nieuws

‘Windenergiedak doet het vaker niet dan wel’

bouwbreed Premium

‘Windenergiedak doet het vaker niet dan wel’

Concepten voor windenergiedaken blijken in de praktijk vaak niet te werken, zegt hoogleraar Bert Blocken van de TU Eindhoven. Dat komt volgens hem omdat ze geen rekening houden met de kennis die de wetenschap erover heeft opgedaan.

In de praktijk volgt wind de weg van de minste weerstand en niet de weg die een ontwerper van windenergiedaken als bijvoorbeeld ‘venturidaken’ het liefst gevolgd ziet. Op zulke daken is het de bedoeling dat de wind bij wijze van spreken door de brede kant van een trechter blaast om er via de tuit versterkt uit te komen om zo met grotere kracht een windturbine aan te drijven. Dat ‘venturi-effect’ ontstaat volgens Blocken alleen in een gesloten kanaal waar lucht uitsluitend via de trechter verder kan. Op een open dak blaast de wind vooral om de constructies heen die zo’n trechter vormen.

Uitvinder Ben Bronsema ontwierp in 2005 de eerste versie van een venturidak. De onderzoeksgroep Urban Physics van de TU Eindhoven verbeterde onder leiding van Blocken dat concept samen met Bronsema in 2009 met een subsidie van het Rijk. Er werden vier varianten getest. Variant A is een dak op slanke kolommen en een minimale doorstromingsweerstand. Variant B is een dak met vier verticale vinnen of schoepen, die vier kanalen vormen. Variant C is een dak met 36 dergelijke vinnen/schoepen en kanalen. Variant D is een conventioneel plat dak. Adviesbureau Peutz in Molenhoek stelde voor Bronsema in een windtunnel van elke variant de prestaties vast. Urban Physics deed hetzelfde door middel van computersimulaties.

Variant A bleek volgens beide methoden het beste te voldoen. Blocken noemt dat ‘de enige zinvolle variant’ “want het is de enige waarin de windsnelheid echt wordt versterkt”. HIj zegt daarmee een troef in handen te hebben tegen aanbieders van systemen die uitgaan van de varianten B en C. Die gaan uit van constructies die uiteindelijk een trechter vormen om het venturi-effect op te wekken. Dat effect treedt wat Blocken betreft niet op. “Varianten B en C zouden op de onderzoekslocatie in Eindhoven jaarlijks ongeveer 280 kilowattuur aan elektriciteit opwekken. Variant A genereert op dezelfde plek 4000 kilowattuur.” Dat is niet veel, maar dat kan volgens Blocken het tienvoudige worden wanneer deze opstelling met meer turbines wordt uitgebreid. Die draaien niet allemaal met hetzelfde rendement maar wel met een sterke totale meeropbrengst omdat deze variant over het hele dakoppervlak de snelheid van de wind vergroot. In varianten B en C is er overigens nauwelijks plaats voor meer turbines.

Een consortium van Dutch Green Company, Bronsema Consult en de TU Eindhoven gaat nu het concept realiseren op het dak van een hotel in Amsterdam. Het concept vergt de ontwikkeling van een rotor en een bijpassende generator, specifiek voor deze toepassing. Dat wordt een taak voor het Equipment Prototype Centre (EPC) van de TU Eindhoven. De rotor bestaat uit drie helicoïdale bladen op een verticale as. De verticale as is gekozen omdat de wind dan langs alle kanten langs het rotorblad strijkt. Het rotorblad is een helix die door de wind wordt opgetild. Deze zijwaartse beweging wordt omgezet in een draaiende die de generator in gang zet. Een symmetrisch rotorblad sorteert het meeste effect, zegt Blocken. “Deze vorm heeft het nadeel dat ze alleen met een zetje tot draaien komt. De slimme generator van het EPC werkt daarom even als een motor die de helix met behulp van zonne- of netstroom in beweging brengt”. Eenmaal in bedrijf heeft de turbine genoeg aan een windsnelheid vanaf 2 meter per seconde. Dakvariant A verhoogt die snelheid tot 3 meter per seconde; de gemiddelde windsnelheid in Nederland.

Blocken wil op het dak van het Amsterdamse hotel 25 verticale windturbines plaatsen in een vierkant van 5 bij 5 turbines. De rotoren worden 3 meter hoog. Bij die hoogte vangen het dak en de rotoren het meest efficiënt wind. Bij een windsnelheid van 10 meter per seconde draait de as rond met 125 toeren per minuut. De turbine maakt niet echt veel lawaai, stelt Blocken, maar hij noemt het toch wenselijk om de verdieping onder het dak akoestisch los te koppelen. Het gewicht van de turbines is volgens hem te klein om er in het gebouw extra maatregelen voor te moeten treffen.

De handel biedt al wel verticale windturbines maar de werking ervan valt naar de mening van Blocken in de praktijk tegen. “De bestaande handelsmodellen zijn suboptimaal. Er is naar verticale-asturbines veel minder onderzoek verricht dan naar de meer bekende horizontale-asturbines. Dat blijkt uit de ondermaatse prestaties van vele verticale-asturbines.” De bestaande modellen hebben meestal drie rotorbladen met een asymmetrische vorm. Die vorm is nodig om de rotor ‘zelfstartend’ te maken.” In de praktijk laat die eigenschap vaak te wensen over, zegt Blocken. Dat komt volgens hem mede omdat de generator vaak niet bij de rotor past en teveel weerstand geeft.[B1] .

Windenergie in de bebouwde omgeving wint aan belangstelling en de handel biedt inmiddels al windenergiedaken. Dat zijn vooral afgeleiden van de varianten B en C, constateert Blocken. De energie-opbrengsten die de aanbieders voorrekenen noemt hij ‘onrealistisch hoog’. “Die zijn gebaseerd op een cumulatie van foute aannames.” Uiteindelijk doen deze concepten in zijn ogen het tegenovergestelde van wat ervan wordt verwacht: “Ze versterken de wind niet maar zwakken die juist af. Met niet meer maar minder windenergie tot gevolg. ”

Reageer op dit artikel