Binnenkort op elk dak een windturbine?
"Dat zal niet gebeuren", aldus Mark Runacres, professor Stromingsmechanica aan de Vrije Universiteit Brussel en specialist in kleine en middelgrote windturbines. "Er is voldoende wind nodig, zonder al te veel turbulentie, en dat vormt in de meeste residentiële gebieden een probleem. Bovendien geldt: hoe groter de windturbine, hoe sneller die is terugverdiend. Voor grootverbruikers of coöperaties heeft windenergie wel veel potentieel. Bij voorkeur in combinatie met zonnepanelen."
Wie is Mark Runacres?
Mark Runacres is onderzoeker en professor aan het Departement Industriële Wetenschappen van de Vrije Universiteit Brussel. Zijn expertises zijn stromingsmechanica en windenergie. Hij treedt op als Belgisch expert in kleine en middelgrote windturbines. Zo is hij o.a. voorzitter van EAWE Technical Committee on Small Wind Turbines, lid van IEA Wind Task 41 en actief als expert in de International Electrotechnical Commission.
HOE WERKT EEN WINDturbine?
Een windturbine is over het algemeen opgebouwd uit een mast waarop een gondel staat met een rotor en twee of drie bladen. De wind oefent een kracht uit op de bladen waardoor die gaan draaien. Die beweging wordt in de gondel overgebracht op een generator die de mechanische energie omzet in elektrische energie. Vervolgens wordt de elektrische energie omgevormd naar nuttig vermogen voor de gebruiker. Professor Runacres: "De windturbines die je in ons landschap ziet, zien er allemaal gelijkaardig uit. Over hun ontwerp is er veel nagedacht en hun prestaties zijn uitstekend. Ik wil dan ook waarschuwen voor zeer atypische designs. Die zijn niet performant. Vergelijk dat met het design van een fiets. Een radicaal ander design van een fiets, dat even goed presteert als het huidige ontwerp, is tot op vandaag ook nog niet ontwikkeld."
De windturbines die je in ons landschap ziet, zien er allemaal gelijkaardig uit. Over hun ontwerp is er veel nagedacht en hun prestaties zijn uitstekend
IS ER GENOEG WIND?
Doorgaans heeft een windturbine een minimale windsnelheid van 5 m/s nodig om rendabel te kunnen draaien. 5 m/s is met andere woorden de startsnelheid van de windturbine. Bij lagere windsnelheden draait de rotor nog niet of zijn de kosten van de exploitatie en slijtage hoger dan de opbrengsten van de windenergie. Professor Runacres: "Wel is het zo dat hoe duurder elektriciteit is, hoe rendabeler windenergie wordt. In die context kan een windturbine ook al bij lagere windsnelheden winstgevend zijn."
"Naarmate de windsnelheid toeneemt, stijgt het vermogen dat uit de wind kan worden gehaald. Het vermogen stijgt met de derde macht van de windsnelheid. Dat is erg interessant, want een kleine stijging van de windsnelheid zorgt zo voor een grote vermogenstoename. Dat wil zeggen als de windsnelheid verdubbelt dat het vermogen acht keer hoger wordt. Opgelet echter, bij een bepaalde windsnelheid haalt de turbine haar maximaal vermogen, ook wel het nominaal vermogen genoemd."
"Neemt de windsnelheid nog toe, dan worden maatregelen genomen om het maximaal vermogen te behouden, en te vermijden dat het vermogen te hoog zou oplopen en de turbine te zwaar zou worden belast. De bladen worden dan wat rond hun eigen as gedraaid, zodat ze aerodynamisch minder efficiënt zijn en niet alle wind wordt opgevangen. Boven een bepaalde windsnelheid is het gevaar voor beschadigingen echter te groot, en wordt de turbine geparkeerd en de gondel uit de wind gedraaid, waardoor er geen vermogen meer wordt geleverd. In de praktijk is dat meestal vanaf een windsnelheid van 25 m/s."
WELKE WINDturbine?
Windturbines worden onderverdeeld in kleine, middelgrote en grote windturbines. Men spreekt van een kleine windturbine als de mast waarop de gondel staat lager is dan 15 meter en de rotoroppervlakte – dat is de schijf die de bladen vormen als ze draaien – kleiner is dan 200 m2. Kleine windturbines halen een nominaal vermogen van 50 kW of minder. Bij masthoogtes hoger dan 15 meter spreekt men van middelgrote of grote windturbines. Professor Runacres: "Middelgrote windturbines zijn typisch modellen met een nominaal vermogen tussen 50 kW en 300 kW. Vanaf een nominaal vermogen van 1 MW is er sprake van grote windturbines. Die hebben masthoogtes van 70 à 80 m tot bijna 200 m hoog."
WAAR EEN WINDturbine PLAATSEN?
