Ondersteuningsconstructie net zo belangrijk als de windturbine zelf

Windturbines in zee staan op constructies op enorme stalen palen die zo’n 35 meter diep in de zeebodem worden geheid. ECN part of TNO heeft een aparte onderzoekslijn voor onder meer de verbetering van het ontwerp van deze zogenoemde monopiles.

De windturbine omvat de mast, de nacelle en de rotor, inclusief de bladen. Op land rusten de turbines op betonnen funderingen. Windturbines op zee vereisen een andere constructie: de standaardturbines staan op stalen monopiles van 90 meter lengte. Die lengte zal nog verder toenemen. Daarnaast worden drijvende ondersteuningsconstructies ontwikkeld voor een nieuwe markt van drijvende windparken.
 
De windturbines worden steeds groter. Dat vereist aanpassingen ook in de ondersteuningsconstructies. De stalen ondersteuningsconstructies worden daarmee steeds zwaarder en bevatten belangrijke details die het ontwerp bepalen: de kabels bijvoorbeeld moeten door de wand van stalen constructie naar buiten worden geleid.

Wisselende krachten

De monopiles kunnen alleen efficiënt worden ontworpen als integraal onderdeel van de windturbines. Dat is een van de onderzoeksgebieden van ECN part of TNO.

Anders dan bij de olie- en gasplatformen is de belangrijkste kracht niet de zwaartekracht, loodrecht naar beneden. Bij de windturbines worden de krachten veel hoger uitgeoefend op de rotor, en vooral horizontaal. Die wisselende kracht werkt heel anders dan alleen maar zwaartekracht. Precies weten hoe die kracht wordt uitgeoefend op de windturbines, en op welke plaatsen, is nodig om veilige en kostenefficiënte ontwerpen te maken.

ECN part of TNO ontwikkelt monitoringsprogramma’s door meetinstrumenten te plaatsen op de windturbines in het windpark om de krachten te meten. De krachten worden niet alleen nauwkeurig gemeten om het efficiëntste ontwerp te maken, maar bijvoorbeeld ook om de levensduur van de ondersteuningsconstructies zo goed mogelijk te berekenen.

Die sensoren leveren belangrijke informatie waarmee de individuele windturbines optimaal kunnen worden ingesteld. Door de optimale stand in te stellen van de rotor en de hoek van de bladen op de wind, kan de energieproductie optimaal worden geregeld. Maar dat niet alleen. De optimale instelling zorgt er ook voor dat de impact van de krachten op de ondersteunende constructie vermindert. Dat verlengt de levensduur van de ondersteunende constructie.  

Verticale as

Klassiek zijn de horizontale-aswindturbines waarbij de bladen draaien als bij Hollandse molens. De verticale-asturbine, waarbij lange bladen in een cirkel rond een verticale mast draaien, wordt nog niet zo vaak gebruikt. Die keuze is in de vorige eeuw gemaakt. Maar dat verticale-asconcept zou in de nabije toekomst wel eens een winnend concept kunnen worden. Een verticale-asconstructie is heel geschikt voor de drijvende windparken. Het zwaartepunt van een verticale-asturbine ligt veel lager en daarmee is de drijvende constructie potentieel lichter en daardoor goedkoper. Het is niet ondenkbaar dat er over vijf tot tien jaar veel meer offshore verticale-aswindturbines zullen zijn.

Naar grootschalige opwekking van windstroom

Ir. Feike Savenije

Contact

Ir. Feike Savenije

  • wind turbine
  • wind farm dynamics
  • offshore wind support structures
E-mail

ECN part of TNO

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren. Ons privacystatement is aangepast aan de nieuwe privacywetgeving in de EU.