Fraai vormgegeven windturbine

Kleinere windmolens zouden weleens de volgende revolutie in groene stroom kunnen zijn, denkt  Joe Doucet. Zijn in Seattle gevestigde bedrijf ontwikkelde de Airiva-windturbine, een systeem dat in de bebouwde omgeving niet zou misstaan. Waarom de nadruk leggen op functionaliteit als ze ook mooi kunnen zijn, vindt ontwerper Doucet. Het mag gezegd: zijn ‘windmolenmuur’ oogt fraai, is bijzonder stil en levert volgens de producent aardig wat stroom op. De Airiva-windturbine is opgebouwd uit verticale asturbines. Het systeem is modulair en bestaat uit een standaarddeel met acht turbines, dat met steeds vier extra turbines kan worden uitgebreid. Het standaarddeel heeft een geschatte jaaropbrengst van 2200 kWh. Met een afmeting van 4,2 meter breed en 2,1 meter hoog denkt Doucet aan toepassingen op onder meer daken van kantoorgebouwen.
‘Het ziet er erg revolutionair en innovatief uit, maar deze techniek van energieconversie-elementen, is al lang bekend en vaak toegepast,’ vertelt emeritus hoogleraar windenergie Gerard Van Bussel. ‘Dergelijke molens werken op basis van het weerstandsprincipe. De holle kant vangt meer wind dan de bolle kant, waardoor de holle kant naar achter wordt gedrukt en de bolle kant naar voren. Het voordeel van  deze oplossing is de stille werking. Dat komt omdat de bladen langzamer draaien dan de windsnelheid. De twist die Airiva in het ontwerp van de turbines heeft aangebracht, is vooral bedoeld om ze er wat aardiger te laten uitzien, maar de vormgeving helpt ook om de aandrijfkracht wat constanter te maken. Wel moeten  ze hoog staan om veel wind te vangen. En dat is het probleem. Het rendement van dit type urban windmills is namelijk minder dan de helft van een gewone windmolen. Ik schat de vermogenscoëfficiënt van deze Airiva op maximaal 0,2. Ter vergelijking: bij een grote windturbine ligt die tussen de 0,45 en O,50. De windsnelheid neemt sterk toe op grotere hoogte. Dat kan zomaar de helft schelen. Elke 2 procent hogere windsnelheid leidt tot 6 procent meer productie. Moderne windturbines worden niet voor niets almaar hoger.’

Boven op een hoog flatgebouw waait het hard en zouden ze volgens Van Bussel veel meer kunnen opleveren. Maar dan moeten ze wel midden op de flat staan, adviseert hij, en op voldoende hoogte boven het dak. Dan nog is daar dat andere probleem: het gewicht. De constructie van het dak moet er wél op berekend zijn. Dat zal niet bij alle daken het geval zijn. Bij nieuwbouw moet met die extra belasting al rekening worden gehouden en ook het aanpassen van een bestaande dakconstructie zal de investering fors omhoog jagen.

Windboom met 36 blaadjes

Bladen, of in dit geval blaadjes, die rond een verticale as draaien komen we ook tegen in de Aeroleaf. Een boom met veelkleurige kleine turbines als blaadjes. ‘Ook de Aeroleaf is een bestaand idee, maar dan in een ander jasje,’ zegt Van Bussel. ‘Een vergelijkbaar concept heb ik tien jaar geleden al gezien in Engeland bij een supermarkt. Ik ben ze verder nooit meer tegengekomen. Kennelijk was het niet zo’n succes.’ 
Daar denkt Luc Eric Krief, ceo van het Franse bedrijf New World Wind, anders over. De windbomen zijn volgens Krief eenvoudig te installeren. Ze hoeven niet te worden aangesloten op het stroomnetwerk, maar geven de elektriciteit rechtstreeks aan het gebouw, dankzij een ingebouwde microgenerator. Door hun kleine omvang van 5 tot 10 meter hoog, zijn ze zeer geschikt voor de gebouwde omgeving. De kleur van de bladeren is zelf te kiezen.
Aeroleafs zijn stil, maar voor de opbrengst hoeven deze bomen niet geplant te worden. De huidige versie van de Aeroleaf heeft een vermogen van zo’n 300 watt. Het bedrijf biedt ook een hybrideversie aan die is uitgerust met een zonnepaneel, dat levert 36 watt extra vermogen op. Binnenkort, zo belooft het bedrijf, komt er een geüpdatete versie die drie keer zoveel energie kan opwekken. Een volledige boom met 36 turbinebladeren zou jaarrond zo’n 1800 kWh kunnen opwekken, genoeg om een huishouden van stroom te voorzien. New World wind heeft inmiddels zo’n 150 windbomen verkocht. Met name aan bedrijven en overheden. Voor particulieren is de aanschafprijs van enkele tienduizenden euro’s wat veelgevraagd. Van Bussel: ‘En dan komt het onderhoud er ook nog bij. Dat zou nog wel eens best tegen kunnen vallen als je hem in je tuin hebt geplant. Dit soort systemen zijn vooral ludiek.’ 

