Actuele ontwikkelingen

Om kostendalingen te bereiken wordt ondermeer gewerkt aan het terugdringen van het aantal componenten in een windturbine. Direct aangedreven generatoren, waarbij de tandwielkast komt te vervallen, lijken een aantrekkelijke optie. Enercon, een Duitse turbinebouwer is hier een eind mee gevorderd. De voormalige Nederlandse fabrikant Lagerwey heeft dit ‘direct drive’ idee nog verder uitgewerkt en leverde een windturbine waarin zowel de rotorbladen als de generator op dezelfde plaats zijn gelagerd. Daarmee zijn ook de hoofdas en de gondel overbodig geworden. Figuur 9 toont de opbouw van deze machine. De rotorbladen van deze driebladige turbine zijn individueel verstelbaar door middel van kleine elektromotoren.

Verbeteren materialen voor constructie

Ook wordt gezocht naar nieuwe, goedkopere, materialen voor constructie van de wieken en de mast. Kunststoffen en moderne composietmaterialen bieden in meer dan één opzicht een aantrekkelijk perspectief. Hiermee kunnen flexibele wieken en masten worden gebouwd, die minder gevoelig zijn voor de aanzienlijke windbelastingsvariaties. ‘Flexibele windturbines’ zijn al gerealiseerd in de kleinere vermogensklassen (tot 250 kW). Voor grotere systemen moeten nog oplossingen gevonden worden voor de inwerking van de zwaartekracht op de rotorbladen, die onbalans kan veroorzaken. Een groot voordeel van dergelijke materialen is ook dat de toenemende druk op de staalmarkt wordt gepareerd, en dat recyclebare materialen gebruikt kunnen worden, wat de duurzaamheid van windenergie met een enorme materiaalvraag in het vooruitzicht, verder vergroot.

Offshore

In de offshore windtechnologie staan ons beslist nog belangrijke ontwikkelingen te wachten. Windsnelheden zijn op zee gemiddeld hoger dan op land, wat drukkend werkt op de kostprijs van de opgewekte elektriciteit. Waar het rendement (percentage van het maximaal vermogen dat gerealiseerd wordt) van moderne windmolens op land rond de 25% ligt, kan dit op zee stijgen tot zo’n 40%. In Denemarken, Zweden, Ierland en Engeland zijn al diverse off-shore windparken operationeel. Bouwen op zee en constructies die de stormen en beukende golven kunnen weerstaan, vraagt speciale deskundigheid en ervaring, maar is niet nieuw. Het leergeld dat betaald is aan de (inmiddels opgeloste) problemen bij een Deens windpark (Horns Rev) heeft nuttige informatie opgeleverd voor nieuwe windparken. Plaatsingskosten zijn momenteel evenwel nog hoog, en ook zal nog ontwikkeling plaatsvinden om de gevoeligheid van gebruikte materialen voor de corrosieve omstandigheden en het noodzakelijk onderhoud tot een minimum te beperken. Met haar aanzienlijke expertise, internationaal opererende bedrijven en vooraanstaande kennisinstituten kan Nederland hier een belangrijke rol in gaan vervullen.

Meteorologische voorspellingen

Verder zijn ontwikkelingen te verwachten om de elektriciteitsopbrengst van windmolenparken op basis van meteorologische gegevens beter te voorspellen. Dit geeft mogelijkheden om te anticiperen op windvariaties door andere elektriciteitsopwekkingssystemen tijdig in of uit te schakelen. Daarmee kan het maximale aandeel van windenergie in het elektriciteitsnet verder vergroot worden, zonder dat dit speciale, kostbare voorzieningen vergt.

Hoewel de belangrijke wereldwijde ontwikkelingen zich afspelen met de grote windturbines op zee en op het land, wordt ook gezocht naar mogelijkheden om windenergie in de bebouwde omgeving te gaan gebruiken. Hierbij wordt vooral gekeken naar systemen met een verticale as. Deze systemen zijn kleiner en in principe dus duurder per kWh, maar er wordt gezocht naar slimme oplossingen, bijvoorbeeld door gebouwen te gebruiken om wind te vangen, en via een ‘trechter’ door te geven aan de windturbines. Ook kan windenergie direct gebruikt worden om bijvoorbeeld ventilatiesystemen aan te drijven, zonder dat er eerst elektriciteit hoeft te worden opgewekt.

Verder wordt er gezocht naar compleet nieuwe ontwerpen. De windkracht stijgt met de hoogte, en aan de TU Delft wordt momenteel door de groep van Wubbo Ockels gewerkt aan de zogenaamde laddermolen die op zeer grote hoogte de continue, harde wind moet gaan oogsten.

EWICON

Een andere ontwikkeling is die van een wind‘turbine’ zonder bewegende delen. In deze Wageningse vinding, de EWICON (Elektrostatische WIndenergie CONvertor, worden elektrisch geladen waterdruppeltjes verneveld in het turbulente windveld. De hiermee ontstane veldfluctuaties worden door een grote stalen ring direct omgezet in elektriciteit, zonder dat hier een generator voor nodig is. Samen met de TU Delft wordt dit principe nader onderzocht.