De reliability van een windturbine in kaart brengen. Dat doe je niet zomaar even

** Dit originele artikel werd eerder gepubliceerd op de website van Innovation Origins op 7oktober 2021. Het originele artikel is hier te vinden. **

Windturbines zouden ongeveer 20 tot 25 jaar mee moeten gaan. Maar hoe weet je nu wanneer een component kapot gaat en vervangen moet worden? Het is een vraag waar mensen als Anders Aaen zich dagelijks over buigen. Aaen is Reliability Modeling Manager en key expert bij Siemens Gamesa Renewable Energy. Ook is hij een van de internationale sprekers op het Reliability Seminar van Holland Innovative dat wordt gehouden op 14 oktober 2021. Hier zal hij onder andere vertellen over de uitdagingen met betrekking tot betrouwbaarheidsvoorspellingen van windturbines.

Voorspellen van de reliability

Aaen helpt bedrijven onder meer met het doorgronden van de betrouwbaarheid van de windturbines. Zo moet er worden ingeschat hoeveel componenten stuk zullen gaan. En niet te vergeten: op welk moment ze stuk zullen gaan. Aaen vertelt: “Om iets te kunnen zeggen over de betrouwbaarheid van de turbines kijken we naar de data en het design. Het is niet iets dat we precies kunnen voorspellen. Maar we kunnen het wel evalueren vanuit een statistisch oogpunt.”

Inschatting van de kosten

Voor de klanten is het immers belangrijk om te weten wat ze kunnen verwachten. “Bij de verkoop van de windturbines geven we een garantie van twee tot vijf jaar. Ook kunnen klanten ervoor kiezen de turbine bij ons in eigendom te laten. Wij verzorgen dan alle reparaties gedurende de gehele levensduur”, legt hij uit. Daarbij moet er dus wel van tevoren worden ingeschat hoeveel dat ongeveer gaat kosten. En dat is nog niet zo makkelijk. “Mensen weten natuurlijk wel dat er reparaties moeten plaatsvinden. Het is hetzelfde als met een auto. Daarbij verwacht je ook niet dat hij nooit gerepareerd hoeft te worden”, aldus Aaen.

Uitvinden wat de oorzaak is

Maar een windturbine is iets anders dan een auto en de kosten lopen al snel in de miljoenen, zeker als het gaat om de offshore windturbines. Er spelen dan vele factoren een rol: “Je moet eerst wachten op de juiste weersomstandigheden. En er is een kraan nodig die zo groot is als een voetbalveld.” Reliability en Root Cause Analysis (RCA) zijn hierbij van groot belang. Als er een probleem is of als er iets stuk gaat, moet er worden uitgezocht wat de oorzaak is. “Dat is ingewikkeld want er kunnen vele oorzaken zijn. En soms is iets ook gewoon toeval. Maar je kan een probleem alleen oplossen als je de oorzaak weet. Op basis daarvan worden er niet alleen reparaties uitgevoerd in het werkveld. Er wordt ook rekening mee gehouden in de productie van nieuwe units”, zegt Aaen.

Hypotheses rondom reliability

Het inschatten van de betrouwbaarheid is hieraan onlosmakelijk verbonden. Dit geeft aan in welke richting de oorzaak moet worden gezocht. Aaen: “Het vertelt ons welke dingen van belang zijn en waar we op moeten letten. We gaan daarbij altijd uit van bepaalde hypotheses die we vervolgens checken met behulp van statistische analyse.”

Nieuwe methode

Aaen en zijn team werken sinds kort met een speciale calculatiemethode om tot snellere en meer nauwkeurige berekeningen te komen. Zo’n nieuwe methode is nodig omdat de windturbine-fabrikanten voor steeds grotere uitdagingen komen te staan.

Aaen geeft een voorbeeld: “De lagers verbinden de wieken met de turbine. Wij moeten erachter zien te komen hoe lang die lagers meegaan. Een hele uitdaging, vooral nu de turbines steeds groter worden. We kunnen niet gaan zitten wachten tot er iets stuk gaat of tot de windturbine aan het einde van zijn leven is. Dus moeten we het proces op de een of andere manier versnellen.”

Bij de nieuwe methode wordt zo’n onderdeel daarom blootgesteld aan overbelasting. Dit simuleert in korte tijd de belasting waar de componenten van de windturbines tijdens hun gehele levensduur mee te maken krijgen. Bij het reliability-seminar zal Aaen hier dieper op ingaan. Tot slot vertelt hij: “Ik hoop dat er veel mensen zullen komen die in hetzelfde veld werken en dezelfde soort problemen proberen op te lossen.” Een modernere benadering van reliability – Reliability 2.0 – staat hierbij centraal.