Dankzij een nieuwe bevestigingstechniek kunnen we binnenkort windmolens bouwen met turbinebladen van 120 meter lang. Tot nu toe staat het record nog op 107 meter.

Niet iedereen zal er blij mee zijn, maar we kunnen straks nog grotere windmolens maken dan nu. Molenwieken van 120 meter lang horen binnenkort namelijk tot de mogelijkheden. Dat schrijft onderzoeksinstituut TNO in een toekomstblik op zijn website.

De grootste windturbine ter wereld van dit moment, die op de Maasvlakte staat, heeft wieken van 107 meter lang en levert als alles meezit 12 tot 14 megawatt; genoeg stroom voor 16.000 huishoudens. Met grotere bladen kan een molen nog meer wind vangen en dus nog meer energie produceren. Dat is gunstig voor de concurrentiepositie van windenergie en voor de transitie naar duurzame energie.

 

Verbindingen

De grootste uitdaging bij het groter maken van windmolens is de bevestiging van de composieten wieken aan de rotor. Op deze verbinding komen enorme krachten te staan. De klassieke manier om de wieken aan de rotor vast te maken, is met zogeheten T-bouten. Maar hoe groter de wiek, hoe meer er daarvan nodig zijn – en op een gegeven moment passen er simpelweg niet meer bij. Om die reden heeft het bedrijf We4Ce al sinds enkele jaren een andere bevestigingsmethode in de aanbieding: root bushing.

 

Verbinding met (a) T-bouten of (b) root bushing. Bron: Briggs et al. (2012),T-Bolt Bearing Strengths in Composite Blade Applications, 15th European Conference on Composite Materials

 

De techniek

Bij root bushing worden er stalen bussen in de ‘wortel’ van het composieten turbineblad verankerd – dus in het deel dat aan de rotor vastgemaakt wordt. Dit gebeurt met de zogeheten vacuĂŒminfusietechniek.

‘Hierbij worden de droge vezelmatten die het geraamte van de constructie vormen samen met alle onderdelen voor de verbinding – dus ook de stalen buizen – in een mal geplaatst en onder vacuĂŒm gezet’, legt projectleider Michiel Hagenbeek van TNO uit, ‘en daarna wordt de hars geĂŻnfuseerd.’ Het resultaat, na de uitharding van de hars, is een composieten constructie inclusief de stalen bushing.

De bushing neemt minder plek in dan de T-bouten, waardoor er ongeveer 30 procent meer verbindingen aangebracht kunnen worden.   

 

Testen

TNO deed de afgelopen twee jaar experimenten om de sterkte en levensduur te achterhalen van constructies die met root bushing in elkaar zijn gezet, en concludeerde hieruit dat deze nog steviger waren dan de onderzoekers van tevoren vermoedden.

Bij de experimenten werden staal-composietverbindingen belast, terwijl de ingenieurs de vervormingen en volgorde van bezwijken met speciale camera’s en software vastlegden. Ook de vorm van de bushing – conisch of recht – is onderzocht. Een trapeziumvorm bleek het beste resultaat te geven. Deze vorm is inmiddels gepatenteerd. 

‘Uiteindelijk levert root bushing zulke stevige verbindingen, dat het mogelijk is bladen van 120 meter in windmolens toe te passen’, zegt Hagenbeek. Molens met zulke grote bladen kunnen 20 megawatt leveren. Dat is genoeg om 26.000 huishoudens van stroom te voorzien – dus een stad ter grootte van Middelburg of Zeist.

Dat wil zeggen: als het waait. ‘Maar dat doet het op grote hoogte vaker en harder’, zegt Hagenbeek. Dus ook wat dat betreft biedt een grote molen voordeel.

 

Openingsbeeld: We4Ce

Â