Windenergie: de innovaties en ontwikkelingen

Naar grootschalige opwekking van windenergie

Windenergie is de duurzame energiebron waar wereldwijd veel aandacht voor is. De Nederlandse overheid heeft met de energiesector afgesproken dat al in de nabije toekomst een substantieel deel van alle energie uit duurzame bronnen zal worden opgewekt. TNO ondersteunt zowel de overheid als de energiesector met advies, onderzoek en ontwikkeling.

TNO voert uitgebreide metingen uit op, in en bij de grootste windturbine ter wereld de Haliade-X 12MW offshore windturbine. Voor TNO op zich een vertrouwd wetenschappelijk domein, maar de ongekende hoogte (260 meter), bladlengte (107 meter) en dus diameter van 220 meter verleggen de grenzen van kennis over aerodynamica. Het ontwerp en de berekeningen van GE Renewable Energy, evenals die van de fabrikanten van de bladen en andere componenten worden door de metingen in de praktijk gevalideerd.

De plannen zijn onderdeel van het Klimaatakkoord van Parijs. In dat akkoord hebben 55 landen, samen verantwoordelijk voor 55 procent van de totale uitstoot van broeikasgassen, in 2015 afspraken gemaakt om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en zo de opwarming van de aarde te beperken. Om dat te bereiken moet het gebruik van fossiele brandstoffen worden afgebouwd en vervangen door duurzame brandstoffen.

windenergie voorziet 7 miljoen huishoudens van elektriciteit

In het Nederlandse deel van de Noordzee liggen zo’n 20 kilometer uit de kust nu vijf windparken: voor de kust van Egmond aan Zee, voor de kust van IJmuiden en ten noorden van de Waddeneilanden (Ameland en Schiermonnikoog). In de nabije toekomst worden er nog eens drie bijgebouwd voor de kust van Zeeland, Hollandse Kust Zuid en Hollandse Kust Noord. Doel is dat de windparken samen in 2030 7000 MegaWatt elektriciteit gaan produceren, wat gelijkstaat aan het jaarlijks gebruik van ongeveer 7 miljoen huishoudens.

TNO heeft veel kennis en expertise over de (door)ontwikkeling van afzonderlijke windturbines. Er is veel kennis om te voorspellen hoeveel kracht de wind op de bladen van de turbine uitoefent en in welke mate die kracht de bladen vervormt. Als die kracht te groot wordt, gaan de bladen trillen en uiteindelijk stuk. Er wordt continu onderzoek uitgevoerd om met betere materialen en betere technieken grotere en krachtigere windturbines te bouwen waarmee steeds goedkoper windenergie kan worden opgewekt.

Innovaties voor Optimale winst windturbines op zee

Niet alleen het ontwerp van de afzonderlijke windturbine bepaalt de opbrengst. Ook de locatie op zee en de positie van de windturbines ten opzichte van elkaar zijn belangrijke factoren. Met speciale controltechnologie worden de windturbines zo op elkaar afgestemd dat er zo min mogelijk verliezen zijn: die ontstaan doordat de windsnelheid direct achter de turbine lager is. TNO voert pilots uit om uit een geïntegreerd ontwerp van middelgrote en grote windparken op zee een optimale winst te behalen.

Innovatieve technologie wordt ook toegepast in de installatie, het transport en het beheer en onderhoud van windparken. TNO heeft modellen ontwikkeld waarmee precies kan worden uitgerekend welk onderhoud van welke turbine wanneer het meest kostenefficiënt is.

Infrastructuur windstroom: Slimme aansluiting op land

Zware infrastructuur maakt het mogelijk om opgewekte windstroom rechtstreeks over zee te transporteren van het ene land naar het andere. Dat stelt energiemaatschappijen in staat om elektriciteit te leveren waar die het meeste opbrengt en tegelijkertijd congestie te voorkomen: overschotten in het ene land kunnen makkelijk worden getransporteerd naar het andere land. TNO doet onderzoek naar technologieën om de opgewekte energie op zee aan te sluiten op de netwerken op land.

Bron: TNO