Windenergie

Inleiding Wind is een energiebron die je steeds opnieuw kunt gebruiken. In tegenstelling tot steenkool of olie raakt deze energie nooit op, hoeveel we er ook van gebruiken. Sommige landen gebruiken nu al windenergie om elektriciteit op te wekken. Steeds meer mensen zullen windenergie gaan gebruiken, nu de geleerden steeds betere manieren bedenken om het te benutten. In de toekomst zal de wind een van de belangrijkste energiebronnen ter wereld zijn, omdat het veilig, goedkoop en schoon is. Windenergie in het verleden Ongeveer 5000 jaar geleden, ontdekten de mensen dat ze een kleine boot konden laten voortbewegen door zeilen te maken van boomschors of dierenhuiden. De wind deed de zeilen bol staan en dreef de boot vooruit. Dat was veel gemakkelijker dan roeien en het idee vond al gauw veel navolging. Zo kon men lange afstanden afleggen.
Hoe werkt een windturbine? Het belangrijkste onderdeel van een windturbine is het rotorblad; door de vorm van het blad wordt de energie van de langsstromende lucht omgezet in een draaiende beweging. De rotorbladen zitten vast aan de hoofdas of naaf, waarvan de draaiende beweging wordt versneld in een tandwielkast. De sneldraaiende, uitgaande as van de tandwielkast drijft op zijn beurt een generator aan die elektriciteit opwekt -vergelijkbaar met de werking van een fietsdynamo. Assen, tandwielkast en generator zijn ondergebracht in de gondel boven op de mast. Tegenwoordig worden er ook windturbines geproduceerd zonder tandwielkasten. Deze direct drive turbines hebben speciale vermogenselektronica en een grote ringgenerator, die bij het relatief lage toerental van de rotor elektriciteit met de gewenste netfrequentie levert. De windvaan op de gondel meet de windrichting. Zodra de windrichting verandert, zorgt een kruimotor ervoor dat de gondel weer recht op de wind wordt gericht. Grootte De energie opbrengst neemt toe naarmate de rotordiameter toeneemt. Ook neemt de opbrengst toe naarmate de hoogte van de turbine toeneemt. "Hoge bomen vangen veel wind", luidt het gezegde en dat geldt ook voor windturbines. De grootte van een windturbine kan met behulp van verschillende kenmerkende afmetingen worden aangeduid. De rotordiameter is de middellijn van de cirkel die de uiteinden van de rotorbladen beschrijven. De ashoogte geeft de hoogte aan van de hoofdas ten opzichte van de grond. Ook het elektrisch generatorvermogen van de turbine wordt gebruikt om de grootte van de windturbine aan te duiden. De ontwikkeling is dat windturbines steeds groter worden. In 1988 was het vermogen van de gemiddelde windturbine nog zo'n 100 kilowatt met een rotordiameter van 20 meter en een ashoogte van 30 meter. Momenteel worden veel projecten gepland waarbij de turbine een vermogen heeft van rond de 1.500 kilowatt (= 1,5 megawatt). De bijbehorende rotordiameter is 60 tot 70 meter en de ashoogte kan oplopen tot wel 100 meter. Opbrengst De elektriciteitsopbrengst hangt sterk af van de hoeveelheid wind op een locatie. Langs de kust heerst een hogere windsnelheid dan in het binnenland. En in een vlakke, weide poldergebied waait het harder dan boven een dicht bos. Een klein verschil in de gemiddelde windsnelheid veroorzaakt een groot verschil in de opbrengst. Om te voorkomen dat windturbines elkaars opbrengst beïnvloeden moeten ze dan ook op een bepaalde minimale afstand van elkaar staan: gemiddeld zesmaal de rotordiameter. Toch is het zo dat op een locatie van een gegeven grootte, een klein aantal grote windturbines meer opbrengst geeft dan een groot aantal kleinere windturbines. Vermogenskarakteristiek
De elektriciteitsopbrengst hangt af van de grootte en het type van de turbine. Een grafiek die de opbrengst bepaalt is hierboven afgebeeld. Bij lage windsnelheden levert de turbine nog geen vermogen. Vanaf windkracht 2 (3 meter per seconde) begint de turbine te draaien en ongeveer bij windkracht 6 (12-13 meter per seconde) wordt het maximale vermogen van de turbine geleverd. Bij windsnelheden boven de 25 meter per seconde (windkracht 10) wordt de windturbine om overbelasting te voorkomen stilgezet. Op een goede locatie levert een gemiddelde turbine jaarlijks een elektriciteitsopbrengst van zeker 850 kilowattuur per vierkante meter rotoroppervlak. Om te vergelijken: een gemiddeld huishouden verbruikt jaarlijks 3250 kilowattuur elektriciteit. Als rotoroppervlak en generatorvermogen goed op elkaar zijn afgestemd, dan kun je aannemen als vuistregel: !!! Aantal huishoudens stroom = 0,6 à 0,7 maal het generatorvermogen in kilowatten!!! Dus een 750 kW windturbine is goed voor het verbruik van zo'n 500 huishoudens. Waarom windenergie? Beschikbaarheid van elektriciteit vinden we vanzelfsprekend. We staan er niet vaak bij stil dat productie van elektriciteit uit aardgas of steenkool blijvende schade toebrengt aan ons leefmilieu. Bij de verbranding van deze brandstoffen komen schadelijke gassen vrij. Eén daarvan is het broeikasgas CO2 dat bij doorgroeiende uitstoot zelfs tot een verandering van ons klimaat kan leiden. Vrijkomende stikstofoxiden en zwaveloxiden veroorzaken zure regen. Ook zullen de brandstofvoorraden ooit opraken. Afhankelijkheid van deze bronnen maakt de energievoorziening kwetsbaar. Bij elektriciteitsopwekking met behulp van windturbines komen geen schadelijke gassen vrij. Het is schoon. En wind zal altijd blijven waaien; de energiebron is dus onuitputtelijk Geluid Windturbines produceren geluid. De rotor maakt een zoevend geluid en ook de generator en de tandwielkast kunnen hoorbaar zijn. Zorgvuldig ontworpen rotorbladen, een niet al te hoog toerental en een goede geluidsisolatie van tandwielkast en generator zorgen voor beperking van de geluidsemissie. Door voldoende afstand tot woonbebouwing of andere geluidsgevoelige plaatsen te bewaren wordt geluidshinder voorkomen.
De voor- en nadelen van windenergie De voordelen van windenergie zijn: het levert schone elektriciteit veroorzaakt geen uitstoot van schadelijke stoffen. Het is één van de goedkoopste vormen van duurzame energie en vervangt voor een deel de steeds schaarser wordende fossiele brandstoffen zoals aardolie en aardgas. De nadelen van windenergie zijn: - Ze maken ook veel lawaai door het draaien van de wieken - Er sterven ieder jaar 20.000 vogels in de wieken van de windturbines, maar in vergelijking met het verkeer valt het nog mee want in het verkeer komen ieder jaar zo’n 2 miljoen vogels om.