Voorvleugels en hondentanden

Henk Tolsma

Vestas installeert binnenkort in Denemarken een windturbine van 8 MW met rotorbladen van 75 m lang: de grootste turbine tot nu toe.

Verdere opschaling tot vermogens van 10 à 20 MW, zoals beoogd in het Europese Innwind-project, stuit met name op problemen met de rotorbladen. Verschillende onderzoeksinstituten en bedrijven proberen de problemen op te lossen en zelfs al te commercialiseren.

Bij lengtes van rond de 100 m worden turbinebladen te groot en te zwaar, en in glasvezel zijn ze dan ook niet meer stijf genoeg. Bovendien vertonen grote rotorbladen slechte aerodynamische eigenschappen aan de voet: de luchtstromingen daar en aan de top verschillen zodanig dat die twee elkaar kunnen tegenwerken.

Onderzoekers gaan die problemen op verschillende manieren te lijf. Ze zoeken de oplossing onder andere bij de luchtvaart. Een rotorblad beschouwen ze dan als een vliegtuigvleugel en ze voorzien deze van ‘flaps’ (flexibele voor- en achterkanten), van strips op boven- en onderkant, en van
vortex-generatoren (‘hondentanden’).

Windenergie-expert ir. Jos Beurskens plaatst deze ontwikkeling in perspectief. ‘Dit onderzoek dient in de eerste plaats om opschaling überhaupt mogelijk te maken’, zegt hij. Plaatsing van flaps en strips zal vooral leiden tot een lagere vermoeiings­belasting van rotorbladen, en dus tot levensduurverlenging en minder onderhoud. ‘En mogelijk leidt het ook tot verhoging van de energieopbrengst.’

In het onderzoeksproject Smart Blades van enkele Duitse r&d-instituten en universi­teiten worden simulaties uitgevoerd met rotorbladen voorzien van flaps en strips. Het uiteindelijke doel is dat de stand van voor- en achtervleugels met behulp van laseroptische meettechniek binnen enkele seconden aan windsnelheid en -richting kan worden aangepast. Echter, vanwege de constructieve complexiteit zal het nog zeker tien jaar duren voor dit gerealiseerd is, aldus een onderzoeker.

De gelijknamige firma Smart Blades GmbH probeert deze ontwikkelingen te commercialiseren. Het heeft bij zo’n honderd windturbines vortex-generatoren (wervelgeneratoren) op rotorbladen geplaatst. Deze maken de turbulente grenslaag rond de bladen stabieler, wat leidt tot minder snelle ‘loslating’ van de luchtstroming. Dit verbreedt de inzetbaarheid van de turbines.