Onderzoekers in Duitsland hebben een ultralichte windturbine ontwikkeld die al bij zeer weinig wind begint te draaien en stroom levert.

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

Om ook thuis stroom op te wekken uit windenergie ontwikkelden onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung en BFF Group – een bouw- en ingenieursbureau uit de regio Berlijn – een windturbine die zelfs bij lage windsnelheden van 2,7 meter per seconde begint te draaien. Vergelijkbare modellen doen dat pas vanaf windsnelheden van zo’n vier meter per seconde.

Constructie

Dat de nieuwe turbine al bij weinig wind draait, komt doordat de rotorbladen geen schuimkern bevatten, maar van binnen hol zijn. Dankzij die holle constructie is het totale gewicht tot 35 procent lager. Om de bladen te maken 3D-printen de Duitsers eerst mallen voor beide helften van een rotorblad. Vervolgens legt een automated fibre placement-
robot laag voor laag vezelstroken van composiet op de mallen die met hars of andere uithardende kunststoffen worden verlijmd. Daarna worden de bladhelften samengevoegd.

Prestaties

In windtunneltesten bereikten de rotorbladen tot 450 omwentelingen per minuut. Bij een windsnelheid van tien meter per seconde levert de turbine 2500 watt vermogen. Daarmee is de turbine volgens de onderzoekers 83 procent krachtiger dan vergelijkbare modellen op de markt. Sterker nog: de turbine komt met 53 procent efficiëntie best dicht bij de theoretische bovengrens van wat een turbine aan kinetische energie aan de wind kan onttrekken. Deze bovengrens is door de Duitse natuurkundige Albert Betz op 59,3 procent gesteld. De meeste kleine windturbines blijven steken tussen 20 en 35 procent. Grote commerciële modellen komen doorgaans niet boven de 45 procent uit.

BFF Group wil vijf prototypen installeren om uit te zoeken hoe positie en hoogte van de turbine stroomproductie beïnvloeden. Ook willen de onderzoekers de vezelstroken van één enkel materiaal fabriceren om het beter te kunnen recyclen. 

 

foto: Fraunhofer IAP/BFF Group