De Windturbine


Direkt zum Seiteninhalt

Geschiedenis van de windturbine.


De eerste windmolens werden ca 1000 jaar voor christus gemaakt in China. Deze windmolen of “
panemoon”.

De “panemoon”.




genaamd, had een verticale as en rieten zeilen. in Perzië ( huidige grens tussen Iran en Afghanistan) bouwde men tussen 500-900 jaar na christus de eerste windmolen. Deze windmolens werden gebruikt om water te verpompen voor de irrigatie van het land of om maïs te malen. Op deze manier konden ze windenergie gebruiken om taken uit te voeren die voorheen door hand of dierenarbeid verricht moesten worden. Tot dan toe werd windenergie eigenlijk alleen gebruikt om schepen voort te stuwen, dit was dus een belangrijke ontwikkeling.

In 944 na christus wordt voor het eerst geschreven over windmolens die gebruikt werden voor het malen van graan. Dit gebeurde op dezelfde wijze als de bij ons bekende windmolen, namelijk door gebruik te maken van een maalsteen.


De ontwikkeling in Europa.

De eerste windmolens in Europa stammen uit de 2 helft van de 11 eeuw. Ze werden het eerst in Spanje beschreven, daarna in Noordwest-Frankrijk, Vlaanderen en Zuid-Engeland. Deze windmolens werden gebruikt voor het bewerken van landbouwproducten en deze windmolens beschikten over een horizontale as. Waarom deze molens over een horizontale as beschikten is niet duidelijk, feit is dat de directe overbrenging zeer sterk was. Het eerst bekende en goed beschreven type windmolen in
Europa is de “standerdmolen”. De eerste vermelding van deze molens in Nederland is rond 1180 na Christus. Het kan echter niet zo zijn dat deze molens uit het niets ontstaan zijn, daarvoor waren ze technisch veel te geavanceerd. Ze beschikten over een verticale as en een “spil”. Door deze spil waren de windmolens in staat om rond hun eigen as te draaien. Hierdoor konden ze altijd in de meest gunstige windrichting gedraaid worden. Dit draaien wordt “kruien” genoemd .
Deze windmolens waren zeer robuust gebouwd en waren de eerste molen die geschikt waren om zwaar werk te verrichten.
Een eeuw later werd de eerste “
torenmolen” in Nederland gebouwd.
Dit was een stenen molen met een draaibare kap

De “torenmolen”.



Nederland wordt vaak gezien als land van de windmolens. Uit bovenstaande tekst blijkt dat Nederland niet het eerste land in Europa was met een windmolen.
De windmolen werd echter wel op een aantal belangrijke punten verbeterd door de Nederlanders o.a:
1
ze brachten verdiepingen aan waardoor er verschillende werkzaamheden tegelijkertijd uitgevoerd konden worden zoals het malen van graan, verwijderen en schillen en het opslaan van graan.
2 ze brachten de spil aan in de molen waardoor deze in de wind kon draaien.
3 ze zorgden ervoor dat een molen op verschillende snelheden kon draaien. Hierdoor kon de molen bij verschillende windsnelheden gebruikt worden.
Deze windmolens waren de elektromotoren van de moderne tijd, ze werden o.a. gebruikt voor;
1 het zagen van hout.
2 het malen van graan.
3 het leegpompen van ondergelopen land.

De Gouden eeuw.

Windenergie speelde een belangrijke rol in de economische bloei van Nederland in de Gouden eeuw. De standerd windmolen werd door de Nederlanders nog verder aangepast. Er werd een koker om de spil geplaatst, zodat het onderste gedeelte van de molen niet meer mee hoefde te draaien bij het veranderen van de windrichting. Deze verbeterde windmolen heet de “Wipmolen”.

De “wipmolen”.



Ook werd de krukas in de windmolen geïntroduceerd. Hierdoor werd het mogelijk om de draaiende beweging om te zetten in een op en neer gaande beweging.
Deze molens hadden een rendement van slechts 6%, het overige percentage ging dus verloren in wrijvingswarmte etc.
In de 18 eeuw stonden in Nederland duizenden molens ( naar schatting rond de 10.000). Rond deze tijd werden de molens echter vervangen door de stoommachine.


De eerste windturbine.

