Hvor ofte havarerer vindmøllevinger?

Det tal, der oftest citeres for vingers fejlrate, stammer fra et forsikringsselskab specialiseret i vedvarende energi, som i 2014 annoncerede en undersøgelse af sine egne skadesager og anslog 700.000 vinger i drift globalt og cirka 3.800 tilfælde af vingehavari om året, hver med omkostninger i størrelsesordenen 1 million USD (Modern Power Systems, september 2014). En fagfællebedømt oversigtsartikel om svigtmekanismer i vinger citerede stadig de samme tal i 2022 (Mishnaevsky, Materials, 2022).

Skønnet er et årti gammelt, hentet fra ét forsikringsselskabs skadesager, og flåden er siden vokset og gået over til længere vinger. Samme oversigtsartikel citerer en undersøgelse blandt servicevirksomheder, hvor forkanterosion og lyn var de hyppigst observerede skademekanismer, et mål for skader snarere end for vinger, der falder ned. Det brugbare tal er raten for én vingetype, én fabrik og én produktionsperiode, og den fastlægges ved at inspicere populationen.

Hvad forårsager vingehavari?

En vinge er en hul kompositbjælke: to sandwichskaller limet til steg, med bøjningslasten båret af bjælkeflanger af ensrettet glas- eller kulfiberlaminat, og det hele boltet til navet gennem inserts eller T-bolte i roden. Svigt koncentrerer sig ved tippen og forkanten, ved overgange som lagafslutninger og roden, og langs limfugerne (Mishnaevsky, 2022). De vigtigste årsager følger af den geometri.

Rod- og insertsvigt

Roden er en boltet samling, der bærer hele bøjningsmomentet. Insertsvigt, hvor inserts trækkes ud af laminatet, eller laminatet omkring dem revner, kan adskille en vinge i én hændelse; signaturen er et brud tæt på navet med vingen stort set intakt. Medvirkende faktorer er tabt eller aldrig indstillet boltforspænding, limhulrum omkring inserts, fugt ved rodfladen og udmattelsesrevner i rodovergangen.

Bjælkeflangesvigt og stegsvigt

Bjælkeflangesvigt er som regel et tryksvigt i sugesidens laminat, hvor en fiberfejlorientering, en lagafslutning eller en produktionsfejl har reduceret styrken under det, designet forudsatte. Når flangen svigter, mister tværsnittet sin stivhed, og vingen folder sammen; skaller og steg svigter så som følge, ikke som årsag, og en stegafbinding eller stegbuling ender på samme måde. Vingekollaps under ekstremlast er som regel buling, et panel eller tværsnit bliver ustabilt, før materialet når sin styrke, og oftere en følge end en årsag. Det udløsende brud findes ved at læse brudflader, ikke ved skadens omfang.

Bagkantsvigt og limfugesvigt

Bagkanten bærer kantvise laster gennem en lang limfuge, som er tyk, varierende i tykkelse og svær at inspicere inde i det smalle hulrum. Bagkantsvigt begynder typisk som en revne eller et hulrum i limfugen nær største korde, vokser under kantvis udmattelse og kan udvikle sig til en tværgående revne gennem skallen, ofte synlig på droneoptagelser længe før det bliver strukturelt.

Forkanterosion, der bliver til strukturel skade

Vindtunnelforsøg med et eroderet vingeprofil målte en modstandsstigning på 6 til 500 % fra let til svær erosion og anslog, at en modstandsstigning på 80 % fra relativt lille erosion kan koste omkring 5 % af den årlige energiproduktion, stigende mod 25 % ved svær erosion med huller, udslag og delaminering (Sareen, Sapre og Selig, Wind Energy, 2014). Når laminatet er blottet, trænger vand ind i limfugen og skallen, og skaden ophører med at være aerodynamisk; forkantbeskyttelse udskyder kun det punkt.

Lyn

Lyn er blandt de mest almindelige årsager til vingeskader og, når beskyttelsessystemet ikke leder strømmen, en årsag til strukturelt svigt. En undersøgelse af 304 tilfælde af direkte lynnedslag i vinger i USA fandt størstedelen af skaderne koncentreret ved tippen (Garolera et al., IEEE Transactions on Power Delivery, 2016). Systemet som bygget kontrolleres mod IEC 61400-24.

Transport- og installationsskader

Håndteringsskader fra oplagspladser, transport og løft er som regel lokale på skal og bagkant og repareres nogle gange på stedet uden at komme i journalen; det, der ikke findes, bliver et udgangspunkt for revner år senere. Vingehændelsen i maj 2024 ved Dogger Bank A blev offentligt oplyst at være begrænset til en enkelt vinge (SSE Renewables, 9. maj 2024) og senere tilskrevet en installationsfejl til søs af mølleproducenten (offshoreWIND.biz, 25. juli 2024); et andet vingehavari på samme site fulgte i slutningen af august 2024 (Fishing News, 5. september 2024).

