Windturbines op land zijn vaak omstreden vanwege landschapsvervuiling en overlast van de draaiende wieken. Een Spaanse startup heeft hier wat op gevonden: een minimalistische windturbine zonder bladen die alleen bestaat uit een trillende mast.

Eureka is de rubriek voor 'productontwerpen voor morgen' uit De Ingenieur.

De Vortex Bladeless doet denken aan een rietstengel die wuift in de wind. Het ontwerp bestaat uit een in de grond verankerde ronde basis met in het verlengde daarvan de ronde mast. De twee zijn binnenin verbonden door een staaf van koolstofvezel die voldoende flexibiliteit levert om de mast in de wind heen en weer te laten bewegen. Die beweging levert (een beetje) stroom op. 

Energie

De gelijknamige Spaanse startup Vortex Bladeless maakt hierbij gebruikt van het principe vortex shedding: wanneer lucht langs de mast stroomt ontstaan afwisselend lagedrukwervelingen, waardoor de mast naar de lagedrukzone wil bewegen. De bewegingsenergie van de heen en weer gaande mast wordt door een dynamo omgezet in elektriciteit. 

De permanente magneten van de dynamo op de binnenkant van de mast bewegen door de trillingen heen weer rondom de koperen kern die statisch op het verlengde van de basis is gemonteerd.

Toepassing

Volgens Vortex Bladeless zijn hun windturbines veel eenvoudiger en goedkoper om te produceren, installeren en onderhouden dan conventionele windturbines. Welk model het meest kosteneffectief is hangt echter weer af van de toepassing. 

De startup richt zich dan ook vooral op nieuwe toepassingsmogelijkheden van kleinere modellen, bijvoorbeeld dichtbij en in bebouwd gebied, zoals op daken van gebouwen of in lantaarnpalen. De bladloze variant produceert immers nauwelijks geluid, geeft veel minder hinderlijke slagschaduw en is veilig voor vogels.

Structurele veiligheid

De opbrengst van de bladloze turbine haalt het natuurlijk nooit bij die van een windturbine met draaiende wieken. Tegelijk hebben ook academici het idee nog niet volledig afgeschreven. Onderzoekers van de James Watt School of Engineering van de University of Glasgow publiceerden deze zomer de resultaten van computersimulaties waarmee ze de optimale vorm probeerden vast te stellen voor bladvrije windturbines. 

De simulaties toonden aan dat een mast van 80 centimeter hoog en 65 centimeter in diameter het beste evenwicht biedt tussen opbrengst en stevigheid. Het maximale vermogen zou dan op 460 watt liggen. Een hogere opbrengst is ook mogelijk, stellen de onderzoekers, maar dan staan de palen niet langer stabiel. 

Meer onderzoek

De onderzoekers benadrukken dat het meest efficiënte ontwerp niet per se het hoogste vermogen levert, maar de beste balans tussen kracht en structurele veiligheid. Om vast te stellen of er met een ander ontwerp of andere materialen een hogere opbrengst mogelijk is, is meer onderzoek nodig, stellen de wetenschappers. 

Vortex Bladeless is al overigens al jaren bezig met bouwen en testen van prototypen. Onduidelijk is wanneer het systeem klaar is voor productie.  

 

Foto: Bladeless