De eerste windturbine, de naam verandert van “windmolen” naar “windturbine” bij het opwekken van elektriciteit, werd in Schotland in juli 1887 door professor James Blyth gebouwd. De windturbine was ca 10 m hoog en zorgde voor het licht in de schuur van diens vakantieverblijf in Marykirk. Deze windmolen was echter meer een experiment. Charles Brush bouwde in 1888 de eerste serieuze windturbine ter wereld. Het was een gigantische machine met 144 wieken, de rotor had een doorsnee van 17 m en was gemonteerd op een standaard van 18 m hoog. Ondanks de omvang leverde de turbine op vol vermogen maar 12 kilowatt. Brush liet er 350 lampen op branden en verlichtte er zijn villa in Cleveland mee. De turbine heeft 24 jaar dienst gedaan.

Charles Brush De eerste windturbine.



Rond 1900 waren er in Denemarken ongeveer 2500 windturbines met een gezamenlijk vermogen van 30 MW. Dit was te danken aan de Deense wetenschapper Poul la Court. Hij gebruikte rond 1890 een windturbine om de elektriciteit op te wekken voor zijn experimenten betreffende het splitsen van waterstof en het licht op de Askov hogeschool.
De grootste windturbines waren 24 m hoog en de rotor bestaande uit 4 wieken had een doorsnede van 23 m.

in 1931 werd de Darreus windturbine ontwikkeld. Deze windturbine had net als de allereerste modellen windmolens een verticale as. Dit heeft als voordeel dat de molen altijd in de wind staat. Bovendien kan de zware generator en versnellingsbak op de grond staan ipv boven op een mast. Dit zorgt voor een eenvoudige stevige constructie.

In de jaren 30 werden in USA de windturbines hoofdzakelijk gebruikt op plaatsen waar nog geen elektriciteitsnet was aangelegd zoals boerderijen. Het gevolg was logischerwijs dat de opgewekte elektriciteit ook niet vervoerd kon worden. Ook werden ze bij metalen bouwwerken gebruikt om, door deze te voorzien van een spanning kon corrosie worden tegengegaan. Deze windturbines hadden vermogens van enkele honderden watt. Eind jaren 30 waren de meeste Amerikaanse boerderijen aangesloten op het betrouwbare elektriciteitsnet. Dit betekende het einde voor een groot gedeelte van de windturbines. In Australië werden de windturbines op dezelfde wijze gebruikt als in Amerika. Afgelegen plaatsen werden door de windturbines van elektriciteit voorzien. Hier werden ze echter nog tot diep in de jaren 70 gebruikt.

Een voorloper van de moderne windturbines met een horizontale as, was de WIME-3D. Deze windturbine stond in
Balaklava in Rusland. De windturbine had een rotor met 3 bladen en een diameter van 30 m en was gebouwd op een mast van 30 m. Het vermogen van de windturbine was 100kW.

De eerste windturbine die het vermogen van
1MW doorbrak bevond zich in de USA op Grandpa’s Knob Summit in Vermont. De windturbine werd in gebruik genomen in 1941 en had een vermogen van 1.25MW. Deze turbine werd aangesloten op het elektriciteitsnet en draaide 1100 uur voordat hij brak op een bekend zwak punt dat niet versterkt kon worden door een materiaal tekort wegens de 2 wereld oorlog. Het duurde 40 jaar voordat de volgende windturbine gebouwd werd met dit vermogen.

De eerste MW windturbine op Grandpa’s Knop.



Tijdens de 2e Wereldoorlog, werden windturbines voor verschillende doeleinden gebruikt. Zo werden ze ondermeer gebruikt voor het opladen van accu’s op onderzeeërs en voor de elektriciteitsvoorziening van vuurtorens. Het inzetten van windturbines was belangrijk voor het besparen van brandstof gedurende oorlogstijd.


1973-2000.

In 1973 begon de oliecrisis, hierdoor werd het verkrijgen van energie via een goedkope onafhankelijke bron, zeer belangrijk.
De bevolking van de westerse landen zag dat ze afhankelijk was van hun energieleveranciers. Dit gaf de bevolking geen prettig gevoel en zorgde er tevens voor dat mensen actief op zoek gingen naar onafhankelijke energiebronnen. De Amerikaanse overheid ging samenwerken met de industrie, onder supervisie van de
NASA (National Aeronautics and Space Administrations). Gedurende dit project werden een aantal belangrijke verbeteringen ontwikkeld die tegenwoordig nog steeds gebruikt worden zoals:
- stalen ronde torens als mast.
- generators met variabele snelheden.
- composiet materialen voor de rotor.
- diverse geluiddempende verbeteringen.
In 1987 werd de tot dan toe grootste windturbine ontwikkeld, de Mod-5B met een rotor diameter van 100m en een vermogen van 3.2 MW. De Mod-5B stond op een toren van 60m hoog en had een rotor bestaande uit 2 bladen. Door alle technische verbeteringen was hij voor 95% van de tijd inzetbaar, een tot dan toe ongekend hoog percentage.

