blik op de toekomst

Nieuwe generatie windturbines: groot, groter, grootst

24 augustus 2020 • 3 min leestijd

Terwijl de metingen door TNO aan de Haliade-X, de grootste windturbine ter wereld, op de Maasvlakte nog in volle gang zijn, werken experts alweer aan de volgende generatie. Die turbines krijgen nog grotere bladen, produceren daardoor nog meer energie en brengen zo de kosten per kilowattuur omlaag. Een ongekend technologische uitdaging waarbij de natuurkundige grenzen voortdurend worden verlegd.

Meer weten?

Meer informatie over STRETCH? Neem contact op met Peter Eecen.

contact

“De lengte van de bladen is de grens van honderd meter al gepasseerd en we gaan nu richting honderdtwintig en meer. Die kun je niet zomaar produceren en installeren, want de krachten zijn bij die afmetingen onvoorstelbaar groot. Elke meter meer vergt vooraf diepgaand onderzoek en berekeningen”, vertelt Peter Eecen van de onderzoeksgroep windenergie van TNO EnergieTransitie.

Onontgonnen terrein

In het vierjarige programma STRETCH, gefinancierd door de rijksoverheid (RVO), werkt TNO nauw samen met General Electric (GE) Renewable Energy, tevens eigenaar van de Haliade-X, en hun dochterbedrijf LM Wind Power dat een uitgebreide testfaciliteit heeft in de Wieringermeer voor experimenten aan windturbinebladen. De partijen werken al langer samen in onderzoeksprojecten voor het doorbreken van aerodynamische barrières om steeds grotere turbines mogelijk te maken. De komende tijd gaat het om het verder opschalen van het rotorblad tot een diameter van zo’n 230-240 meter. Bij de Haliade-X is dat nog 220 meter. Dat betekent het betreden van onontgonnen aerodynamisch terrein. Onderzoek moet uitwijzen welke krachten bij die lengtes worden uitgeoefend en welke gevolgen dit heeft voor de belasting van de rotorhub en de daaraan verbonden bladen.

“Je kunt de bladen niet ongestraft groter maken, ze worden dan te zwaar of te duur”

Grenzen verleggen

In STRETCH buigen de experts zich over het verder verlengen van het blad en het testen van de rotorhub, het ophangpunt van de drie bladen. “Het ontwerp van de Haliade-X was al een enorme stap, maar in dit project gaan we de grenzen opnieuw verleggen”, zegt Peter Eecen. “Je kunt de turbinebladen niet ongestraft groter maken. Ze worden dan veel te zwaar of te duur en dan is het niet interessant voor fabrikanten of bouwers van windparken. De kunst is met een innovatief ontwerp te komen dat een ideale balans vormt tussen lage belasting van de constructie en hoge opbrengst tegen acceptabele kosten. Als dat lukt, gaan de kosten van windenergie per kilowattuur omlaag. Dat maakt wind op zee economisch steeds interessanter. En dat draagt weer bij aan versnelling van de energietransitie.”

Complexe technische puzzel

De grotere opbrengst door de nieuwe generatie windmolens wordt niet zozeer behaald door het gebruik van nieuwe materialen voor het vervaardigen van de lange bladen, maar bijvoorbeeld door het toepassen van add-ons: slimme toevoegingen aan het blad die de stroming van de wind rond het blad verbeteren en zo het rendement vergroten. Het is alleen wel een complexe technische puzzel. Er zijn nog geen modellen die hierin voorzien. Metingen en experimenten in de testfaciliteit gaan waardevolle gegevens opleveren om nieuwe modellen te maken waarmee fabrikanten hun ontwerpen weer kunnen verbeteren. TNO zorgt als onafhankelijke wetenschappelijke partij voor het valideren van de metingen en de aerodynamische modellen.

“Het gaat niet zozeer om nieuwe materialen maar om het toepassen van add-ons”

Testfaciliteit op ware grootte

De testbank die GE en LM Wind Power in de Wieringermeer bouwen bestaat uit de hub van een windturbine op ware grootte: het draaiende deel aan de voorzijde van de turbine waaraan de bladen worden geschroefd. De rotor krijgt zware mechanische belastingen te verwerken en de TNO-experts verifiëren de sterkte van de constructie. Daaruit is het gedrag van de rotoren, inclusief bladen en bevestigingen, te bepalen. De nieuwe generatie windturbines is gezien hun omvang vrijwel uitsluitend bedoeld voor installatie in windparken op zee.

Peter Eecen: “De testen, experimenten en berekeningen waar we nu mee zijn begonnen moeten resulteren in turbines die over een paar jaar wellicht al een plek krijgen in windparken op zee. Vanaf volgend jaar zijn er tenders voorzien voor enorme windparken als Hollandse Kust west, Ten Noorden van de Waddeneilanden en IJmuiden Ver. Onze ambitie is dat dit project resulteert in turbines die over een jaar of vijf in zee staan."

“Onze ambitie is dat de turbines over een jaar of vijf in zee staan”

Vooroplopen

TNO loopt voorop als het gaat om kennis van wind en daarbij behorende aerodynamica, sensoren, modellen en meetinstrumenten. Toonaangevende fabrikanten van windturbines maken bij hun ontwerp gebruik van de kennis en de modellen die TNO ontwikkelt. De validatiemetingen door TNO aan de Haliade-X moeten resulteren in certificering van de windturbine. Dan is deze klaar om op grote schaal te produceren en geïnstalleerd te worden in windparken op zee. Die procedure wordt straks ook doorlopen bij de volgende generatie windturbines waar TNO in STRETCH aan werkt.

Foto's: LM Wind Power

blik op de toekomst

Podcast Insights seizoen 2 #30: Hoe ziet een industrie zonder fossiele brandstoffen eruit?

17 sep '20 - 1 min
In deze nieuwe aflevering gaan TNO-experts Faruk Dervis en Robert de Kler in gesprek met Alice Krekt, Directeur Climate Program van Deltalinqs. Ze praten onder andere... Lees meer
verhaal van de klant

CO2: van afvalverbranding naar nuttig product

10 aug '20 - 3 min
Zolang het bedrijfsleven nog afhankelijk is van fossiele brand- en grondstoffen produceert het CO2. Afvang is daarom essentieel om schadelijke uitstoot te voorkomen.... Lees meer
blik op de toekomst

Podcast Insights seizoen 2 #29: Wat is het deltaplan voor de energietransitie?

4 aug '20 - 1 min
In deze podcast, opgenomen bij de Deltawerken in Zeeland, bespreken Rosanne Hertzberger (wetenschapper), Ton de Jong (managing director energietransitie bij TNO)... Lees meer
blik op de toekomst

Van aardbevingsmodel naar voorspellend model voor IC-opnames

31 jul '20 - 3 min
Binnen het Brains4corona-initiatief heeft TNO, samen met Amsterdam UMC, Erasmus MC, en Leiden UMC een model ontwikkeld dat het aantal IC-opnames kan voorspellen:... Lees meer
blik op de toekomst

Betrouwbare en betaalbare energievoorziening in 2050: TNO beantwoordt vragen

27 jul '20 - 5 min
We zijn op weg naar een volledig duurzame energievoorziening in 2050. Over tien jaar, in 2030, moeten de eerste belangrijke doelen al zijn behaald. Deze energietransitie... Lees meer

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.