home

discl. / ©, lid NVJ

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z


windenergie, windturbine

 

windenergie, windmolen, windturbine
Windenergie is een vorm van "groene stroom" (milieuvriendelijk opgewekte elektriciteit): de wind drukt tegen de rotorbladen (wieken) van de windmolen waardoor de as in een draaiende (roterende) beweging komt, die door een generator wordt omgezet in elektriciteit.
De windturbine zet de energie (blaaskracht) van de wind om in een draaiende beweging; belangrijke onderdelen zijn de rotorbladen en de as (draaias). De rotordiameter is iets meer dan tweemaal de rotorlengte. Overbrenging naar de generator gebeurt vaak via tandwielen e.d., maar kan ook op een meer directe manier (direct drive).
De generator zet de draaiende beweging om in elektriciteit (gelijkstroom).
De gondel is de kop van de windmolen (met windturbine en generator).
De mast is de staander waarop de gondel met de rotorbladen is geplaatst.
De windmolen is het geheel aan mast, draaias, rotorbladen/wieken, turbine en generator.
Veel windmolens bij elkaar wordt een windmolenpark of windpark genoemd.

Er zijn verschillende typen windmolens:
- Normale windmolens met een horizontale as, de meest voorkomende soort ("horizontal-axis wind turbine HAWT"). De stand van de kop van de windmolen is afhankelijk van de wind (de rotorbladen of wieken zijn op de wind gericht). Al eeuwen geleden ook in Nederland toegepast; de draaiende beweging werd bijvoorbeeld gebruikt voor het malen van meel en het persen van olie uit zaden. 
- Normale windmolens met een verticale as ("vertical-axis wind turbine VAWT"). Deze windmolens nemen veel minder ruimte in dan de "normale" windmolens met wieken. In een windmolenpark hebben ze minder hinder van elkaar. De installatie is gemakkelijker. De windrichting is onbelangrijk voor dit type molens. Wellicht is de levensduur langer omdat de krachten van de wind beter verdeeld worden over de gehele windmolen. (Ook de zogenoemde rotorzeilen op sommige schepen zijn in feite draaiende verticale cilinders, die voor energiebesparing zorgen en waardoor deze schepen voor een deel weer windschepen worden.)
- Een geheel ander type is de venturi-windmolen, op basis van het Venturi-effect. Bovenin een toren bevindt zich een constructie waardoor de wind geleid wordt naar een grote buis. Deze buis vernauwt zich waardoor de windsnelheid aanzienlijk toeneemt. In de buis bevinden zich kleine windturbines die energie opwekken.

Voordelen van windenergie en bepaalde typen windmolens
- Wind is een onuitputtelijke bron van energie. Net als zonne-energie maakt windenergie ons minder afhankelijk van leveranciers van olie en gas, vooral die uit politiek minder stabiele gebieden.
- Windenergie is schoon. Zij vervangt aanvoer en verbruik van fossiele brandstoffen en kernenergie. Er is geen water- en luchtverontreiniging; bijvoorbeeld geen uitstoot van fijnstof zoals bij kolen-, olie- en gascentrales en geen waterkoeling zoals bij kernenergie. Er is geen aanvoer en verbranding van houtachtige materialen (biomassa). De verontreinigingen bij de productie, aanleg e.d. van windmolens is in korte tijd "terugverdiend" omdat zij fossiele brandstoffen vervangt (3 tot 6 maanden?). Vrijwel de gehele windmolen kan worden gerecycled. Windenergie is duurzaam.
- Voordeel van windmolens met direct drive turbines ten opzichte van de molens met overbrenging via tandwielen e.d.: minder slijtage, minder storing, koeling met buitenlucht, minder onderhoud. Een molen met direct drive is als een enorme fietsdynamo waarbij alleen de wieken en de as van de molen bewegen. Kijk eens op Lagerwey wind.
- Voordelen van de werkelijke Venturi-windmolens zijn onder meer: (a) de rotorbladen van de kleine turbine, die zich in de vernauwing van de buis bevinden, kunnen veel kleiner zijn en (b) er kunnen meer kleine turbines achter elkaar worden geplaatst, waardoor de windkracht vrijwel volledig wordt benut (c) de ontwerpvrijheid voor de architect (bij een normale windmolen zijn de enorme rotorbladen beeldbepalend; een venturi-windmolen kan allerlei vormen aannemen).  