De Mod-5B



Dit project werd betaald door de National Science Foundation en het United States Depatment of Energie.

In de jaren 90 werd meer nadruk op de esthetische vormgeving en de betrouwbaarheid van de windmolens gelegd. In de holen toren werd een trap gemaakt zodat de technische het onderhoud van de windturbine van binnenuit konden uitvoeren.

De 21ste eeuw.

Brandstof is nog steeds relatief goedkoop en voorradig, toch is er veelvuldig interesse in windenergie. De mensheid is nog altijd op zoek naar een betrouwbare energiebron zonder afhankelijk te zijn van derden. We weten dat de fossiele brandstoffen opraken in de toekomst en dat de aarde opwarmt. De uitstoot van broeikasgassen moet aan banden gelegd worden maar we willen het liefst geen concessies doen aan onze moderne levensstijl die veel energie vergt. Dit gaat ten koste van het milieu. Windturbines zijn een milieuvriendelijke oplossing voor ons energieprobleem en produceren geen broeikasgassen, op dat punt dus geen belasting voor het milieu. Logisch dat de windturbine veel aandacht krijgt. Volgens een studie van 2009 van Harvard University kan windenergie 5 keer in de energiebehoefte van de hele wereld voorzien en dit onderzoek was nog gebaseerd op kleine windturbines (tot 2 MW) en de aanname dat slecht 20% van de capaciteit kon worden benut. De windturbines die nu gebouwd worden hebben een rendement van ca 50%, met andere woorden: 50 % van de windenergie wordt dus omgezet in elektriciteit. Naar verwachting kan dit rendement nog verbeterd worden.
Uit verder onderzoek blijkt dat 3 op de 4 mensen (75%)windenergie steunt, dit is een hoger percentage dan iedere andere energiebron.
Wereldwijd zijn er nu ongeveer 128000 windturbines.
Naar verwachting kunnen in 2030 windturbines met een ashoogte van 140m en een vermogen van 10MW geplaatst worden als standaard. Nu ( 2010 n.Chr) is de standaard een ashoogte van ca100m en en vermogen van ca 6MW.
Een Amerikaans bedrijf “
Clipper Windpower”verwacht windmolens met een ashoogte van 175 m en rotorbladen van 17m te kunnen bouwen. De rotor heeft een oppervlakte van 15.000 m².
In de europese unie loopt een project dat “
Upwind”genaamd. Bij dit project, dat zeer ambitieus is, verwacht men windturbines met een ashoogte van 250m en een vermogen van 20 MW te kunnen bouwen.
http://www.upwind.eu/default.aspx
Naar verwachting zal een groot deel van deze molens op zee gebouwd worden omdat een turbine op zee ca 50% meer produceert dan een turbine op land.

Er lopen diverse projecten ter verbetering van de efficiëntie van windturbines. Een Engels project bouwt een windturbine in de vorm van een V. Naar aller waarschijnlijkheid is het prototype in 2013 klaar.
In Nederland zijn worden er proeven gedaan met het opwekken van energie op grote hoogte met behulp van vliegers.
Er lopen wereldwijd ook projecten om windenergie op te wekken door gebruik te maken van de straalstroom op 10 km hoogte. De windsnelheden lopen in de straalstroom op tot 100 m/s, ter vergelijking: een orkaan heeft een windsnelheid hoger dan 33 m/s.
Een nieuwe ontwikkeling in de windenergie is al precent.



Beleid voor meer windenergie in Nederland.
Begin 2010 komt 4,5% van alle elektriciteit uit Nederlandse windmolens.Nederlandde capaciteit van windenergie op land de komende jaren laten groeien om de doelstelling van 20 % duurzame energie in 2020 te halen. Dit betekent dat er zo’n 600 nieuwe grote windturbines bijkomen, afhankelijk van de capaciteit van nog modernere turbines.


Zurück zum Seiteninhalt | Zurück zum Hauptmenü