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. 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: bijvoorbeeld de gaten waardoor de elektriciteitskabels 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 kennisgebieden van TNO: integraal ontwerp van windparken en turbines.

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 heeft een ander effect op de levensduur 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.

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 as draaien, wordt nog niet zo vaak gebruikt. Die keuze is voor Nederland in de vorige eeuw gemaakt. Maar dat verticale-asconcept zou in de nabije toekomst wel eens een winnend concept kunnen worden voor drijvende windparken. Het zwaartepunt van een verticale-asturbine ligt namelijk veel lager en daarmee is de drijvende constructie potentieel lichter en daardoor goedkoper. Het is niet ondenkbaar dat er over tien jaar veel meer offshore verticale-aswindturbines zullen zijn.

Samenwerken met TNO aan windturbines

Neem contact op met Peter Eecen

Contact opnemen
Roadmap

Naar grootschalige opwekking van windenergie

De Nederlandse overheid heeft met de energiesector afgesproken dat al in de nabije toekomst een substantieel deel van alle energie uit duurzame bronnen zal worden opgewekt. Windenergie zal voor Nederland... Lees verder
Ons werk

Haliade X: metingen aan grootste windturbine ooit begonnen

De certificeringsmetingen die TNO uitvoert zijn succesvol en hebben eraan bijgedragen dat het zogenaamde volledige type certificaat is verstrekt door DNV GL. Lees verder
Grootschalige opwekking van windenergie
Contact

Dr. Peter Eecen

  • Wind Energy