In een vlak, windrijk land als Nederland is er veel potentieel voor windmolens. Een alternatief ontwerp uit Japan laat elke windmolen twee tot drie maal zoveel energie opleveren. De energie ligt zo letterlijk voor het grijpen. Kunnen we hiermee de schaarse fossiele brandstoffen grotendeels vervangen?
De langsstromende lucht zuigt het gebied achter de trechter vacuüm. Daardoor waait extra veel wind door de rotor.
Het geheim van de windlens
De windlens zorgt er voor dat de windsnelheid kunstmatig wordt vergroot.
Het ontwerp van Yuji Ohya, Takashi Karasudani, Tomoyuki Nagai, Chris Takashi Matsuura en Hugh Griffiths bestaat uit een rotor met hierom een trechter. Deze trechter concentreert de wind van een groter oppervlak in de rotor, waardoor de wind veel sneller door de turbine heenstroomt. De opbrengst van een windmolen neemt toe met de derde macht van de luchtsnelheid. Zelfs iets meer windsnelheid dan anders heeft daardoor al een enorm effect. In sommige experimenten haalden de onderzoekers daardoor zelfs een vijf maal zo groot rendement.
De windlens heeft veel weg van een omgekeerde trechter met een enorm wijde tuit. De tuit van de trechter is tegen de wind in gericht. Als de wind langs de rand stroomt, daalt de luchtdruk achter de trechter – een effect van de Wet van Bernouilli, die ruwweg zegt dat de optelsom van snelheidsdruk, luchtdruk en druk door gewicht altijd gelijk blijft. M.a.w. als de snelheid stijgt, daalt de luchtdruk.
Het gevolg: er wordt een straal snel bewegende lucht recht door de turbine gezogen. Daardoor brengt de turbine veel meer vermogen op. Het plaatje hiernaast geeft de werking goed weer.
De windlens wordt gemonteerd zoals de rotor van een 'standaard' windmolen. Hier hangt hij klaar voor montage.
Oplossing energieprobleem?
Dit heeft meerdere voordelen. Niet alleen komt er zo meer windenergie, maar ook bij wat lagere windsnelheden, die veel meer voorkomen, leveren windmolens een hoog vermogen. Zo wordt het beruchte piekprobleem van windmolens – ze leveren maar een deel van de tijd energie – een stuk kleiner.
De kap om de windmolen biedt ook extra bescherming tegen de roterende wieken. Voor een zonarm, maar windrijk land als Nederland zou de windlens – in combinatie met biogas om dalen op te kunnen vangen – wel eens de reddende engel kunnen zijn.
Kleine nadelen
Wel is het lastig het model op te schalen. Het is geen sinecure om een grote kap om een windmolen te bevestigen. Aandachtspunt van de onderzoekers is daarom kleinere ontwerpen te ontwikkelen. Ook blijft het probleem van de piekvermogens. De hoge windsnelheden en zuigende werking zijn uiteraard ook slecht nieuws voor vogels, maar wellicht kunnen deze afgeschrikt worden.
Windfarms op zee
Japan is dringend op zoek naar alternatieve energiebronnen. Kernenergie is na Fukushima uit de gratie. De universiteit van Kyushu heeft in ieder geval een vergevorderd concept ontwikkeld voor drijvende windfarms op zee die gebruik maken van dit model. Vermoedelijk is de kans groot dat de Japanse autoriteiten hier heel serieus naar gaan kijken. Het alternatief – lekkende kernreactoren of olie moeten importeren uit instabiele dictaturen – is weinig aanlokkelijk.
Veel olie en gas heeft Japan niet, maar wel veel zee en wind. Deze drijvende windmolenfarms van de universiteit van Kyushu gebruiken de windlens.
Bron:
EWEA 2011
nu nog een vliegtuigmotor die op deze wijze vliegt…
Hier wordt aangegeven dat dit een nieuw ontwerp zou zijn, maar helaas is dit allang bekent en ik zelf heb ook een windmolen ontworpen die niet zoals hier tot de 3e macht de wind versterkt, maar een veelvoud ervan. Het nadeel van mijn ontwerp is dat deze zoveel stuwkracht kan ontwikkelen dat deze windmolen bijna niet meer als windmolen te gebruiken valt. Maar meer als een alternatieve aandrijving en deze is ook nog eens stuurbaar doordat deze de lucht hoeveelheden kan regelen, het maakt dan in principe niet meer uit of het nu windstil is of als het windkracht 12 waait. Dit principe kun je ook voor water gebruiken om zo schepen mee te kunnen aandrijven en misschien ook te gebruiken voor vliegtuigen.
Slecht nieuws voor de vogels. Anderzijds kan wellicht aan de ring een (gaas)scherm worden bevestigd wat ongelukken helpt voorkomen.
Wat een gedoe om je elektrische fiets op te kunnen laden: ik trap liever zelf.
150 jaar geleden bestond elektriciteit nog niet.
@Hans, behalve zinloze one-liners weet je je niet eens fatsoenlijk uit te drukken. Bestond elektriciteit nog niet? Denk nou eens na man; 150 jaar geleden waren we al 1950 jaar het idee van de egyptenaren kwijt om iets nuttigs te doen met wat ze toen al ontdekt hadden maar niet wisten toe te paasen : elektriciteit.
Zó dom zijn wij mensheid nou. Net zo dom als het “recept” van cement te verliezen wat de romeinen allang toepaste.
Zo dom dat wij in de ‘middel-eeuwen’ moesten ontberen wat de romeinen ons allang hadden voorgedaan; opleiding, hygiëne, badhuizen, riolering etc.
Zal ik nog even doorgaan?
Er komt een systeem dat windmolens gaat vervangen. En geen wind meer nodig heeft. Zal niet lang meer duren.