s windenergiebedrijven wagen zich aan steeds dieper water, de traditionele windmolen-stijl turbine is misschien niet de meest geschikte oplossing. Het is tijd om naar alternatieven te kijken.

Windturbines oudsher messen die roteren om een ​​horizontale as, en dat is standaard in de moderne windparken gebleven. Conventionele horizontale-as windturbines (HAWT) kwam tot de markt voor windenergie domineren, zowel op het land en in ondiepe wateren voor de kust.

Maar de beste windmolenparken zijn vaak te vinden in diepere zeeën, ver weg van windobstakels, scheepvaartroutes, nimbys en trekvogels. Ondersteunende structuren die stevig op de zeebodem zijn bevestigd, zijn mogelijk niet economisch haalbaar in diepten voorbij 50m, dus ingenieurs wenden zich in plaats daarvan tot zwevende funderingen.

Dit zijn zeer verschillende omstandigheden om elektriciteit uit wind te genereren, wat een hernieuwde interesse in alternatieve windmolenconfiguraties betekende. Zoals we rapporteren in Filosofische transacties van de Royal Society het aannemen van een verticale rotatieas is zo'n alternatief. Deze turbines, die altijd voor de wind staan, staan ​​bekend als windturbines met verticale as (VAWT's).

Stabiele structuren

Traditionele horizontale as turbines top-zwaar, de bladen en de apparatuur die bevoegdheid noodzakelijkerwijs bevestigd aan de top van de toren genereert. In een grote offshore turbine kan dit deel een paar honderd ton weegt en rond 100m boven de zeespiegel.

In een turbine met een verticale as kunnen de generatiesystemen zich op een veel lagere hoogte bevinden, zelfs vlak aan de voet van de toren. Dit betekent dat VAWT's over het algemeen een veel lager zwaartepunt hebben.

Op drijvende steunen wordt dit voordeel vergroot - denk maar aan hoe stabiel je bent als je in een kano zit in plaats van er op te staan.

Het verlagen van de generatoren maakt ze ook veel toegankelijker en gemakkelijker te onderhouden of te vervangen. Een VAWT-medewerker hoeft bijvoorbeeld slechts een korte afstand af te leggen om toegang te krijgen tot machines in plaats van een 100m-toren te beklimmen die voortdurend in beweging is.

Grootte Doet Er Toe

In het algemeen, grotere windturbines produceren goedkoper elektriciteit. Dit heeft geleid tot turbines krijgen steeds grotere en krachtiger, vooral wanneer kust 50m bladen nu routine en sommige zijn zelfs veel groter.

Maar zulke horizontaal draaiende reuzen kunnen snel hun limiet bereiken. Als de as van het blad in beschouwing wordt genomen, zal, wanneer dit blad horizontaal is, de zwaartekracht loodrecht daarop staan, terwijl wanneer het blad verticaal (naar boven) is, de zwaartekracht parallel aan de as zal zijn en naar de wortel van het blad zal wijzen. Ten slotte, wanneer het blad weer verticaal is (naar beneden), zal de zwaartekracht parallel zijn aan de as van het blad, maar nu naar de punt wijzen. Sommige studies beweren dat dit oscillerende zwaartekracht belasting beperkt de grootte van de horizontale as turbines.

Windturbines met verticale as lossen dit probleem op, omdat ze tijdens het draaien een constante zwaartekracht ervaren, altijd in dezelfde richting. Zonder de stress van het vasthouden van 80m-metaalbladen aan één kant, kunnen VAWT's mogelijk veel groter worden.

Onderzoek Ook getoond verticale turbines dichter bij elkaar in een windpark geplaatst. Dus voor een bepaald gebied, kan meer VAWTs worden geïnstalleerd, en meer elektriciteit opgewekt dan wanneer HAWT's werden gebruikt, waardoor de kosten van elektriciteit verminderen.

De Axis Revolution

Dus nu rijst de voor de hand liggende vraag: waarom zijn VAWT's nog niet gebruikt als ze zo voordelig zijn? De belangrijkste reden is dat het nog steeds een nieuwe technologie is. Hoewel onderzoekers tientallen jaren lang naar verticale assen hebben gekeken, is de technologie achtergebleven, voornamelijk als gevolg van beperkingen aan materialen en lagersystemen. Beleggers zien de bekende technologie nog steeds als een veilige gok en zelfs bij het kijken naar diepzeewind zijn ze meer geneigd om horizontale-as-turbines op drijvende platforms te ondersteunen.

Maar zowel overheden als vooruitstrevende bedrijven zijn nu te investeren in het potentieel van VAWTs voor diepzee offshore windenergie. De Nova project, gefinancierd door de Britse overheid, bleek verticale-as offshore commercieel rendabel. Sandia National Laboratories, gesteund door de Amerikaanse energieafdeling, en divers EU-backed projecten hebben ook de technologie ondersteund.

Industriële bedrijven zoals de Britse VertAx Wind of Gwind uit Noorwegen volgen ook dit voorbeeld door de ontwikkeling van verschillende concepten. Het Franse bedrijf Nenuphar zet zijn VAWT-ontwerp voort, met plannen (afgebeeld bovenaan dit artikel) om het eerste drijvende windpark te installeren voor de kust van Marseille.

Met de toenemende vraag naar energie zijn we verplicht om elke mogelijke oplossing te onderzoeken. Windmolens met verticale as in de diepe zee hebben een groot potentieel om een ​​van deze oplossingen te zijn.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation
Lesen Sie hier originele artikel.

Over de Auteurs

Maurizio Collu is een docent, Offshore Renewable Energy Centre van Cranfield University. Dr Collu is de Course Director van de Advanced Mechanical Engineering MSc, en een docent Fluid Mechanics en laden, CEng, Mrina en MEI. Hij is in het bijzonder betrokken bij de conceptuele en het voorlopige ontwerp van offshore structuren voor de opkomende drijvende windturbine-industrie.

Michael Borg voert momenteel postdoctoraal onderzoek binnen het Department of Wind Energy aan de Technische Universiteit van Denemarken op drijvende verticaleaswindturbine concepten ondersteund door de EU gefinancierde DeepWind en INSTROOM projecten.

Aanbevolen boek:

Nature's Fortune: hoe het bedrijfsleven en de samenleving gedijen door te investeren in de natuur
door Mark R. Tercek en Jonathan S. Adams.

Wat is de natuur waard? Het antwoord op deze vraag, dat van oudsher is geformuleerd op milieugebied, is een revolutie in de manier waarop wij zaken doen. In Nature's Fortune, Mark Tercek, CEO van The Nature Conservancy en voormalig investeringsbankier, en wetenschapsjournalist Jonathan Adams beweren dat de natuur niet alleen de basis is van het menselijk welzijn, maar ook de slimste commerciële investering die bedrijven of overheden kunnen maken. De bossen, uiterwaarden en oesterriffen die vaak eenvoudig als grondstoffen worden gezien of als obstakels die moeten worden opgeruimd in naam van de vooruitgang, zijn in feite net zo belangrijk voor onze toekomstige welvaart als technologie of wetgeving of bedrijfsinnovatie. Nature's Fortune biedt een essentiële gids voor 's werelds economisch en ecologisch welzijn.

Klik hier voor meer info en / of om dit boek op Amazon te bestellen.