Nieuwe windmolens zonder wieken: straks bij jou in de tuin?

We laten je graag vier innovatieve windmolens zien uit Spanje, Engeland, Duitsland en Nederland die minder overlast veroorzaken. Kunnen we de traditionele molens binnenkort inruilen voor deze innovaties?

Windmolens zijn onmisbaar maar polariserend vanwege ontwerp

In het Klimaatakkoord is afgesproken dat Nederland in 2030 ten minste 35 terawattuur (TWh) aan duurzame energie op land (wind- en zonne-energie) moet opwekken. Dit staat ongeveer gelijk aan de hoeveelheid energie die de provincie Utrecht in 15 maanden gebruikt.

Om dit doel te halen moeten er daarom in de komende jaren zo'n 2.000 tot 4.250 nieuwe windmolens op land worden bijgebouwd, volgens de Nederlandse Vereniging Duurzame Energie. Ter vergelijking: eind 2020 stonden er ruim 2.100 windmolens in Nederland, volgens het CBS. We moeten onze windmolens dus ruim verdubbelen!

Windenergie speelt een belangrijke rol in de energie-transitie, de overstap op duurzame energiebronnen die de uitstoot van CO2 beperken en zo verdere klimaatverandering tegen gaan. Maar er is veel weerstand tegen de bouw van nieuwe windturbines, met name van omwonenden. Ze worden alom bekritiseerd vanwege hun slagschaduw, lawaai en schadelijkheid voor vogels.

Veel van deze problemen komen voort uit het antieke ontwerp. Moderne windmolens zoals we die nu kennen, met een lange mast en wieken, verschenen voor het eerst rond de 8e en 9e eeuw in het Midden-Oosten en West-Azië. Sindsdien is er niet veel veranderd aan het ontwerp. Ze zijn alleen vele malen groter geworden: dit vergroot de hoeveelheid energie die kan worden opgewekt maar verergert ook de overlast.

Een logische gedachte is dus om nieuwe molens te plaatsen die duurzame stroom uit windenergie kunnen opwekken en deze problemen niét veroorzaken. Wij laten je graag kennis maken met vier van zulke innovatieve ontwerpen.

Hoe zien deze nieuwe windmolens eruit en bieden ze een uitkomst voor de Nederlandse klimaatdoelen?

Vortex Bladeless: een vibrerende windmolen

Een innovatief ontwerp van Spaanse ingenieurs laat zien hoe windenergie kan worden opgewekt zonder gebruik te hoeven maken van gigantische molens en wieken die de leefomgeving van mensen en dieren schaadt.

De wiekenloze, gebogen cilinders van zo'n 3 meter hoog zijn het geesteskind van het Spaanse Vortex, gevestigd in Madrid. Het ontwerp, beschreven als een 'milieuvriendelijke aerogenerator zonder bladen ontworpen voor onsite windenergieopwekking', kreeg onlangs de bijnaam ‘Skybrator’ op Reddit vanwege het fallische design.

Deze innovatieve windturbine wekt net als traditionele windmolens stroom op via kinetische energie (ook wel bewegingsenergie genoemd).  Via trillingen door de schommelende zuil veroorzaakt door de wind, wekt de vibrerende ‘Skybrator’ stroom op zonder roterende wieken die slagschaduw veroorzaken of gevaarlijk zijn voor vogels.

Een gemiddelde Vortex Bladeless windturbine, ongeveer zo hoog als een boom, levert zo'n 100 kilowatt op. Ter vergelijking: een doorsnee windmolen van 100 meter hoog levert ongeveer 1 megawatt (1.000 kilowatt) op. Het gebrek aan wieken zorgt dus ook voor veel minder opgewekte energie. Volgens David Yáñez, een van de uitvinders, zijn de Vortex Bladeless turbines daarom met name geschikt voor huis-tuin-en-keuken-gebruik.

Zo kan de ‘Skybrator’ bijvoorbeeld worden gezien als alternatief voor zonnepanelen. Woon je op een plek waar de zon weinig schijnt, maar het wél vaak hard waait, dan kun je dus je eigen windmolen in de tuin zetten. Deze kleine windmolens geven mensen straks nóg een manier om zelf groene stroom op te wekken.

Toch is niet iedereen enthousiast over de Spaanse vibrerende windmolen zonder wieken. Zo vraagt windenergie-expert Gerard van Brussel, hoogleraar aan de Technische Universiteit Delft, in een interview zich af hoeveel mensen zitten te wachten op een grote, trillende vibrator in de tuin. Want hoewel de 'Skybrator' geen vervelende slagschaduw geeft, veroorzaken de constante trillingen wel een eentonige bromtoon.

Windmolen Alpha 311 haalt energie uit passerend verkeer

Vortrex is niet de enige startup die een innovatieve windmolen heeft ontwikkeld. De Engelse onderneming Alpha 311 heeft ook een nieuw ontwerp, maar dan met een andere insteek: hun revolutionaire, verticale windturbine haalt energie uit voorbijrazend verkeer.

De Alpha 311, een twee meter lange turbine gemaakt van gerecycled plastic, kan worden bevestigd aan bestaande lantaarnpalen langs snelwegen. De turbine wekt stroom op via de lucht die wordt voortgeduwd door het langsrazende verkeer. Zo kan er, zelfs als het windstil is, groene stroom worden opgewekt!

Barry Thompson, uitvinder van de windmolen, zegt dat het apparaat de eerste in zijn soort ter wereld is. “Hoewel onze turbines overal kunnen worden geplaatst, is de optimale locatie naast een snelweg, waar ze op bestaande infrastructuur kunnen worden gemonteerd. Het is niet nodig om iets op te graven, omdat ze kunnen worden bevestigd aan de lichtmasten die er al zijn en de bestaande bekabeling gebruiken om rechtstreeks in het elektriciteitsnet te voeden”, aldus Mike Shaw, woordvoerder van het bedrijf. Volgens de uitvinder biedt de windmolen overheden een makkelijke oplossing om hun klimaatdoelen te halen.