"West-Vlaanderen is in België de meest interessante provincie voor windturbines. De windsnelheden zijn er het hoogst, zeker in de kustregio's. Al op 15 meter hoogte worden gemakkelijk gemiddelde windsnelheden van 5 m/s gehaald. Het is de ideale regio om kleine en middelgrote windturbines te plaatsen. In andere provincies waar de windomstandigheden minder goed zijn, is het zaak om hogere windturbines te bouwen. De windsnelheid neemt immers toe op hoogte. Ook een groter rotoroppervlak kan de rendabiliteit bij een minder gunstig windaanbod ten goede komen."
IS DE WINDKWALITEIT GOED GENOEG?
Obstakels hebben een grote invloed op de windkwaliteit. Een object dat zich in de luchtstroom van de windturbine bevindt, zal turbulentie veroorzaken en de windsnelheid doen afnemen. En dat heeft grote gevolgen voor de rendabiliteit van de turbine. Een kleine afname in windsnelheid heeft immers een grote afname in het vermogen tot gevolg. Professor Runacres: "Windturbines worden bij voorkeur in open terrein geplaatst. Als vuistregel geldt dat de rotor minstens 10 m hoger dient te staan dan de objecten binnen een straal van 100 meter. Een haalbaarheidsstudie wijst uit of een windturbine plaatsen de moeite loont en op welke locatie die het beste wordt geplaatst. Een van mijn onderzoeksdomeinen is trachten om die haalbaarheidsstudie te standaardiseren en goedkoper te maken door modellen te ontwikkelen die bijvoorbeeld op basis van het landschap de windkwaliteit kunnen voorspellen."
BINNENKORT OP ELK DAK EEN WINDturbine?
"Een betaalbare standaard windturbine voor particulieren zit er niet meteen aan te komen. Vooreerst zijn er in woongebieden te veel obstakels om een windturbine te kunnen plaatsen. Op lage hoogte, waar er obstakels zijn, is de wind immers veel onstuimiger. Op grote hoogte is de wind veel minder turbulent. Een windturbine op het dak plaatsen, kan een optie zijn, maar de interactie van de wind met het gebouw veroorzaakt ook turbulentie in de lucht, en dat heeft meestal een verminderde energieopbrengst tot gevolg. Een mast gebruiken kan een oplossing zijn, maar dan is het zaak om een constructie te ontwerpen die voldoende krachten kan opnemen, die niet te zwaar is voor het dak en geen trillingen doorgeeft aan het gebouw. Zonnepanelen zijn voor gezinnen een veel betere oplossing om elektriciteit op te wekken."
VOOR WIE WEL INTERESSANT?
"Voor West-Vlaamse landbouwbedrijven zijn kleine windturbines een prima oplossing om hun energiefactuur te drukken. Er is voldoende wind, en landbouwers beschikken doorgaans over genoeg obstakelvrij gebied rond hun bedrijf. Daarnaast is de ecologische voetafdruk van kleine windturbines beperkt, en zijn er behalve een correcte fundering weinig ingrijpende werken voor nodig. Wel is de combinatie met zonnepanelen aan te raden. In de zomer is er veel zon en weinig wind, en in de winter is er veel wind en weinig zon. Bovendien kan de windturbine vaak op het stroomcircuit van de zonnepanelen worden aangesloten. De combinatie van wind- en zonne-energie is het perfecte huwelijk."
De combinatie van wind- en zonne-energie is het perfecte huwelijk
"Is er voldoende open ruimte en genoeg elektriciteitsafname? Ga dan voor een zo groot mogelijke windturbine. Het kan voor coöperaties van bedrijven en gezinnen erg interessant zijn om de handen in elkaar te slaan. De vergunningsprocedure van middelgrote windturbines is wel ingewikkelder dan van kleine windturbines. Voor kleine windturbines is enkel een bouwvergunning nodig, voor grotere windturbines een milieu- en bouwvergunning. Al zorgen beleidskaders ervoor dat de vergunningsprocedures een pak sneller kunnen verlopen."
"Sowieso geldt: hoe groter de windturbine, hoe goedkoper de windenergie die wordt geproduceerd en hoe sneller de windturbine is terugverdiend. Een kleine windturbine op een gunstige locatie is gemiddeld na 10 jaar terugverdiend. Een grote windturbine is soms al na minder dan een jaar terugverdiend. De levensduur van een windturbine bedraagt om en bij de 20 jaar. Ook de onderhoudskost is met 2% van de aankoopinvestering per jaar erg gering."
WAT BRENGT DE TOEKOMST?
Professor Runacres: "Windenergie is op dit moment één van de allergoedkoopste energiebronnen. Het belang van wind in de energiemix zal almaar toenemen. Er is bovendien nog veel potentieel. Dertig à vijftig procent van de elektriciteit in Europa kan uit wind komen. Dat zal ons landschap ongetwijfeld veranderen: windturbines zullen er een prominent onderdeel van uitmaken."
