Gerald Schut
In Gelderland en Waalwijk gaan stemmen op om verticale windturbines zonder wieken te plaatsen. Er worden twee smaken genoemd: de Spaanse Vortex Bladeless: een hoge trilstaaf met als bijnaam de ‘skybrator’ en de Amerikaanse Kohilo met verschillende staande turbines. Hoe kansrijk zijn dit soort concepten?
Het concept voor Vortex Bladeless (de trilstaaf) stamt al van jaren geleden en hoewel er de afgelopen jaren weinig vooruitgang geboekt lijkt te zijn, belandde het bedrijf in de finale van een wedstrijd voor startups van het Noorse energieconcern Equinor. Het grootste prototype is de Vortex Tacoma van 2,7 m hoog met een geclaimd vermogen van 100 W. ‘Zo’n ding produceert dan bij lange na niet zoveel als een zonnepaneel. Dan moet er eerst een model komen van 10 meter hoogte. Maar wie gaat er nu 12 van die 10 m lange palen in zijn tuin zetten in plaats van zonnepanelen op zijn dak?’ vraagt emeritus hoogleraar Windenergie (TU Delft) Gerard van Bussel zich af. ‘Dit is een grappige gadget, maar niet meer dan dat. Het zijn verder wel spannende dingen, hoor. Deze palen zijn specifiek ontworpen om in hun eigen frequentie te trillen. De kleine op 14 Hz, een groter papieren model op 9 Hz. Als je daar geen energie uit zou halen, zouden ze zelfs stuk gaan. Via een ring met magneten rondom spoelen wordt wisselstroom opgewekt.’
Het achterliggende fenomeen heet ‘vortex shedding’, vertelt Rob Kuilboer, senior technical sales manager bij Siemens Gamesa Renewable Energy B.V. ‘Von Kármán wervels gaan aan een hoge cilinder slingeren.’ Bij de installatie van windturbines vormt dat een uitdaging als de toren al op de monopile staat maar de gondel er nog niet opgezet is. ‘Dan zetten we er tijdelijk vortex brekers op. Het is op zich een elegant idee om daarmee energie op te wekken.’ Maar de wetten van de natuurkunde stemmen niet hoopvol. Kuilboer: ‘De hoeveelheid energie die uit wind te halen is, is luchtdichtheid maal oppervlak maal windsnelheid tot de derde macht en is door de wet van Betz begrensd op 59%. Door turbines hoger te bouwen en op zee pak je een hogere windsnelheid, maar bij de Vortex Bladeless is het oppervlak minimaal.
Kuilboer rekent voor: de nieuwe gangbare Siemens Gamesa 11 MW (SG 11-200) turbine heeft een rotordiameter van 200 m en een ashoogte van 125 m. ‘Met een straal van 100 m bestrijken de turbinebladen een oppervlakte (π x r2) van 31.415 m2. Een paal met een diameter van 6 m moet om diezelfde oppervlakte te halen, meer dan 5 km hoog zijn! Je hebt 42 wiekloze palen van 125 m hoog nodig om evenveel wind te vangen als één van de SG 11-200 DD turbines die we nu bij Hollandse Kust Noord en Zuid neerzetten. En dan hebben we het nog niet over het lagere rendement van de omzetting gehad.’
De Kohilo Cyclone, waar Waalwijk over fantaseert is een 80 m hoge tochtige duiventil met een diameter van 100 m vol Savonius-rotoren. Op papier, althans ‘want hoewel het bedrijf anders suggereert, heeft het nog nooit zo’n ding gebouwd,’ zegt Gerard van Bussel. Dat zou ook ongelooflijk duur worden, meent hij. ‘Alleen aan materiaalkosten zou het al een factor tien duurder zijn dan een moderne windturbine.’
Volgens Van Bussel en Kuilboer moeten we het voor het leeuwendeel van 84 TWh aan hernieuwbare elektriciteit die Nederland in 2030 wil opwekken toch echt van gangbare horizontale turbines met grote rotorbladen hebben en niet van experimentele verticale as windturbines (VAWTs).
Energie-ingenieur Thijs ten Brinck vat het op Wattisduurzaam.nl zo samen: ‘Een paal kan nog zo guitig wiebelen, een alternatief voor een windturbine met wieken wordt het nooit. Een windturbine zonder wieken is als een stadsbus zonder wielen. Heel goedkoop in gebruik, superstil en vrijwel 100% veilig voor vogels. Je hebt er alleen precies niets aan.’ Ten Brinck vreest dat dagdromerij over energiebronnen zonder nadelen afleidt van de serieuze klus, waar Nederland voor staat om het Klimaatakkoord te realiseren.
