Windtunnel TU Delft maakt windparken efficiënter
Aan de Technische Universiteit Delft is een nieuwe windtunnel in gebruik genomen, het Wind AI Lab. Hij wordt vooral ingezet voor proeven die windparken mogelijk maken met nog hogere opbrengsten.
Â
Nu de Noordzee langzaam wordt volgebouwd met windparken lijkt het misschien alsof er aan het ontwerp van zoân windpark niets meer te verbeteren valt.
Maar niets is minder waar. In veel gevallen vangen de voorste windturbines in zoân park een flink deel van de wind weg voor de turbines die erachter staan. âWaar het voor wielrenners gunstig is om in de slipstream van hun voorganger te rijden, is het bij windturbines juist andersomâ, zegt hoogleraar data driven control Jan-Willem van Wingerden.
Daarbij wil je vermijden dat de turbines op de tweede en derde rij staan in het zogeheten zog van de voorste turbines, een turbulente luchtstroming waar veel moelijker energie uit te oogsten valt. Dat gaat namelijk ten koste van de totaalopbrengst van het windpark.
Â
Geopend
Wat hieraan te verbeteren valt, is Ă©Ă©n van de belangrijkste onderzoeksdoelen van het Wind AI Lab aan de TU Delft, dat vandaag is geopend. Het maakt deel uit van de faculteit 3mE (Werktuigbouwkunde, Maritieme techniek & Technische materiaalwetenschappen) van de universiteit.
De windtunnel is de enige in zijn soort, zegt de TU Delft. Hij is bijzonder omdat hij bestaat uit meer dan veertienhonderd kleine ventilatoren die afzonderlijk worden aangestuurd. De fans doen wel wat denken aan de ventilatoren die achterin desktopcomputers zitten.
âBelangrijk verschil is dat elke ventilator die je in onze windtunnel ziet zitten, bestaat uit twee stuks die tegen elkaar in draaien, om de rotatie in de windstroming op te heffenâ, zegt Van Wingerden.
Â
Â
Windprofielen maken
De nieuwe onderzoeksfaciliteit maakt bijzondere dingen mogelijk. Waar de conventionele windtunnels een homogene luchtstroming leveren, die hooguit harder of zachter kan worden ingesteld, kan de nieuwe windtunnel windprofielen maken.
Bijvoorbeeld een profiel waarbij het laag aan de grond zachter waait en de windkracht geleidelijk hoger wordt hoe verder van de grond je komt. âMaar ook windvlagen kunnen we inprogrammeren, en zelfs turbulentie kunnen we nabootsenâ, vertelt Van Wingerden.
Â
Ingewikkelde omstandigheden
Het doel hiervan: modellen van windturbines testen in meer ingewikkelde omstandigheden. Een mooi voorbeeld was te zien tijdens de officiële ingebruikname van de windtunnel, op dinsdag 18 oktober. Twee identieke modellen van windturbines staan achter elkaar om te laten zien wat het effect van de voorste op de achterste kan zijn.
Wanneer de lucht begint te stromen, gevisualiseerd door meestromende rook, begint het voorste windmolentje driftig te draaien. Ook de tweede windmolen komt in beweging, maar draait duidelijk minder snel. Doordat hij in het zogeheten zog van de voorste turbine staat, wekt de tweede maar een fractie van de energie op van de eerste, ongeveer een twaalfde.
Â
Â
Wokkelvorm
Dan drukt een medewerker van de onderzoeksgroep op een knopje en begint het rookspoor te spiraliseren; Van Wingerden spreekt van een âwokkelvormâ. âDoor de wieken van de voorste turbine een beetje om hun as te laten draaien, wekt hij deze wokkelvormige luchtstroming opâ, legt hij uit.
Dat ziet er niet alleen mooi uit, maar de tweede turbine begint ineens veel harder te draaien. Op een live-grafiek schiet het opgewekte vermogen omhoog. âPer turbine gaat de opbrengst met 20 Ă 30Â procent omhoog. Uitgesmeerd over een heel windpark denken we zoân 2 procent te kunnen winnen. Dat is nog steeds de moeite meer dan waard.â
Â
Rotoren beetje draaien
De demonstratie is overtuigend, maar is nog maar Ă©Ă©n voorbeeld van hoe de plaatsing van turbines in een windpark de totale opbrengst kan verbeteren. Een andere truc is om de rotoren van de voorste turbines een beetje te draaien, waardoor het zog van de molens niet recht naar achteren gaat, maar schuin, en daardoor de erachter staande turbines mist.
Â
Windturbines werken samen als een team
Nog verder in de toekomst zullen windparken bestaan uit drijvende turbines die zichzelf een klein beetje kunnen verplaatsen. Deze âslimmeâ windturbines werken dan samen als een team, voorziet Van Wingerden.
âNa onderling overleg dobbert een windturbine dan naar de meest energie-efficiĂ«nte plek op zee. Het doel is om de energieproductie te maximaliseren en de tegelijk de belasting op de windmolen te minimaliserenâ, zegt hij in een persbericht.
Â
Beeldmateriaal: Wind AI Lab / 3mE / TU Delft