Digitale tvillinger vil reducere testtiden for vindmøller med 20%

Et dansk forskningsprojekt vil undersøge mulighederne for at digitalisere large-scale testbænke, hvilket kan medføre en betydelig reduktion af tid og omkostninger forbundet med testning.

Del artikel

For vindmølleproducenter og deres underleverandører er testning afgørende for at sikre, at kvaliteten af både designet og fremstillingen er af høj standard. Testning af komponenter kræver etablering af komplekse og dyre testanlæg, som bruges af flere vindmølleproducenter og underleverandører.

R&D Test Systems er verdensførende inden for udvikling af strukturel testteknologi og har designet og leveret verdens største testbænk til vindmøller, HALT XL, til Lindø Offshore Renewables Center (LORC). Full-scale testning af vindmøller er stadig mulig, men vindmøller og deres delkomponenter bliver større og større, så testning bliver mere tidskrævende, hvilket resulterer i dyr og længere time-to-market for nye og mere effektive produkter.

For at overvinde denne udfordring har et nyt forskningsprojekt ved navn "DIGIT-BENCH" (DIGItal Tvilling til large-scale testbænke til vindmølleindustrien) som mål at udarbejde en ramme for digitaliseringen af large-scale testbænke. Projektet finansieres af Det Energiteknologiske Udviklings- og Demonstrationsprogram (EUDP), som er en dansk offentlig tilskudsordning, der giver hjælp til udvikling og demonstration af nye energiteknologier.

Optimeret brug af testbænk med digital tvilling

Det er af afgørende betydning for OEM'er i vindmølleindustrien, at de implementerer digitalisering for at understøtte den fremtidige udvikling af vindmøller og komponenter, opnå hurtigere time-to-market og reducere udviklingsomkostningerne. Som førende på markedet for nøglefærdige testbænke til naceller og komponenter er det derfor naturligt for R&D Test Systems at hjælpe industrien med at implementere digitalisering og bruge den digitale tvillingeteknologi til at forblive first movers på markedet for testbænke.

Projektets ramme er baseret på paradigmet om digitale tvillinger, hvilket betyder, at det bygger på en digital kopi af både testbænken og den pågældende "device under test" (DUT). Ved at skabe en digital tvilling af testbænken vil det være muligt at forudsige processer, der er knyttet til en testkampagne, og reducere dyr og uudnyttet tid for testbænken. Målet er at gøre det muligt for testbænkoperatører at udføre prøvetests virtuelt, erstatte visse fysiske forsøg med virtuelle forsøg og forbedre drift og vedligeholdelse.

"Når man kører en testkampagne i dag, er der rigtig mange manuelle arbejdsgange. Vi kan hjælpe med at gøre disse arbejdsgange mere effektive og spare tid ved at digitalisere dem. Ved virtuel testning vil det f.eks. være muligt at forudsige, hvordan den pågældende DUT (device under test) placeres på testudstyret, hvilket sparer uger eller måneder. Når testbænken ikke er i brug, er den dyr for både OEM'en og testcenteret som f.eks. LORC," forklarer Elif Ecem Bas, der er Ph.D. og Digital Tech Lead hos R&D Test Systems.

"Vi er endnu ikke der, hvor vi kan springe de fysiske tests over, men vi er der, hvor vi kan bruge digitale tvillinger til at optimere testbænken, så vi kan udnytte den bedre," fortsætter Elif Ecem Bas.

Projektet vil også muliggøre hybridtestning, hvor nedskaleret teknologi eller stand-alone komponenter testes, mens de resterende komponenter kobles digitalt til systemerne. Dette vil adressere industriens tiltagende udfordringer med at håndtere store komponenter.

"At bruge en digital tvilling til optimering er ikke noget nyt inden for f.eks. fremstilling, men det er ikke set før i den skala, vores testsystemer kræver. Vi arbejder med meget store og komplekse systemer med belastninger og et moment, der bryder alle rekorder," forklarer Elif Ecem Bas.

Læs mere om vores digitale løsninger

Testbænke, der allerede er rustet til digitalisering

Projektet skal bruge sensorer, der er installeret på testbænken, samt digitale simuleringsmodeller for at skabe den digitale tvilling. Sensorerne er allerede implementeret på de testbænke, der er udviklet af R&D Test Systems, og mange af de digitale modeller er også klar, men det er nødvendigt at udvikle backbone-systemet for at oprette koblingen, hvilket er hele essensen i EUDP-projektet.

"Vi har allerede udviklet mange af modellerne, så med den digitale tvilling kan vi begynde at bruge disse modeller på testbænkene og lukke hullet mellem test og simulering," forklarer Elif Ecem Bas.

Reducering af testtiden med 20 %

Målet med DIGIT-BENCH-løsningen er at forbedre time-to-market for større og mere pålidelige vindmøller ved at reducere testtiden med 20 % ved hjælp af den digitale tvillingeteknologi. Det estimeres, at en sådan forbedring vil medføre en forøgelse på ~15 % af den strømgenererende kapacitet (~345 GW), der installeres i perioden mellem i dag og 2030 sammenlignet med den klimaneutrale NetZero[1]-baseline.

"Jeg er utrolig glad for, at vi har fået finansieringen på plads, fordi det betyder, at vi nu kan realisere den optimering og digitalisering, som vi ved er mulig. Vi [R&D Test Systems] er den rette partner til at levere denne løsning til industrien, fordi vi allerede kender vores testbænke. Vi vil nå dette mål i samarbejde med partnere fra AU," konkluderer Elif Ecem Bas.

Rammen for DIGIT-BENCH vil blive udviklet i fællesskab af R&D Test Systems A/S, Institut for Byggeri og Bygningsdesign samt Institut for Elektro- og Computerteknologi ved Aarhus Universitet og vil blive demonstreret på LORC's HALT-testbænk. Vestas vil være en del af projektets ekspertpanel.

Projektet har kickoff i marts 2023, og vil køre i de næste tre år.

[1] Net Zero by 2050 - A Roadmap for the Global Energy Sector, IEA, (October 2021).