Regen, storm en hagel in combinatie met de enorme snelheden waarmee windmolens op zee draaien, veroorzaken soms flink wat schade aan de bladen. Om niet na elke fikse bui onderhoudsmonteurs buitengaats te moeten sturen voor inspectie en reparatie, wordt over een innovatieve oplossing nagedacht. In het project AIRTUB werken studenten, onderzoekers en bedrijven samen aan een slimme drone. Zo’n onbemand luchtvaartuig kan tijd en geld besparen en voorkomt dat windmolens onnodig stil komen te staan.

Technologie-innovator Jos Gunsing is verbonden aan het project AIRTuB, Automated Inspection and Repair of Turbine Blades. Hij staat voor de taak de - zoals hij het zelf noemt ‘multidisciplinaire spraakverwarring’ te ontrafelen en grip te houden op het onderzoeks- en ontwikkelproces. Partijen bijeenhouden is een uitdaging waar Jos Gunsing al eerder mee te maken heeft gehad bij Avans Hogeschool. Daar vormde hij als lector robotica en mechatronica de spil in verschillende ontwerp- en ontwikkelprocessen. De Toren van Babel is niet voor niets het beeldmerk van zijn bedrijf MaromeTech. De HZ University of Applied Sciences (HZ), een van de partners van AIRTuB, betrekt Jos in dit project vanwege zijn expertise. ,,Ook in dit project werken studenten van mbo en hbo, bedrijven, kennisinstellingen en docent-onderzoekers samen. Daarnaast breng ik roboticakennis mee, evenals een groot multidisciplinair netwerk. Al die disciplines bij elkaar brengen en bij elkaar houden, dat doe ik graag.’’

Slimme drone
Bij robotisering denken veel mensen aan zo’n zwierig mannetje met van die schattige grote ogen. In AIRTuB krijgt robotica een heel andere betekenis. Daar speelt een slimme drone de hoofdrol. Een onbemand luchtvaartuig vol sensoren dat de bladen van windmolens inspecteert en ter plekke de schade repareert. Zo’n drone voorkomt dat in de toekomst monteurs windmolens op zee moeten beklimmen en bespaart kostbare demontages. ,,Het ultieme doel is nul onderhoud op zee’’, zegt Jos Gunsing. ,,Het ideaalbeeld is dat we windmolens op zee neerzetten en er daarna uit de buurt blijven. Misschien een keer wat vernieuwen of vervangen, verder willen we daar geen mensen. Ook willen we dat eenmaal beschadigde windmolens minder lang stil blijven staan. Maar zo ver zijn we nog lang niet.’’

Schade aan windturbinebladen
Studenten van de HZ ontwikkelen samen met de andere betrokkenen in het project de drone. Ze maken het luchtvaartuig geschikt om sensoren mee te nemen die de schade aan de windturbinebladen meten. ,,Die bladen hebben nogal wat te lijden’’, zegt Jos. ,,De tip draait met 250-300 km per uur rond. Als daar regen of hagel tegenaan ketst, kan dat flink wat schade opleveren, regen en wind leveren sowieso erosieschade op. De bedoeling is dat we met 3D camera’s op de drone gaan kijken hoe groot en hoe diep de defecten zijn. Daarnaast gaan we met andere technieken net onder het oppervlak van het blad inspecteren. Dat is nodig, want vooral hagelstenen veroorzaken schade onder het oppervlak, met als gevolg dat diepere lagen van glasvezel en kunststof loslaten. Eigenlijk moet je dat tijdig ontdekken, zodat je via gepland onderhoud kunt repareren. Dat soort ingewikkelde zaken zien we voorlopig nog niet gerobotiseerd.’’