Produktionsfejl: folder, tørre fibre og delaminering

Produktionsprocessen for en stor vinge er manuel dér, hvor det betyder noget: tørt fibermateriale lagt i hånden i en form, harpiks infunderet under vakuum, skaller og steg limet sammen. Folder ud af planet opstår, hvor tykke ensrettede stakke passerer en geometriændring eller en lagafslutning, og de reducerer trykstyrke og udmattelseslevetid, mest af alt i en bjælkeflange. Tørre fibre og porøsitet opstår, hvor harpiksfronten ikke når frem; delaminering og limhulrum, hvor lim mangler, er for tynd eller dårligt hærdet. Mølleproducenten tilskrev offentligt vingehavariet den 13. juli 2024 ved Vineyard Wind 1 en produktionsafvigelse, utilstrækkelig limning, som producenten udtalte, at dens kvalitetssikringsprogram burde have opdaget, og annoncerede geninspektion af omkring 150 vinger fra samme fabrik (Vineyard Gazette, 24. juli 2024).

Hvilke advarselstegn går forud for et vingehavari?

De fleste strukturelle svigt går forud af skader, der kunne have været set, hørt eller målt:

  • tværgående revner over bjælkeflangen, bagkantrevner, der vokser mellem inspektioner, og belægningsrevner i en linje langs bjælkeflangen
  • skader på lynreceptorer, eller en nedslagslog uden tilhørende inspektion
  • kantvise vibrationer, en ændret effektkurve, uforklarede pitchlaster eller rotorubalance i SCADA-data, herunder ubalance fra isopbygning
  • vand i roden, tab af boltforspænding og reparationer i loggen uden dokumenteret metode

Overvågningssystemer hjælper i forhold til, hvad de måler: Tilstandsovervågning af drivlinjen ser sjældent vingen; vingelastsensorer og strain gauges ved roden kan registrere egenfrekvensskiftet fra tab af stivhed, akustiske sensorer revnevækst, og ubalancedetektion masse- eller aerodynamisk ubalance; drone- eller indvendig crawlerinspektion kan finde selve fejlen. Vi sælger eller anbefaler ikke overvågningsprodukter; vores interesse er, hvilke data der findes i dagene før et havari.

Hvordan gennemføres en havariundersøgelse?

En havariundersøgelse rekonstruerer hændelsesforløbet ud fra dokumentationen og angiver, hvad den understøtter, hvad den peger på, og hvad den ikke kan fastslå. Det er formålet med en rodårsagsanalyse, som ejere og forsikringsselskaber kan handle på. Vingehavarier har som regel én udløsende årsag og flere medvirkende faktorer, og undersøgelsen adskiller dem fra hinanden og fra følgeskaden.

De første dage afgør, hvor meget der senere kan fastslås. Dokumentation, der skal sikres:

  • fotografier og dronevideo af vingen og nedfaldsområdet, før noget flyttes
  • SCADA-data omkring hændelsen: vind, rotorhastighed, pitch, effekt, alarmer og møllens tilstand
  • lynregistreringer og nedslagsloggen
  • inspektions-, reparations- og vedligeholdelsesjournaler for vingen og dens naboer
  • serienummer, fabrik, form, produktionsdato og eventuelle afvigelsesrapporter
  • den svigtede struktur, eller i det mindste brudfladerne, holdt tørre og uberørte

Fraktografi og laminattværsnit

Brudflader registrerer retning og svigttype: fiberbrud indikerer træk, knækbånd tryk, hackle-mønstre i harpiksen peger tilbage mod udgangspunktet, og rastlinjer i limen viser cyklisk vækst før det endelige brud. Tværsnit nær udgangspunktet viser fibervolumenandel, folder, porøsitet, tørre fibre, limtykkelse og hulrum, og de viser, sammenholdt med designgrundlaget og produktionsjournalerne, om vingen blev bygget som designet. Hvor producenten udfører laboratoriearbejdet, bør ejerens eller forsikringsselskabets ekspert være til stede, for det er dér, mekanismen fastlægges.

Lastdata og designgrundlaget

SCADA-registreringen ved tidsstemplet viser, om møllen var i drift, tomgang eller stoppet, ved hvilken vindhastighed og med hvilke alarmer. En vinge, der svigter godt inden for sit designområde, har et styrkeproblem, ikke et lastproblem; et svigt i en dokumenteret ekstremhændelse, eller i en reguleringstilstand designet ikke forudså, rejser spørgsmål om siteforhold, regulering og designlasttilfælde. Inspektionshistorikken betyder noget af samme grund: En fejl graderet kosmetisk tre år i træk er et fund i sig selv.

