Windturbine

Windturbine

Een windturbine of windmolen kan windenergie omzetten in elektriciteit. De rotorbladen van de turbine worden door de wind omhoog geduwd, waardoor een roterende beweging ontstaat. Door middel van een generator wordt deze beweging omgezet in elektriciteit.

Er zijn verschillende soorten windturbines. De meest voorkomende windturbine is de turbine met horizontale as en drie rotorbladen. Het vermogen van de grotere windturbines in Nederland ligt op 2MW. In nieuw te bouwen offshore windmolenparken komen turbines met een vermogen tot 5MW te staan. In innovatieve modellen kan een vermogen van 7,5MW worden gerealiseerd.

De rotorbladen

Rotorblad doorsnede

Rotorblad doorsnede

De rotorbladen, ofwel de wieken van de windturbine, zetten windenergie om in een roterende beweging van de molen. Wind blaast met een bepaalde kracht tegen een rotorblad. Door de vorm en de positie van het rotorblad ontstaat er een kracht die het rotorblad omhoog duwt (lift) en een kracht die het rotorblad naar achter duwt (drag). De liftkracht zorgt uiteindelijk voor de roterende beweging. De dragkracht duwt het rotorblad, en daarmee de gehele turbine, alleen maar naar achter en is nadelig. Het rotorblad is aerodynamisch zo vormgegeven dat de liftkracht wordt gemaximaliseerd en de dragkracht geminimaliseerd.
Moderne rotorbladen kunnen dusdanig worden gedraaid dat de optimale draaisnelheid kan worden gerealiseerd. Naast de rotorbladen kan in de meeste gevallen de gehele gondel worden gedraaid om de turbine in de juiste richting te zetten.

Elektriciteitsproductie en netaansluiting

De as drijft door de roterende beweging veroorzaakt door de rotorbladen een generator aan. De generator is een grote dynamo, die door de draaiing elektriciteit kan produceren. De geproduceerde elektriciteit is afhankelijk van de draaisnelheid, en dus de windsnelheid. Omdat wind niet met een constante snelheid waait, is de elektriciteitsproductie variabel. Er is daarom tussen de windturbine en het elektriciteitsnet een transformator nodig die de stroom dusdanig omzet dat hij zonder problemen aan het elektriciteitsnet kan worden geleverd.

Windsnelheid

Windturbine snelheden

Windturbine snelheden

De windsnelheid bepaalt niet alleen de hoeveelheid elektriciteit dat kan worden geproduceerd, maar ook de krachten die om de turbine komen te staan. Bij een erg lage windsnelheid wordt er te weinig kracht uitgeoefend om de rotorbladen, waardoor de turbine geen elektriciteit kan produceren. Wanneer de windsnelheid te groot is, komt er teveel kracht om de windturbine te staan dat het gevaarlijke situaties kan opleveren. Daarom heeft een windturbine een zogenaamde cut-in en cut-out snelheid. De cut-in snelheid is de snelheid vanaf waar de windturbine begint te draaien. De cut-out snelheid is de snelheid waarbij de windturbine wordt stilgezet, omdat anders de krachten op de turbine te groot worden. De windturbine wordt zo ontworpen dat hij optimaal werkt bij de meest voorkomende windsnelheid.

Energie terugverdientijd van een windturbine

De energie die nodig is om een windturbine te produceren en te onderhouden heeft de windturbine over het algemeen met drie tot zes maanden terugverdiend. Dit is de energieterugverdientijd.