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: 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 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.

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.

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. Naast zonne-energie, is windenergie... 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
TNO Insights

TNO werkt aan grootste windturbine ooit

13 maart 2019
Het is de grootste en meest krachtige windturbine ter wereld: de Haliade-X van GE Renewable Energy. De komende vijf jaar wordt de turbine getest op de Maasvlakte. Met een nog nooit vertoonde capaciteit... Lees verder
Grootschalige opwekking van windenergie
Contact

Haico van der Heijden

  • Maritiem
  • offshore

VOLG TNO OP SOCIAL MEDIA

blijf op de hoogte van ons laatste nieuws, vacatures en activiteiten

Op TNO.nl maken we gebruik van cookies. De daarin opgeslagen informatie kan bij een volgend bezoek weer naar onze servers teruggestuurd  worden.