Muur van windmolens

Ronduit indrukwekkend oogt een torenhoog drijvend windpark dat het Noorse bedrijf Wind Catching Systems heeft ontwikkeld. Bij de Windcatcher zijn de traditionele, grote turbines vervangen door meerdere kleine windturbines van 1 MW.  Volgens de Noorse onderneming kunnen de turbines 2,5 keer meer energie per vierkante meter windstroom opvangen dan een standaard turbineontwerp met drie rotorbladen. Het is een modulair systeem dat afhankelijk van de energiebehoefte kan worden opgeschaald of verkleind. Elke unit is aangesloten op een centraal onderstation, dat de elektriciteit vervolgens naar het elektriciteitsnet transporteert. Het kolossale cluster van windturbines ziet eruit als een zwevende muur en moet de kosten van drijvende windenergie terugbrengen tot 40 - 60 euro per MWh.
Van Bussel: ‘Dit is wel een erg extreme vorm van multiwindturbine-configuratie. En ik geloof er niets van dat deze configuratie meer opbrengt. Overigens is ook dit idee niet nieuw. Onze Nederlandse pionier Henk Lagerweij heeft dit vroeger al gedaan, eerst met de -Lagerwey Twin, een T-constructie met wieken aan beide uiteinden van de ‘T’. Weer later bedacht Lagerweij de Sixmaster, een soort kerstboom, een conische toren met drie zijarmen met op de uiteinden de wieken. Die heeft enige jaren op de Maasvlakte gedraaid. Ik weet het niet zeker, maar ik denk dat je dit type molens niet meer ziet vanwege de grote onderhoudsbehoefte. -
Bij deze Wind Catching van het Noorse bedrijf praat je over onderhoud in het kwadraat. Je hebt namelijk veel meer componenten en die moeten allemaal worden onderhouden. Een voordeel is dat het geen ramp is als er een stuk of drie molens uitvallen, want de rest draait door. Maar voor het onderhoud moet je wel iedere keer op zijn minst  een flink deel van zo’n windcatcher uitschakelen en dat tikt wél aan, want een molen die niet draait  levert niets op. Ik verwacht dan ook niet dat dit een succesverhaal wordt. Ik zou zeggen, bouw een paar flinke windturbines van 15MW op zee. Dan is de opbrengst vergelijkbaar en is de business case niet zo risicovol.’ 

Tulp om je fiets op te laden

Dicht bij huis, in Middelburg, is eerder dit jaar een kleine windturbine geplaatst die niet alleen groene energie opwekt, maar ook direct kan worden gebruikt als oplaadpunt voor de elektrische fiets. De turbine is voorzien van een stopcontact (2 x 600 watt) waarmee het mogelijk is om bijvoorbeeld je elektrische fiets, of je telefoon op te laden. Flower Turbine is een van oorsprong Amerikaans bedrijf met het hoofdkantoor in Rotterdam. De turbines zijn er in drie formaten: met bladen van 1, 2 en 5 meter. De grootste variant is maximaal 7 meter hoog. Ook de Flower Turbine is een verticale turbine. De bladen staan rechtop, als een gesloten tulp. Omdat de bladen om hun as draaien, en niet als een propeller, is het aantal rotaties lager en dus een stuk stiller. ‘Kijk, dit vind ik een nuttige toepassing van windenergie,’ reageert Van Bussel. ‘Dit soort molentjes zijn ideaal voor plaatsing in een buitengebied, waar de aansluiting op een stroomnet niet mogelijk is. ‘Ze zijn leuk en eventueel met een zonnepaneeltje erbij, doen ze per jaar meer dan genoeg waarvoor ze bedoeld zijn. Maar juist het feit dat ze zo geschikt zijn voor de buitengebieden, kan tegelijkertijd ook een nadeel zijn. Deze molens willen nog wel eens doelwit zijn voor vandalen.’ 

Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Airiva, New World Wind, Flower Turbine, Wind Catching Systems