Nieuwe studie ontsluit potentieel van windturbines zonder wieken

Een baanbrekende studie van de University of Glasgow biedt nieuwe inzichten in de ontwikkeling van windturbines zonder wieken. Deze technologie, die nog in de kinderschoenen staat, kan in de toekomst een belangrijke rol spelen in de opwekking van duurzame energie. Dit ontwerp heeft als voordeel dat het compacter is, geen zichtbare draaiende wieken heeft en minder geluid produceert dan conventionele turbines. Ideaal voor het Nederlandse landschap dus.

Potentieel van windturbines zonder wieken

Een recente studie, uitgevoerd door ingenieurs van de University of Glasgow, werpt nieuw licht op de mogelijkheden van windturbines zonder wieken. Deze innovatieve vorm van windenergie, ook bekend als BWT’s (bladeless wind turbines), maakt gebruik van een heel ander principe dan de traditionele windmolens die we kennen. In plaats van draaiende wieken, genereren deze turbines elektriciteit door middel van trillingen die worden opgewekt door de wind. De technologie bevindt zich nog in een experimenteel stadium, maar de resultaten van dit onderzoek suggereren dat er flinke stappen voorwaarts mogelijk zijn.

De onderzoekers gebruikten geavanceerde computersimulaties om duizenden variaties van ontwerpen te testen. Ze analyseerden hoe factoren zoals de afmetingen van de mast, de windsnelheden en de structurele stabiliteit samenhangen met de energieopbrengst. Dit soort gedetailleerd werk is nodig om te begrijpen hoe windturbines zonder wieken op een praktische manier kunnen worden ingezet voor de opwekking van elektriciteit op grotere schaal.

Werking van deze bijzondere technologie

In tegenstelling tot klassieke windturbines, die draaiende wieken gebruiken om kinetische energie om te zetten in elektriciteit, werken windturbines zonder wieken op basis van vortex-geïnduceerde trillingen. De turbines hebben de vorm van slanke, cilindrische structuren die heen en weer bewegen in de wind, vergelijkbaar met een lantaarnpaal tijdens een storm. Wanneer de wind tegen de structuur blaast, ontstaan er wervelingen in de lucht die de mast doen schommelen. Als de frequentie van deze beweging overeenkomt met de natuurlijke trillingsfrequentie van de mast, wordt de beweging versterkt en omgezet in elektriciteit.

Het voordeel van dit ontwerp is dat het minder ruimte inneemt en stiller is dan traditionele turbines. Bovendien vormt het minder gevaar voor vogels en andere dieren, en zijn er minder bewegende onderdelen die onderhoud vereisen. Toch is het de vraag of de technologie voldoende vermogen kan leveren om echt concurrerend te worden.

Belangrijke bevindingen over windturbines zonder wieken

In hun publicatie in het tijdschrift Renewable Energy beschrijven de onderzoekers hoe ze met behulp van simulaties een optimaal ontwerp hebben gevonden. Dit ‘sweet spot’ combineert maximale energieopbrengst met structurele stabiliteit. Het ideale ontwerp bleek een mast van 80 centimeter hoog met een diameter van 65 centimeter. Dit model kan volgens de simulaties tot 460 watt aan vermogen leveren, wat een enorme verbetering is ten opzichte van de huidige prototypes die maximaal 100 watt opwekken.

Interessant genoeg ontdekten de wetenschappers ook dat sommige ontwerpen theoretisch meer vermogen konden genereren, tot wel 600 watt. Maar in praktijk zouden deze modellen niet bestand zijn tegen echte weersomstandigheden, omdat de structuur te zwak zou zijn. Dit toont aan dat het vinden van een balans tussen kracht en duurzaamheid een grote uitdaging blijft in de ontwikkeling van deze technologie.

Wat zeggen de experts hierover?

Dr. Wrik Mallik van de James Watt School of Engineering, een van de hoofdauteurs van de studie, licht toe dat het meest efficiënte ontwerp niet per se het meeste vermogen levert. Het gaat om het vinden van een middenweg tussen energieopbrengst en de sterkte van de constructie. Hij ziet grote kansen voor windturbines zonder wieken, vooral in stedelijke gebieden waar traditionele turbines minder geschikt zijn vanwege ruimtegebrek en geluidsoverlast.

Professor Sondipon Adhikari, mede-auteur van de publicatie, voegt toe dat dit onderzoek de industrie kan helpen om gerichter te werken aan nieuwe prototypes. Door het giswerk uit het ontwerpproces te halen, hopen ze de technologie sneller naar een praktisch toepasbaar niveau te brengen. Daarnaast kijkt het team naar de mogelijke toepassing van metamaterialen, speciaal ontworpen materialen die de effectiviteit van de turbines in de toekomst verder kunnen vergroten.

Toekomstperspectieven voor windturbines zonder wieken

De bevindingen van deze studie, gepubliceerd in Renewable Energy, vormen een belangrijke stap richting het opschalen van deze technologie. De onderzoekers hopen dat hun werk de basis legt voor turbines die op termijn 1 kilowatt of meer kunnen opwekken, wat ze geschikt zou maken voor gebruik in nationale elektriciteitsnetwerken. Hoewel er nog veel werk te doen is, biedt dit onderzoek een hoopvol vooruitzicht voor een duurzamere energievoorziening, vooral op plekken waar traditionele oplossingen minder praktisch zijn.

Het blijft echter afwachten hoe de industrie deze inzichten oppakt. Zullen investeerders en ontwikkelaars voldoende vertrouwen hebben om de volgende stappen te zetten, of blijft de technologie voorlopig een veelbelovend maar onbewezen concept?