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Rain Erosion Modelling of Offshore Floating Wind Turbine Blade Coatings for Fatigue Lifetime Prediction

Descrizione del progetto

Estendere la durata di vita delle turbine eoliche offshore

Con la crescita della produzione di energia eolica offshore, diventa necessario garantire l’efficienza dei componenti delle turbine eoliche in condizioni ambientali difficili. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto WINEROSI mira ad affrontare il problema dell’erosione dei rivestimenti causata dall’influenza di condizioni marine avverse, quali la pioggia e il particolato. Combinando esperimenti di laboratorio all’avanguardia con precise simulazioni numeriche, il progetto intende studiare l’accumulo di danni nel tempo e determinare la durata prevista dei rivestimenti. Grazie alla creazione di materiali di rivestimento autorigeneranti e di un quadro di simulazione computazionale, il progetto fornirà indicazioni utili per la valutazione dell’erosione e contribuirà allo sviluppo di sistemi tecnologici per l’energia eolica sostenibili e accessibili.

Obiettivo

Wind energy is a key pillar of the global transition to net-zero, with offshore floating wind turbines (OFWTs) offering vast untapped potential. However, OFWT blades are continuously exposed to rain, hail, and airborne particles, causing the protective coating erosion that reduces aerodynamic efficiency, accelerates structure failure, and increases maintenance costs. Addressing this challenge is essential for reliable and cost-effective wind energy production. This project will combine advanced characterisation tests with high-fidelity numerical modelling to predict fatigue lifetime of OFWT blade coatings under harsh marine conditions. Multiple and random droplet impact tests will be conducted to investigate the fatigue failure mechanisms of the novel self-healing polyurethane coating materials. State-of-the-art modelling only captures the elastic behaviour of the protective coating. A cutting-edge fluid-structure interaction framework, based on the Arbitrary Lagrangian-Eulerian-Lagrangian (ALE-L) method, will simulate repeated droplet-coating interactions. A refined viscoelastic-viscoplastic non-local fatigue damage constitutive model will be introduced for the coating phase and calibrated against physical experimental data. Chemical-diffusive controlled self-healing mechanisms will be developed to retrieve the mechanical properties once the coating is damaged. The comprehensive numerical model will be applied to quantify erosion damage growth and predict lifetime. Finally, a practical erosion assessment tool will be created by correlating damage rate with rainfall characteristics to inform operational decision-making systems. Project outcomes will directly support next-generation OFWT blade development by reducing design iterations, preventing premature failures, and lowering lifecycle costs. This work aligns with the United Nations Sustainable Development Goals (Climate Action) and the European Green Deal, advancing a scalable, climate-neutral energy future.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

QUEEN MARY UNIVERSITY OF LONDON
Contributo netto dell'UE
€ 276 187,92
Costo totale
Nessun dato