Sébastien Le Fouest met de proefturbine (afb: Alain Herzog/EPFL)
Windturbines hebben, meestal, drie min of meer verticale wieken rond een horizontale as. Verticale turbines hebben een as loodrecht op de horizon. Die laatste molens hebben een aantal voordelen: ze hoeven zich niet te richten op de windrichting, de dynamo kan onder gemonteerd worden, ze zouden minder ruimte innemen, minder dodelijk zijn voor vogels en vleermuizen en minder geluid maken.
Groot nadeel is dat de bladen grote wisselende krachten te verduren krijgen die bij bepaalde windkrachten de opbrengst nadelig kan beïnvloeden. Bovendien zouden die bladen het relatief snel voor gezien houden. Nu schijnen onderzoekersters van het EPFL in Zwitserland daar een oplossing voor gevonden te hebben waardoor de ongewenste trillingen in de bladen met 77% worden verminderd en hun opbrengst verdrievoudigt.<!–more–
Hernieuwbare energie is een mooi streven, maar heeft zo zijn nadelen. Zo leveren waterkracht en zonne-energie ’s winters minder stroom. Wind heeft daar geen last van, maar dat betekent meer windmolens en dat geeft weer andere problemen. Onderzoekersters van het EPFL denken dat verticale windturbines een betere oplossing zijn dan horizontale (de meest voorkomende) vanwege de zeer duidelijke voordelen. Maar dat grote nadeel dan, die zogeheten dynamische overtrek die de opbrengst vermindert en leidt tot relatief snelle breuk van de rotorbladen? Daaraan valt wat te doen, stelden onderzoekersters rond Karen Mulleners.
Die dynamische overtrek treedt op als de luchtbeweging en -snelheid zo veranderen dat de luchtstroming niet meer de kromming van de bladen volgt. Daardoor ontstaat een soort trek (zog) door wervels en turbulentie achter de bladen. Bij windturbines doet zich dat voor als de hoek tussen de windrichting en het rotorblad te groot wordt. Dat gebeurt bij verticale turbines als de windsnelheid een bepaalde grens overschrijdt, zegt het persbericht.
Beweegbare rotorbladen
Karen Mulleners en haar collega Sébastien Le Fouest bedachten dat het probleem aanzienlijk verminderd kan worden door de rotorbladen te beweegbaar te maken, waardoor ze voortdurend de optimale stand ten opzichte van de windrichting hebben. “Als we de rotorbladen uitrusten met motortjes kun je die richting aanpassen (aan de windrichting; as)”, zegt hoofdauteur Le Fouest.
Om erachter te komen hoe dat in zijn werk hoort te gaan bouwden ze een (kleine) verticale windturbine met een enkel rotorblad en rustten die uit met sensoren om in de windtunnel de opbrengst te meten afhankelijk van de oriëntatie van het rotorblad. Zo konden ze de ideale ‘winddans’ (zoals Le Fouest die dynamiek noemt) van het blad bepalen. Dat bleek beter en sneller te werken dan het een rekenmodel te laten voorspellen, stellen de twee onderzoekersters.
Met behulp van een zogeheten genetisch algoritme, een ki-term, rekenden ze allerlei windomstandigheden door om een optimum te krijgen van hoogste opbrengst en levensduur van de rotor(bladen). Door die aanpassingen zou de opbrengst met 200% kunnen toenemen (verdrievoudigen).
Of dat ook in het echt zo is zal eerst zo’n verticale windturbine op reële schaal moeten worden gebouwd en getest.
Le Fouest: “Volgens onze berekeningen komen de levensduur en de opbrengst zeer waarschijnlijk ten minste op het niveau van de conventionele windmolens.” Er is al geld en er zijn al contacten met een Zwitsers bedrijf op die praktijkproef mogelijk te maken.
Bron: Alpha Galileo