Volgens de website van het bedrijf wekt elke miniturbine evenveel stroom op als 20 vierkante meter zonnepanelen. Aanvankelijk wordt de opgewekte energie gebruikt om de straatlantaarns waarop ze zijn bevestigd van elektriciteit te voorzien. Op langere termijn moet dit rendement worden verhoogd zodat de opgewekte stroom aan het net terug kan worden geleverd.

Eerder in 2021 werd een verkleinde versie van de Alpha 311, van ongeveer één meter hoog, als proef op het dak van de O2 Arena in Londen geïnstalleerd. Deze primeur moet als startschot gelden voor testen op andere locaties.

SkySails: windenergie opwekken met een gigantische vlieger

Maar het meest opvallende nieuwe windmolenontwerp is afkomstig van de Duitse startup SkySails. Zij ontwierpen een vlieger met een oppervlakte van 120 vierkante meter die op grote hoogte windenergie opwekt en een vermogen heeft van 100 tot maximaal 200 kilowatt.

Wie vroeger goed heeft opgelet tijdens aardrijkskunde weet dat de windsnelheid toeneemt naarmate je hoger de atmosfeer ingaat. Dit komt omdat er dicht bij het aardoppervlakte tal van structuren, zoals gebouwen en bergen, zijn die die windsnelheid afremmen. Maar boven de wolken zijn deze er niet.

Daarom vliegt de 'powerkite' van de Hamburgse onderneming op zo'n 400 meter hoogte en kan het bijna overal op aarde energie op een duurzame manier opwekken. Volgens directeur Stephan Wrage, vormt de rood-wit gestreepte vlieger op deze hoogte geen gevaar voor vogels. "Als er zwermen vogels komen, kunnen we de vlieger naar lagere hoogten brengen of heel snel laten landen. De verstoring van de natuur is heel, heel klein," aldus Wrage in een interview met het Duitse NDR.

Het systeem werkt als volgt. De windvlieger is bevestigd met een touw aan een lier en generator op de grond. Eenmaal volledig afgewikkeld, wekt de vlieger elektriciteit op wanneer de SkySail wind vangt en hoog in de lucht heen en weer vliegert.

De vlieger vliegt dag en nacht en zelfs met regen, hagel of sneeuw. Alleen als het onweert of bij slechte weersomstandigheden met weinig tot geen wind blijft de vlieger op de grond. En als het weer omslaat terwijl de 'powerkite' in de lucht is, dan keert het automatisch terug naar de aarde, wat slechts een klein deel (5-10%) van de opgewekte stroom kost.

Sinds begin 2021 vliegt 's werelds eerste SkySail door de lucht boven Mauritius. Dit eiland is geliefd bij kitesurfers omdat het er het hele jaar door hard waait. Maar vanwege haar ligging in een regio met orkaanactiviteit, was duurzame energieopwekking met wind via traditionele windturbines tot dusver niet mogelijk. De gigantische SkySail vlieger biedt nu een elegante oplossing.

Houten windmolens uit Nederland

Ook dichter bij huis zijn slimme, duurzame ondernemers bezig met het maken van nieuwe windmolens. Zo schreven wij al in 2019 schreven over de Groningse onderneming E.A.Z. Wind die kleine, houten windmolens produceerden. Sindsdien is de ‘boeren startup’ uitgegroeid tot een waar begrip. Overal in het Noorden zie je de groene molens met houten wieken draaien. Op dit moment staan er ruim 300 molens, waarvan 230 in de provincie Groningen.

De masthoogte van de compacte houten molens is zo'n 15 meter, net zo hoog als de bekende witte letters van het Hollywood Sign. De wieken hebben een diameter van 12 meter en zijn gemaakt van larikshout uit Drenthe. Dit geeft de windmolens niet alleen een onopvallend uiterlijk, maar maakt het ook een stuk makkelijker om de wieken aan het einde van hun levenscyclus te recyclen dan traditionele windturbines.

Toch zijn deze windmolens niet bedoeld voor huis-tuin-en-keuken gebruik. E.A.Z. benadrukt dat de turbines pas interessant worden met een jaarlijks elektriciteitsverbruik van zo'n 50.000 kWh. In de praktijk komt dit erop neer dat vooral melkveebedrijven en varkenshouders de molens afnemen.

Het succes van de onderneming is mede te verklaren doordat de E.A.Z.-turbines slechts 50.000 euro kosten en ‘sleutelklaar’ worden afgeleverd. Dit betekent dat de onderneming van begin tot eind alles voor haar rekening neemt: van het benodigde papierwerk en de aanvraag van subsidies tot het aanleggen van de fundering en de installatie.

Hoe ziet de toekomst van windmolens eruit?

De grote vraag is natuurlijk of de huidige windmolens écht plaats gaan maken voor bovengenoemde alternatieven. Wekken de vibrerende Skybrators of de gigantische vliegers genoeg stroom op om onze groeiende behoefte naar energie te stillen?

Hoogleraar Van Brussel ziet het somber in. In een uitzending van EenVandaag zegt hij het volgende over de innovatie van het Spaanse Vortrex: "Het is een heel klein gebiedje waar je de wind kunt vangen en energie uit kunt halen. Qua opbrengsten is dat bij lange na niet te vergelijken met een windturbine met wieken."

Zolang het rendement van de alternatieve windmolens dus niet drastisch omhooggaat, is het onwaarschijnlijk dat we binnenkort afscheid kunnen gaan nemen van de grote, witte windmolens met wieken.