ENGINEERINGNET.BE - Het eerste onderzoek van TU Delft is gericht op de uiteinden van windturbinebladen, die lijden onder erosie door regen.
Dit vermindert de aerodynamische prestaties en de levensduur, en verhoogt de onderhoudskosten. Promovenda Natalia Guevara Sotelo voegde daarom microscopisch dunne laagjes keramisch poeder, zogenaamde ‘platelets’, toe aan de polyurethaancoating van het turbinepunt.
Guevara Sotelo: "We lieten ons hierbij inspireren door natuurlijke organismen, zoals insecten, die een combinatie van zachtere en hardere lagen hebben om zich tegen hun leefomgeving te beschermen. In plaats van een uniforme versterkte coating te gebruiken, creëerden we een ‘platelet-gradiënt’ over de gehele dikte: het materiaal is zacht aan het oppervlak dat aan de regen is blootgesteld en sterker nabij het glasvezelsubstraat van het turbineblad. Deze opbouw blijkt goed te werken. Het heeft de tijd waarna erosie zichtbaar wordt, verdubbeld.”
Het tweede onderzoek richt zich op vlas als duurzaam materiaal voor versterking van windturbinebladen. Dit kan de CO2-uitstoot verminderen en ervoor zorgen dat windturbinebladen aan het einde van hun levensduur makkelijker te recyclen zijn. Helaas blijft vlas op sommige cruciale mechanische eigenschappen, zoals druksterkte, tot nu toe achter bij conventionele glasvezels.
Promovendus Deniz Sayinbas bestudeerde het proces van bacteriële biomineralisatie om vlas te versterken. Hij behandelde de vlasvezels in een oplossing die bacteriën bevat die mineraaldeeltjes op het oppervlak van het vlas laten groeien.
Sayinbas: “Je zou kunnen zeggen dat biomineralisatie de deeltjes aan elkaar cementeert. De minerale deeltjes, dolomieten genaamd, maken het oppervlak van de vezels ruw en vormen bruggen tussen aangrenzende vezels en garens. Door deze sterke verbinding, samen met het vlas, worden krachten beter verdeeld in het materiaal. Hierdoor wordt het materiaal taaier, beter bestand tegen kleine vervormingen en sterker wanneer het wordt samengedrukt.”
Beide onderzoeken tonen aan dat structureel ontwerp op kleine schaal kan leiden tot grootschalige verbeteringen in de prestaties en levensduur van de windturbine.
De studies maken deel uit van het LICHEN BLADES-project. Een consortium van universiteiten, kennisinstellingen en bedrijven werkt aan circulaire ontwerpen voor windturbinebladen die tijdens meerdere gebruikscycli volledig functioneel blijven.
Hierbij wordt gebruik gemaakt van koolstofopvangende materialen, afvalarme productieprocessen en geavanceerde erosiebestendige coatings om de milieu-impact te verminderen en de levensduur te verlengen.
Ook worden oplossingen bedacht om de bladen aan het einde van hun levensduur te recyclen tot hoogwaardige bouwcomponenten.
