Windturbines - of windmolens, zoals ze veel genoemd worden - gebruiken wind als natuurlijke hulpbron en zijn daardoor een belangrijk onderdeel van de energietransitie.
Onderdelen en werking van een windmolen
De wieken gaan draaien door de energie van de wind en zorgen via de - meestal horizontale as - voor het roteren van de generator.
Dit geheel is gemonteerd in en aan een zogenaamde gondel, die op de mast naar de windrichting kan draaien en zo optimaal de windenergie benut.
De mast is in de fundering verankerd in de bodem.
Wieken
De wieken van een windturbine zijn belangrijke onderdelen.
Moderne wieken zijn gemaakt van met glasvezel of koolstofvezel versterkte kunststof.
De maximale bladlengte van moderne windturbines ligt rond de 65 meter bij landgeplaatste turbines en rond de 85 meter bij offshore turbines.
De naaf is het punt waar de wieken bij elkaar komen.
Gondel
In de gondel bevindt zich een generator.
De generator zet de bewegingsenergie van de as om in elektriciteit en is te vergelijken met een grote dynamo.
Oudere windturbines hebben nog een tandwielkast. Deze werkt als een versnellingsbak: de rotatiesnelheid wordt ermee vergroot.
De tandwielkast is echter een kwetsbaar onderdeel waardoor sommige fabrikanten kiezen voor een direct aangedreven generator, de zogenaamde direct-drive of gearless windturbine.
Windturbines zijn uitgevoerd met een aerodynamisch remsysteem om ze stil te kunnen zetten bij noodsituaties of onderhoud.
Een windvaan op de gondel meet de windrichting. Zodra deze verandert, richt een kruimotor de gondel weer recht op de wind.
Mast
Een mast van een windturbine moet veel belasting kunnen verdragen.
Groter nog dan de belasting van de gondel, generator en bladen is de windbelasting die de mast te verduren krijgt.
Daarom is de regel: hoe hoger de mast, hoe breder de voet.
De ashoogte van windturbine is met de jaren ook sterk gestegen. Waren de windturbines rond 1980 ongeveer 15 meter hoog, midden jaren 1990 hadden ze al een hoogte van 50 meter. Tegenwoordig zijn windturbines gemiddeld 100 meter hoog.
De verwachting is dat de windturbines in de toekomst gemiddeld een ashoogte hebben van 150 tot 200 meter hoog.
De mast kan gemaakt zijn van beton of staal.
Afhankelijk van de grootte ervan kan deze door middel van lieren opgetakeld worden.
Grotere exemplaren moeten met behulp van een kraan in elkaar gezet worden.
Binnen in de mast bevinden zich een ladder, eventueel een lift en de stroomkabels.
Het transport van masten van de productielocatie naar de bouwplaats is een grote logistieke uitdaging.
Omdat een mast in een stuk qua gewicht en omvang niet te transporteren valt, wordt de mast in onderdelen getransporteerd en op locatie in elkaar gezet.
De verschillende onderdelen zijn zo groot mogelijk.
Een stalen mast bestaat uit twee tot vier secties die met flensverbindingen aan elkaar bevestigd worden.
De wanddikte bedraagt 20 tot 60 millimeter.
Fundering
Een windturbine moet goed verankerd worden met de grond waarop hij staat.
Op land wordt uit kostenoverweging vaak een ondiepe fundering gebruikt.
De fundering is gemaakt van beton, en is voorzien van doorvoeren waar de elektriciteitskabel door heen kan.
Bij offshore windparken zijn er drie gangbare funderingstypen, een driebenige voet (tripod), een bucket fundament of een rechte mast (monopile).
Er wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om windturbines met drijflichamen te maken waarbij geen directe verankering meer is met de zeebodem.
Hierdoor zou plaatsing van windturbines in dieper water mogelijk worden. Deze zijn echter nog in de testfase.
Omdat moderne windturbines groter zijn dan oudere versies is het (nog) niet mogelijk om de fundering daarvan te gebruiken voor nieuwe windturbines.
Nederland heeft geluk. Met de Noordzee beschikt het over een potentieel enorme, duurzame energiebron.
De Noordzee is relatief ondiep, er staat veel wind en is zo ideaal voor de productie van stroom uit wind.
Industriële partners werken samen met met kennisinstituten en universiteiten om de benodigde kennis en kunde voor de bouw en exploitatie van windparken op zee uit te breiden.
Inmiddels zijn twee windparken - NoordzeeWind en Blauwwind - op de Noordzee operationeel, met een vermogen van 1,6 GW.
De derde - CrossWind - is in aanbouw. Bijzonder: in CrossWind werken de partners aan innovaties om ervoor te zorgen dat het windpark een constante hoeveelheid stroom levert, ongeacht hoe de wind waait.
Op verschillende gebieden in Nederland ontstaan energieparken. Zo wordt in Drenthe het Energiepark Pottendijk ontwikkeld.
Vlakbij Emmen gaan windmolens en zonnepanelen samen stroom opwekken gelijk aan bijna een derde van het totale elektriciteitsverbruik van de inwoners en bedrijven van Emmen.
Ook op de Maasvlakte en bij de Noord-Oost polder staan windturbines.
De belangrijkste voordelen zijn het gebruik van windenergie als natuurlijke hulpbron en tevens de vermindering van de uitstoot van gevaarlijke stoffen.
Daanaast kunnen windturbines toegepast worden op afgelegen plaatsen.
Naar verwachting zijn windturbines na 25 jaar nog steeds economisch rendabel.
Een belangrijk nadeel is de invloed van windturnines op flora en fauna: vogels vliegen ertegen aan.
De slagschaduw, geluidshinder en nachtelijke verlichting zijn nadelig voor omwonenden; dit effect wordt op termijn groter door de hogere masten en wieken die verder reiken.
