Fieldlab Zephyros

‘De vragen komen overal vandaan, omdat men ons ziet als hét kennisnetwerk in offshore wind’

Geen onnodige stilstand meer en geen noodzaak tot on-site maintenance aan offshore windparken. Met die doelstelling ging Fieldlab Zephyros bijna vier jaar geleden van start. In verschillende deelprojecten en in een eigen living lab wordt gestaag aan de doelstellingen gewerkt. Een overzicht.

Fieldlab Zephyros is een initiatief van World Class Maintenance, opgestart samen met het Centre of Expertise Water & Energy (COE-WE) en ondersteund door de provincie Zeeland. Net als in de andere Fieldlabs van WCM werken industrie, onderwijs en kennisinstituten samen aan het ontwikkelen, testen en demonstreren van innovaties en het ontwikkelen van kennis en vaardigheden op het gebied van ‘Smart Maintenance’. De focus van Zephyros is inmiddels verbreed van alleen offshorewind naar offshore renewable energy.

Living lab de KAAP Sinds medio april van dit jaar beschikt Zephyros over een eigen praktijkomgeving in Test & Democentrum de KAAP op de Kenniswerf in Vlissingen. “Hier is volop ruimte om te leren en te experimenteren”, zegt Zephyros projectleider Ferry Visser. Het living lab is een compartiment van duizend vierkante meter, met een vrije hoogte van zeven meter, met twee roldeuren en met een bijbehorend kantoorgedeelte. Behalve WCM/Zephyros zelf, participeren Terra Drone (wanddiktemetingen), onderwijsinstellingen HZ en Scalda en Kennis- en Innovatiecentrum Maintenance Procesindustrie KIC-MPI in de KAAP.

Op zijn plek In de hal van de KAAP staat inmiddels een nacelle – de machinekamer bovenop de turbinemast - als leerobject. “De nacelle gaat ons helpen begrijpen met welke onderhoudstaken we allemaal te maken hebben en hoe we die kunnen automatiseren of robotiseren. We gaan nu eerst samen met het onderwijs het apparaat geschikt maken voor gebruik. Er moet een toegang gemaakt worden, want nu is de entree via de bovenkant.” Het idee is om de nacelle op een stuk van een mast te zetten zodat het toestel, net als in het echt, van onderen kan worden benaderd. Visser is content met alle hulp die hij kreeg; van de Prior-groep die de nacelle beschikbaar stelde, van logistiek dienstverlener Cobelfret die ruimte maakte voor het passeren van het benodigde speciaal transport en van een gepensioneerde turbinemonteur die met de nacelle werkte. “En van de Rijksoverheid met een financiële bijdrage uit het compensatiepakket voor het niet doorgaan van de marinierskazerne in Zeeland. Begin mei kwam staatssecretaris Knops, samen met de verantwoordelijke gedeputeerde, de burgemeester en enkele wethouders polshoogte nemen. Men was onder de indruk van wat we hier doen.”

AIRTuB Een van de lopende onderzoeksprojecten binnen Zephyros is AIRTuB, dat staat voor Automatische Inspectie en Reparatie van TurbineBladen. Turbines ervaren namelijk voortdurend bladschade. Inspectie en reparatie vragen nu om manuele inzet met schepen en monteurs die met ‘rope access’ hun werk uitvoeren. Daarvoor zijn te weinig vakkrachten beschikbaar en het is potentieel onveilig werk, zegt Visser. Bovendien leidt bladschade aantoonbaar tot aerodynamische verliezen en dus een lagere energieopbrengst en tot reparatie en kostbare downtime. “Dus hebben we autonome inspectie en early repair nodig.” De partners in AIRTuB werken onder meer aan geautomatiseerde inspectie- en reparatiemethodes met crawlers en drones in combinatie met reparatiemodules en inspectietechnieken als ultrasoon. De overheid ondersteunt AIRTuB met een financiële bijdrage van drie miljoen euro.

In het living lab ligt ten behoeve van AIRTuB inmiddels ook een turbineblad. Het blad lag eerder op het buitenterrein van ROC Scalda. Dat was geen ideale situatie om nieuwe toepassingen te ontwikkelen en te testen, zegt Visser.

Hij verwacht dat het living lab voor een impuls gaat zorgen. “In de afgesloten ruimte van het living lab zijn de mogelijkheden om te experimenteren beter.”

