet forkortet, fordi selve pakningen og hærdningen går hurtigere. Noget, som er afgørende i branchen:
”Det er et vigtigt incitament at kunne forkorte arbejdstiden i en branche, som i høj grad konkurrerer på, hvor mange timer der er blevet brugt på at fremstille den enkelte vinge,” forklarer Henrik Stiesdal, som er teknologichef hos Siemens Wind Power.
Han er dog hurtig til at sende æren for det gode resultat videre:
”Jeg er bare den, som har givet grønt lyst til projektet, mens Karsten Schibsbye, der er leder af Next Generation Blade-projektet hos os, har været den uundværlige interne ildsjæl, som hele vejen har insisteret på, at det skal kunne lade sig gøre at finde en løsning.”
Prisvindende produkt
Og det er ikke kun de involverede parter i projektet, der kan se potentialet i det nye kompositsystem. I foråret 2014 blev projektet hædret med en såkaldt JEC Innovation Award, som er en af de mest prestigefyldte priser på området for kompositteknologi. Det er en anerkendelse, som har stor betydning for holdet bag.
”Set fra et forskningsmæssigt synspunkt er en pris som denne med til at understrege, at vi fortsat er førende på området for vindenergi i Danmark. Og rent personligt tror jeg, at det genererer mere opmærksomhed i erhvervslivet, end 100 publikationer ville kunne,” siger Povl Brøndsted fra DTU Vindenergi.
Lovende fremtid
Der er dog et stykke vej endnu, før de første vindmøllevinger bliver støbt i det nye kompositmateriale. Lige nu leder Povl Brøndsted og hans hold efter ’slangen i paradis’, som de selv kalder det. Det betyder, at de tester materialet på kryds og tværs.
”Indtil videre arbejder vi med nogle få kilo, så der er langt til en vinge på 55 meter med en vægt på mere end 10 ton. Og vi skal være helt sikre på, hvordan materialet opfører sig, før vi sætter det i reel produktion,” fortæller Povl Brøndsted.
Men så snart der er sat et stort flueben ud for alle elementer, er Siemens klar til at ændre sine systemer fra epoxy til det nye produkt kaldet Beyone, bekræfter Henrik Stiesdal:
”Det ser lovende ud indtil videre, så vi er meget forhåbningsfulde.”