Ontdekkingsreis voor studenten
Ontwikkelen van nieuwe, innovatieve technieken is niet in stapjes van A naar B lopen om uit te komen bij de oplossing. Om er grip op te krijgen is het zoeken naar ‘haakjes’ waaraan het project kan worden opgehangen. Jos begeleidt samen met de docent-onderzoekers de studenten in dit proces en probeert ze ervaringen mee te geven in de hoop dat ze daar hun voordeel mee kunnen doen. ,,Ik wil ze leren zelf na te denken over keuzes en ze leren die keuzes te verdedigen. In de verte heb je een idee, maar welke problemen je in welke volgorde moet gaan oplossen ligt niet vast. Daar moet je met zijn allen over nadenken. Geen van de mensen die bij dit project betrokken is, heeft dit probleem al eens opgelost. Sterker nog niemand in Nederland en ook niet daarbuiten. Je bent samen op ontdekkingsreis. AIRTuB is een innovatief project. Elke techniek afzonderlijk is misschien niet nieuw, maar wel in combinatie met een drone die we willen besturen op afstand en dit kunstje willen laten uitvoeren.’’

Oplossen van de puzzel
Twee groepen studenten van de HZ en een van ROC Scalda zijn begonnen met het zoeken naar de oplossing voor de puzzel. De laatste groep is begonnen met een installatie die een gebruikt Nedwind-turbineblad kan vervoeren en kan roteren onder verschillende posities. Dit blad gaat dienst doen als testopstelling voor onder andere het landen van de drone. De HZ studenten concentreren zich op andere concepten. Zij buigen zich over beweging en fixeren van de drone op het blad en houden zich bezig met navigatie en tracking met een crawler, een unit die ervoor zorgt dat de drone over het blad kruipt, beweegt, stapt. ,,Hoe precies dat weten we nog niet. Een uitdaging is het routevast houden van de drone op het turbineblad.’’

 

Knappe koppen
Niet alleen de studenten zitten met lastige vragen. Ook de betrokken partijen (World Class Maintenance, Drones For Work, Qlayers, Dutch TeraHertz, WMC, ECN-TNO, DCMC, NLR, TU Delft, Saxion, HZ, Inholland, Hanzehogeschool, Stork, Demcon, Eneco, LM Wind Power) buigen het hoofd over opgaven. Binnenkort komt de hele club bijeen. Jos neemt deel namens de HZ. ,,Om de drone zinvol te laten zijn, moet duidelijk zijn wat voor soort defecten aan windturbinebladen kunnen ontstaan, met welke afmetingen en wat de imact is. Daar hopen we binnenkort een antwoord op te krijgen. De vervolgvraag is dan: hoe groot en hoe zwaar zijn de sensoren die de defecten kunnen zien, zowel aan het oppervlak als daaronder. Hoeveel energie gebruiken ze. Zijn die sensoren te groot en te zwaar om met een drone op te pakken, dan moeten we ze verder ontwikkelen. Als ze klein en licht zijn en weinig energie gebruiken, kunnen we ze snel gaan inbouwen.’’

Duizenden bladen in gebruik
Voor het AIRTuB-project zijn de windturbinebladen een gegeven. Ettelijke duizenden windmolens staan al op zee te draaien. Dat geldt ook voor de materialen die nu worden gebruikt. Jos: ,,Het liefst zou je wijzigingen willen op zo’n blad, zeker op nieuwe bladen. Om te navigeren zou je er bijvoorbeeld een raster op willen printen zodat je met een drone makkelijker kunt herkennen waar op het blad je bent. Voorlopig moeten we het doen met wat we hebben.’’
Op dit moment werkt een tweede ronde studenten aan de verschillende opdrachten. ,,Over twee jaar moeten we met een prototype drone op de proppen komen. Daarna hebben we nog een tot anderhalf jaar over om te testen. Dat lijkt nog ver weg, maar de tijd vliegt.’’

Project AIRTuB (Automated Inspection en Repair of Turbine Blades) valt onder Fieldlab Zephyros dat streeft naar zero downtime en zero on-site maintenance. Het idee voor het project komt van het Centre of Expertise Water & Energy (CoE W&E), waar HZ deel van uitmaakt. In september 2019 is het project officieel gelanceerd. Provincie Zeeland en RvO steunen dit project.