Windenergie is een van de meest veelbelovende energiebronnen als duurzaam alternatief voor fossiele brandstoffen. Maar dit betekent niet dat we in de toekomst alleen maar meer witte turbines gaan zien. Met windenergie zijn de mogelijkheden vrijwel eindeloos. Hier zijn drie inspirerende voorbeelden: vliegers die energie opwekken, een reusachtig windwiel middenin de stad en drijvende windmolens op zee.
1. Kitepower: startup van TU Delft
Als je aan windenergie denkt, dan denk je vrijwel direct aan traditionele windmolens met lange mast en enorme wieken. Maar dit gebruikelijke ontwerp heeft meerdere nadelen: ze zijn zwaar, duur, maken lawaai en veroorzaken slagschaduw. Hetzelfde geldt trouwens voor de benodigde infrastructuur, zoals hoogspanningskabels. Studenten aan de TU Delft ontwikkelden daarom een radicaal, kosteneffectief alternatief: een vliegende windturbine genaamd ‘Kitepower’.
De energie die deze vlieger opwekt is met name geschikt voor het leveren van elektriciteit in afgelegen gebieden. Denk hierbij aan eilanden, waar de infrastructuur beperkt is, of plekken die nog niet zijn aangesloten op het elektriciteitsnet. Daar een windmolen plaatsen is logistiek een hele uitdaging, maar het systeem van ‘Kitepower’ past in slechts één zeecontainer. Daarom zien de Delftse studenten ook een belangrijke toepassing voor hun uitvinding voor tijdelijke stroomvoorzieningen in noodgebieden. Dat de Kitepower zo makkelijk te verplaatsen is brengt nog een voordeel met zich mee: de materiaalkosten zijn tot 90% lager in vergelijking met traditionele windmolens met een vergelijkbaar rendement.
‘Kitepower’ werkt als volgt. Een vlieger hoog in de lucht vliegt in achtjes en trekt aan een kabel waarmee hij is verbonden met een grondstation. Daar zet een generator van 20 kW de kinetische energie (ook wel bewegingsenergie genoemd) om in elektrische energie, die vervolgens naar het stroomnet gaat.
Op de vlieger zelf, die een oppervlak van 25 vierkante meter heeft, zit een sensor die continu de positie, oriëntatie en snelheid van de vlieger meet. Ook kan de sensor de omgeving ‘aanvoelen’ om botsingen in de lucht met bijvoorbeeld vogels te vermijden.
Alles wordt aangestuurd door een centrale computer, die zich op de grond in de zeecontainer begeeft. Daar berekent het systeem continu de optimale hoek en hoogte voor maximale stroomopwekking en geeft het opdrachten aan de vlieger.
Momenteel werkt de startup aan twee uitdagingen: vliegen bij nacht en 24 uur achter elkaar vliegen. Om de eerste mijlpaal te passeren is er verlichting nodig, zodat ook vliegtuigen de vlieger kunnen zien wanneer het buiten donker is. Als dat eenmaal is gelukt, dan kunnen de eerste 24-uur testen worden gehouden.
De Kitepower in actie op Aruba in 2021. | Foto: Kitepower
2. Futuristische ‘Dutch Windwheel’ in Rotterdam
De meeste windmolens zijn slank, wit en erg hoog. Maar als het aan architectenbureau Doepelstrijkers ligt, dan staat er binnenkort een radicaal, nieuw soort windmolen in ons land. En niet op het platteland, maar middenin de stad.
De ‘Dutch Windwheel’ (‘het Nederlandse windwiel’), is een 174 meter hoog, cirkelvormig gebouw van staal en glas dat ook als windmolen functioneert. In het gebouw is plek voor hotels, woningen en kantoren, en moet een showcase worden van modern klimaatarchitectuur, midden op de Maas.
De ontwerpers beschrijven het gevaarte als een soort London Eye waar je in kunt wonen én die energie opwekt. De ‘Dutch Windwheel’ bestaat namelijk uit twee delen: een binnen- en buitenring. De buitenste ring bestaat uit veertig cabines die ronddraaien en bezoekers een uitzicht over de regio bieden - een soort reuzenrad’ dus, net zoals de Londense attractie. De binnenste ring bevat woningen, een hotel en een skybar.
Een sfeerimpressie van de ‘Dutch Windwheel’ in Rotterdam. | Foto: Doepelstrijkers
Naast toeristenattractie is de ‘Dutch Windwheel’, zoals de naam doet vermoeden, ook een windmolen. Het gat van de binnenste ring, met een diameter van ongeveer 100 meter, wordt gevuld met speciale draden die energie kunnen opwekken. Deze kabels zijn speciaal ontwikkeld door de TU delft en wekken windenergie op zònder bewegende delen. Volgens de universiteit zou de ‘Dutch Windwheel’ de eerste windmolen ter wereld zijn die op deze schaal werkt.
Volgens de planning is deze futuristische windmolen op z’n vroegst in 2025 klaar, maar tot dusver zijn de werkzaamheden nog niet gestart. Eén ding is zeker: wanneer de ‘Dutch Windheel’ klaar is, wordt het, net als de Erasmusbrug, een trekpleister van formaat.
3. Drijvende windmolens in Italië
Windparken op zee kennen we wel: zo’n tweehonderd meter hoog, keurig in het gelid en geankerd aan de zeebodem. Maar voor de kust van Italië willen ze het anders aanpakken. Daar dríjft binnenkort een windpark op de Middellandse Zee.
Het voordeel van drijvende windmolens, ten opzichte van molens die stilstaan, is dat ze beter met zog kunnen omgaan. Zog is de zuiging die ontstaat door de beweging van een voorwerp in lucht of water. Wanneer de wieken van een turbine wind vangen en ronddraaien, ontstaat er een turbulente stroming - net zoals bij de motoren van een vliegtuig. Dit heeft een negatieve impact op de windturbine die er direct achter staat. Want met minder wind kan de windmolen minder energie produceren. Ook gaan de rotorbladen eerder stuk door de trillingen.
Hoe dichter de windmolens in een windpark op elkaar staan, hoe meer deze effecten een rol spelen. Drijvende windmolens, daarentegen, kampen minder met dit probleem. Doordat ze niet vastzitten aan de zeebodem, kunnen ze steeds naar de optimale plek dobberen waar ze het minste last hebben van andere windmolens.
De drijvende windmolens in actie voor de Italiaanse kust. | Foto: Hexicon
Daarnaast kunnen deze mobiele molens een stuk verder weg van de kust windenergie opwekken dan ‘gewone’ windturbines doordat er niet geheid hoeft te worden. Daardoor zijn ze goedkoper en bieden ze beter plaats aan visserij- en scheepvaartroutes.
Gepland zijn 45 windturbines die samen 600.000 gemiddelde huishoudens van stroom worden voorzien. Het park wordt gebouwd door het Zweedse Hexicon in samenwerking met verschillende Italiaanse bedrijven. Het project is het Europees geld tot stand gekomen, dankzij de Europese Green Deal, en moet in 2023 af zijn.
