DARWIND BOUWT EERSTE EXEMPLAREN VAN 5 MW TURBINE (NL)
__________________________________________________________

ODE - Henk Daalder - Februari 2010

Darwind, fabrikant van windturbines, is in 2009 gekocht door het Chinese XEMC. Het ontwikkelteam blijft echter in Nederland actief. Het bedrijf heeft nog geen windturbine verkocht, maar wel het ontwerp van een 5 MW type afgerond. Er worden nu twee exemplaren gebouwd als 0-serie. Eén ervan komt op een Chinese tentoonstelling te staan, de andere wordt hier getest.

In november j.1. hield Darwind-directeur engineering Frank Strik, een verhaal voor KIVI-NIRIA, wat een interessante blik gaf in de techniek en de betrouwbaarheid van de nieuwe windturbine. Na het testen van de nul serie exemplaren komt de proefserie, en daarna pas de echte serie productie. Darwind beschikt al wel over testresultaten van dit type windturbine. Eén van de bedrijven waar Darwind uit voortgekomen is, heeft een ontwerp voor een 2 MW direct drive windturbine aan China verkocht. Daar zijn er 500 van gebouwd en die zijn nu in bedrijf. De data uit de besturingscomputers van die Chinese 2 MW windturbines worden nu benut door Darwind voor deze 5 Megawatter.

Darwind doet niet alles zelf, hoewel het bedrijf zich wel ziet als system integrator voor windturbines en ook complete windparken. Zo wordt de vermogens-elektronica gedaan door een partner, en ook de fundering en het op zee bouwen van een park wordt aan anderen overgelaten. Vooral dat laatste is per gebied verschillend. De kern van de activiteiten van Darwind is de generator, lager en hub waar de wieken aan zitten. De gondel is eigenlijk niet meer dan een hoekijzer dat op de bovenkant van de toren is gemonteerd en voorzien van kruimotoren.

Op het verticale deel van het hoekijzer (de gondel) zit de stator van de generator. Aan de buitenkant van die stator zitten de wikkelingen waar de warmte wordt ontwikkeld. De helft van de warmte wordt door natuurlijke convectie afgevoerd, de andere helft wordt van binnenuit gekoeld met lucht die door beide buizen bovenop de gondel worden aan- en afgevoerd.

De stator is een ring met een diameter van ca 5 meter. De binnenkant van de stator is een manshoge holte en loopt naar voren taps toe waar het ene hoofdlager zit. Op de buitenkant van het hoofdlager zit het draaiende deel van de molen, de rotor van de generator, met permanente magneten (120 polen), de hub en daarop de wieken. Omdat het hoofdlager hol is, is het draaiende gedeelte goed toegankelijk. Er is natuurlijk een soort pin om de turbine te blokkeren voor onderhoud.

Een luchtspleet van 8,5 mm
De rotor is een cilinder met aan de buitenkant de magneten die dicht langs de spoelen aan de binnenkant van de stator gaan. De luchtspleet tussen beide delen heeft een ontwerpbreedte van 8,5 mm. De stijfheid van het geheel moet ervoor zorgen dat die spleet breed genoeg blijft onder belasting en na vele jaren gebruik. De luchtspleet loopt door naar buiten, hetgeen bij een direct drive generator noodzakelijk is. Door deze opening zou het zoute zeelucht naar binnen kunnen dringen. Daarom werkt de hele windturbine van toren, gondel en generator op overdruk. Alleen bij deze spleet lekt er gecontroleerd lucht naar buiten. Daarbij wordt de van buiten aangezogen zeelucht ontzilt voordat de verse lucht de turbine binnenkomt. Deze lucht komt ook langs het warmste deel van de generator voordat het naar buiten gaat. In de winter kan dit helpen met het ijsvrij houden van het gebied tussen het vaste en draaiende deel.

Het lager
Het lager en de manier waarom het aan de gondel is bevestigd bepaalt of de luchtspleet voldoende breed blijft als de wieken belast worden. Doordat het lager een grote diameter heeft, is het stijf. Ter weerszijden van een middenflens zitten 2 rijen lagerrollen, in V vorm. Het lager wordt gekoeld en gesmeerd met olie.

De bladhoeken van de wieken worden versteld met een tandheugel aan de binnenkant van de bevestigingsring. De bladhoek verstelmotor grijpt daar op in, maar gebruikt natuurlijk maar een klein gedeelte van die rij tanden intensief. Er zijn echter meerdere bevestigingsplaatsen voor de verstelmotor. Als de tandheugel in de loop van de levensduur plaatselijk versleten raakt, kan de verstelmotor naar een andere positie verplaatst worden zonder dat de wieken geheel gedemonteerd hoeven worden om de hub te vervangen. Er is dus geen kraan nodig. Alles kan binnen in de permanent geconditioneerde gondel/hub ruimte gedaan worden.

Van 4 naar 5 MW
Oorspronkelijk was het de bedoeling dat het een 4 MW windturbine zou worden, maar Darwind is tot de conclusie gekomen, dat ze er ook 5 MW mee kunnen opwekken, door het toerental wat op te voeren. Bij 4 MW draait hij 14 omw/min bij een spanning van 2,4 kV en bij 5 MW draait hij 18 omw/min bij een spannning van 3 kV. Natuurlijk is de luchtsnelheid van de tips van de wieken dan hoger, waardoor ze sneller slijten, maar Darwind gaat ervan uit dat dit binnen de levensduur van 20 jaar geen problemen oplevert. Ook is er dan meer geluid, maar op zee is dat geen punt.

Vermogens elektronica in de voet van de toren
De stroom van de generator gaat rechtstreeks naar beneden. In de voet van de toren staat de vermogens-elektronica, die van
de variabele frequentie wisselspanning maakt met de gewenste netfrequentie. Daarna wordt het met een hoogspanningstransformator op de gewenste spanning gebracht voor de kabel naar het verzamelpunt. Vandaar vertrekt de hoofdkabel waarmee het hele park met de kust is verbonden. Als die kabel naar de kust bij calamiteiten niet beschikbaar is, kan de windturbine zijn stroom niet kwijt. Hij slaat dan niet helemaal af, maar gaat in 'overlevings mode'. Dat betekent dat hij langzaam draait en net genoeg energie opwekt om zijn overdruk te handhaven en wat er verder in de molen nodig is om de koel- en regelsystemen in bedrijf te houden. Het is nu afwachten of alle onderdelen van de nulserie goed passen en werken zoals bedacht. Frank Strik verwacht dat er ook in Nederland een fabriek komt, omdat Europa een belangrijke markt is, en omdat het voor een ontwikkelteam belangrijk is om dicht bij de productie te zijn, omdat de ontwikkelaars dan van de problemen in het productieproces kunnen leren. En daar meteen kunnen uitvinden hoe technische verbeteringen het beste geïmplementeerd kunnen worden.