De komende jaren zullen er steeds meer windmolens gebouwd worden. Inspectie van de wieken gebeurt nu nog veelal fysiek of met een drone. Volgens de Nederlandse startup Tarucca is dat bij de grote aantallen windmolens die er straks staan niet meer te doen. Zij willen de molens uitrusten met sensoren.
Dit jaar besloot het kabinet het geïnstalleerde vermogen aan windenergie op zee verder te verhogen naar 21 GW in 2030. Als alles volgens plan verloopt, staan er op de Nederlandse Noordzee dan zo’n 1700 windturbines. Nu worden de wieken van windmolens allemaal nog visueel – met behulp van drones en onderhoudsmonteurs – geïnspecteerd. Als er over acht jaar duizenden wieken op zee staan, is dat qua kosten en tijd niet langer haalbaar, zegt Tarucca. Bovendien is de inspectie vaak periodiek en de reparatie reactief. De windmolen is kapot, staat stil en wordt dan pas gerepareerd.
Fotonische sensoren en AI
Volgens de startup zijn fotonische sensoren in combinatie met AI de oplossing om eventuele gebreken vroegtijdig te detecteren, zodat de inspectie van windmolens minder tijdrovend wordt en de wieken zo optimaal mogelijk kunnen functioneren.
Windturbines zijn complex, vertelt medeoprichter Hans van Beek. “Elektromechanische installaties kunnen we al veel langer goed monitoren. In een machine kun je heel makkelijk vibraties op bepaalde punten meten. Wieken van windturbines zijn gemaakt van composiet, zoals polyester. Daarbij is het veel moeilijker om metingen voor conditiebewaking uit te voeren, omdat het minder rechttoe rechtaan is.”
Meten van vibratiepatronen
De vibratie geeft een indicatie van de status van een wiek. Als een blad beschadigt raakt, gaat het op een andere manier vibreren. Om de bladen goed te inspecteren, moeten kleine verschuivingen in het vibratiepatroon gedetecteerd worden. Daarvoor is heel nauwkeurige meetapparatuur nodig en AI-software en algoritmes van hoog niveau. Van Beek: “Bovendien is er niets dat zoveel bliksemaanslagen aantrekt als een windturbine op zee. In die bladen van windturbines wil je dus zo weinig mogelijk elektronica hebben zitten.”
De sensoren die Tarucca gebruikt, moeten een oplossing bieden voor beide problemen. De fotonische sensoren werken op basis van licht, en licht heeft, in tegenstelling tot elektronica, geen probleem met bliksem. Bovendien kunnen deze sensoren veel nauwkeuriger en accurater meten dan traditionele optische sensoren.
Efficiënte reparaties
De fotonische sensoren worden in de wieken geplaatst en weerkaatsen lichtsignalen terug door een glasvezel. Zo verzamelen ze data die met 4G of 5G verstuurd worden naar de cloud. Daar wordt het verwerkt door het AI-algoritme. “Als er iets kapot is of kapot dreigt te gaan, krijgt de beheerder van het windpark een melding. Soms moet de reparatie zo snel mogelijk uitgevoerd worden, en soms kan het ook nog wel een paar weken wachten. Zo kunnen die reparaties zo efficiënt mogelijk ingepland worden. In een windstille periode bijvoorbeeld”, aldus Van Beek.
De eerste fotonische sensoren worden begin volgend jaar geplaatst bij partners die hun windmolens ter beschikking stellen. De start-up begint met één windmolen en werkt toe naar een research pilot met vijf windmolens. “Zodat we echt stap voor stap kunnen zien wat er goed gaat en wat er beter moet. Over vijf jaar hopen we dat onze sensoren in alle bestaande windmolens in Nederland zitten en dat we ook met fabrikanten om tafel zitten om de sensoren al bij de bouw te integreren.”