Automatisering nodig Standaard drones oefenen te weinig krachten uit om op een turbineblad werkzaamheden te kunnen verrichten. Saxion Hogeschool ontwikkelt in het aan AIRTuB gelieerde MARS4Earth-project een autonome en modulaire luchtmanipulator die fysiek op een veilige, autonome, efficiënte en kosteneffectieve manier met de buitenomgeving werkt. Er zijn al drones ontwikkeld die significante krachten uitoefenen in alle richtingen. De volgende stap is een modulaire manipulator. Een ander aspect is om de vliegende robots te voorzien van intelligentie, zodat ze zelfstandig de windturbine kunnen lokaliseren en identificeren.

Composietreparaties AIRTuB-deelnemer Hogeschool Inholland richt zich met het FIXAR-project op composietreparaties voor toepassing in windenergie en luchtvaart. Studenten ontwikkelden al prototypes van crawlers die zelfstandig composietreparaties kunnen uitvoeren. FIXAR neemt ook toepassingen met virtual en augmented reality mee in de ontwikkelingen, als mogelijk extra hulpmiddel. VR en AR maken het mogelijk dat een operator op afstand kan meekijken met de robot en bijvoorbeeld ín het materiaal kan kijken dankzij de hololens op de robot.

Nacelle Robotics  Het Zephyros-team benutte het afgelopen coronajaar om enkele nieuwe projecten vorm te geven. Twee daarvan zijn op dit moment redelijk concreet. Nacelle Robotics richt zich op het robotiseren van onderhoudstaken in de machinekamer van de turbine. “Neem het wisselen van de olie. Dat gebeurt nu handmatig standaard eenmaal per jaar. Het gaat om honderden liters olie. Olie bestaat uit een drager en uit additieven. Die laatste verbruik je. Met tribologie-experts willen we onderzoeken of we de werking van de additieven kunnen monitoren tijdens het gebruik en of we vervolgens op het juiste moment die additieven weer gerobotiseerd op peil kunnen brengen. Maar we kijken ook naar het optimaliseren van onderhoud als het natrekken van bouten en het controleren van remschoenen, en naar sensoren voor inspectietaken.”

In ons eigen living lab is volop ruimte om te leren en te experimenteren

Reparatiemodule Een nieuw project is een vervolg op AIRTuB, waarbij het team de mogelijkheden onderzoekt van een reparatiemodule voor de robot die geautomatiseerd schade in kaart brengt én repareert. “En daarna is het de vraag in of we één robot nodig hebben per turbine, of één voor een heel windpark, of meerdere. Uiteindelijk is het doel om in 2029 een marktrijp product te hebben voor het geautomatiseerd inspecteren en repareren van windturbinebladen.” AIRTuB 2 moet begin volgend jaar starten.

Van alle kanten Fieldlab Zephyros is inmiddels een bekende en belangrijke speler in de wereld van offshore renewable energy. Visser leidt dat af uit het feit dat hij ‘van alle kanten wordt benaderd’. “We zijn – samen met ROC Scalda – bijvoorbeeld betrokken geraakt bij het EU-project T-Shore, dat zich richt op het verder ontwikkelen van het technisch beroepsonderwijs voor offshore wind. Wij zijn benaderd vanwege onze kennis over het samenwerken tussen bedrijven en onderwijsinstellingen en ons netwerk op dat gebied.” Zephyros is ook betrokken geraakt bij een project van U-Twente dat zich bezighoudt met design for maintenance in offshore wind en een project in noord Nederland over draadloze communicatie op zee. “De vragen komen overal vandaan, omdat men ons ziet als hét kennisnetwerk in offshore wind. Maar we kunnen niet alles aanpakken. Voor de zomervakantie was er nog een workshop Bladonderhoud in het living lab in de KAAP. Het tweede jaarevent van AIRTuB 1 vond plaats in september. Het TKI Wind op Zee greep het jaarevent aan voor zijn eerste uitzending op locatie. In de herfst moet nog een matchmaking-event plaatsvinden om nieuwe ideeën rondom smart maintenance in offshore wind te verzamelen. “Uiteindelijk willen we met Zephyros doorgroeien van een los-vast netwerk naar een samenhangende community met meer interactie. Het living lab in De KAAP is daarvoor een mooie thuisbasis. Met een hechte community versterken we niet alleen Fieldlab Zephyros; we dragen ook bij aan de kennisinfrastructuur van de provincie Zeeland en aan een succesvolle energietransitie.”