Nadelen van windenergie met normale windmolens
- Voornaamste nadeel van windenergie: bij windstilte wordt geen energie opgewekt. Zolang elektriciteit niet massaal goedkoop opgeslagen kan worden, zullen centrales op kolen/olie/gas stand-by moeten zijn. Wanneer onbenutte stroom gebruikt wordt voor bijvoorbeeld het oppompen van water in een enorm reservoir, kan deze "potentiële energie" weer in stroom worden omgezet in tijden van windstilte. Hiermee schep je een buffer en kan windenergie toch meer of minder continu elektriciteit leveren. Zonder een vorm van buffering heeft windenergie eigenlijk weinig nut. Het in werking of "afwachtend" houden van andere energiecentrales zorgt voor een enorme verlaging van de feitelijke besparing aan energie die windmolens leveren.
- Niet altijd kan de door de windmolens opgewekte energie aan het elektriciteitsnet worden geleverd, bijvoorbeeld bij omvangrijke productie van elektriciteit zonder (extra) vraag. Met dit probleem wordt wel rekening gehouden door het maximale vermogen van de windturbine al bijvoorbeeld bij windkracht 5 te laten plaatsvinden waardoor minder grote pieken in de productie van elektriciteit ontstaan. In zijn algemeenheid geldt echter: niet altijd zal het elektriciteitsnet de door windmolens en pv-panelen opgewekte energie kunnen doorgeven. Gewerkt wordt een een smart grid. Ook kan internationaal een oplossing gezocht worden zoals in Denemarken, dat een veel groter aandeel windenergie heeft dan Nederland: "Is er te veel wind, dan wordt stroom naar Noorwegen gestuurd en draaien de waterkrachtcentrales wat minder hard, of de stroom wordt verhandeld in Zweden.")
- Bij storm kan de snelheid van de rotorbladen te hoog worden; deze snelheid kan worden afgeremd. Voor onderhoud kunnen de bladen worden stilgezet.
- Er is behoorlijk wat weerstand tegen het plaatsen van windmolens. Op het land vindt men windmolens horizonvervuiling en hoort men het gezoef van de wieken. De steeds terugkerende en bewegende schaduw van de draaiende wieken wordt als zeer vervelend ervaren.  
- Vooral de molens met horizontale as zijn slecht voor vogels en vleermuizen. Daarmee wordt bij windmolenparken op zee wel enigszins rekening gehouden: vanwege de route van trekvogels mogen windmolens op zee mogen niet binnen 3 mijl uit de kust worden gebouwd (met uitzondering van de Maasvlakte), en verder zijn er artikel-20-gebieden ("gebieden waar de toegang verboden is uit oogpunt van natuurbescherming"). Een mogelijke locatie voor een windmolenpark dient altijd getoetst te worden aan de Vogel- en Habitatrichtlijnen en de Natuurbeschermingswet.
- Bij een enorme storm breekt nog wel eens een rotor af wat plaatsing op zee minder risicovol maakt.

Aspecten bij windenergie
- Hoge windmolens op zee of aan de kust profiteren meer van de wind dan minder hoge windmolens en windmolens verder landinwaarts. Molens op zee leveren dus meer energie, maar zijn aanzienlijk duurder. Kleine windmolens zijn relatief duurder dan zeer grote.
- Gezien de installatiekosten moet de bruikbare leeftijd, regelmatig gesteld op 20 jaar, eigenlijk omhoog.
- De vergoeding voor geleverde elektriciteit van windenergie is ooit gesteld op 0,07 euro/kW en een extra subsidie van 0,03 euro/kW (anders is een windmolen economisch niet haalbaar/aantrekkelijk).
- Windmolens met twee wieken zijn op de een of andere manier minder fraai dan met drie wieken. Bij een molen met twee of vier wieken kan bij sterke wind het wegvallen van de wind bij de "onderste" wiek stabilisatieproblemen geven (de wiek bevindt zich immers "achter" de staander terwijl de "bovenste" wiek zich op het hoogste punt bevindt).
- Voor lokaal of privé gebruik zijn er kleine windmolens, zowel met een horizontale als een verticale as.
- Vooral bij kleine windmolens wordt door de leveranciers de capaciteit vaak sterk overdreven; bij testrapporten wordt vaak uitgegaan van de meest gunstige omstandigheden.
- Het is jammer dat de innovatie bij windenergie betrekkelijk langzaam gaat (denk aan de enorme verscheidenheid en de sterke prijsdalingen bij zonne-energie).
- We moeten meer Nederlandse windmolens aanschaffen. De Denen en Duitsers doen dat beter: die kopen bijna uitsluitend windmolens van eigen bodem. Zo hou je de kennis, het vakmanschap én de innovatie in eigen hand.


een paar kenmerken van een windmolen; rotordiameter, rotorblad (wiek), draaias, ashoogte, mast:


een fors windmolenpark op zee:


windmolen met
direct drive, model l100, rotordiameter van 100 m, levert 2,5 megawatt (lagerwey):


de turbine met direct drive van het model l100 van lagerwey:


windturbines met een
verticale as nemen veel minder ruimte in dan de "normale" windmolens (kirklees):


windturbines met een verticale as leveren ca. 47 watt/m2 terwijl normale windturbines ca. 3 watt/m2 genereren (caltech;
klik op de afbeelding voor een youtube-filmpje):


principe van venturi-windmolens (sheerwind):


artists impression van venturi-windmolens in stedelijke omgeving (sheerwind):


enkele kleinere windturbines (dorp, stad & land):


Documentatie
- Kosten en baten windpark op land (van Pondera Consult)

- De mooie opbrengst van windmolen Amstelvogel in Ouderkerk aan den IJssel

- Resultaten van een aantal windturbines 2008-2012

- "Alles in de wind" van Jos Beurskens en Gijs van Kuik

- Meer voorbeelden van windmolens met een verticale as op Youtube 


Afb. o.m. Ingov, Dorp, Stad en Land, California Institute of Technology.


Zie ook Windpower Engineering & Development.

Eng. wind energy, windpower