Enkeltstående hændelse eller seriefejl?

En enkeltstående hændelse afgøres som regel som én skadesag. En seriefejl er en eksponering på tværs af en flåde. Sondringen hviler på signaturen: samme placering, laminatdetalje, lastvej og produktionstrin, og som regel samme fabrik og produktionsvindue. Når den udløsende fejl er en, som processen frembringer, bør formodningen være, at vingepopulationer fra samme fabrik, samme formsæt og samme periode deler den, fordi de deler en proceshistorie.

Folder er det klareste eksempel. En folde forårsaget af lægningsmetoden over en bestemt lagafslutning, eller af formens geometri ved en overgang, vil sidde i hver vinge bygget på samme måde, indtil metoden ændres. At fastslå det kræver den havarerede vinges tværsnit, produktionsjournalerne og en inspektion af en stikprøve af populationen med en metode, der kan se fejlen: for en folde begravet i en bjælkeflange ultralydsprøvning frem for en visuel gennemgang.

Hvad har forsikringsselskaber, ejere og långivere brug for fra undersøgelsen?

Hver part har brug for det samme tekniske svar til en forskellig beslutning. Et forsikringsselskab skal vide, om årsagen er en, policen dækker, om en mangeludelukkelse finder anvendelse, og om der er regres mod producenten eller en installatør. En ejer skal vide, om de resterende vinger kan køre, og hvad garantipositionen er. En långiver har brug for en uafhængig teknisk position før genstart eller frigivelse af midler. Alle tre har brug for konklusioner med et angivet sikkerhedsniveau og en sammenfatning i almindeligt sprog, de kan handle på.

Producentens rodårsagsanalyse er som regel det første dokument på bordet, og den er skrevet af den part, hvis produkt svigtede. En uafhængig vingeekspert, der engageres tidligt, kan deltage i den tekniske undersøgelse, overvære laboratoriearbejdet og føre de tekniske drøftelser, mens dokumentationen stadig findes. I en forsikringssag eller en tvist er det forskellen mellem at acceptere en konklusion og at efterprøve den.

Ofte stillede spørgsmål

Hvor almindeligt er vingehavari?

Det oftest citerede skøn, offentliggjort af et forsikringsselskab specialiseret i vedvarende energi i 2014, satte det til omkring 3.800 hændelser om året på tværs af anslået 700.000 vinger. Det er et årti gammelt og hentet fra ét forsikringsselskabs skadesager, så det behandles bedst som en størrelsesorden.

Hvad er forskellen på vingeskade og vingehavari?

Skade er en fejl, der endnu ikke har ændret, hvordan vingen bærer last: erosion, belægningsrevner, en lynmærkning ved en receptor, en lille delaminering. Havari er tab af strukturel funktion: et bjælkeflangebrud, en åben bagkant, en rod der har sluppet, et vingekollaps.

Hvad er en seriefejl i vindmøllevinger?

En fejl, der stammer fra designet, materialerne eller produktionsprocessen og derfor findes i mere end én vinge, som regel på tværs af en fabrik og en produktionsperiode. Den fastslås ved at matche svigtsignaturen til den proces, der frembragte den, og inspicere en stikprøve af populationen.

Har vi brug for en uafhængig vingeekspert, hvis producenten allerede undersøger?

Producentens undersøgelse er nødvendig og sjældent tilstrækkelig. Dens forfattere har data, ingen andre har, og en kommerciel interesse i udfaldet. En uafhængig ekspert, der overværer laboratorieanalysen og gennemgår ræsonnementet, giver ejeren, forsikringsselskabet eller långiveren en konklusion, de kan stole på.

Sådan kan Apex Wind hjælpe

Vi er en uafhængig rådgivende ingeniørvirksomhed inden for vindmøllevinger med base i Danmark. Vi udfører havariundersøgelse og rodårsagsanalyse for forsikringsselskaber, taksatorer, ejere og långivere, fra den tekniske undersøgelse på stedet til vurderingen af seriefejl på tværs af flåden. Vi yder sagkyndig bistand i tvister, herunder deltagelse i producentens laboratorieanalyse og gennemgang af modpartens rodårsagsanalyse. Vi sælger hverken reparationer, hardware eller overvågningsprodukter og modtager ingen henvisningshonorarer. Er en vinge havareret, eller har du grund til at tro, at flere kan følge, så kontakt os tidligt, mens dokumentationen stadig findes.