Energie opwekken met windturbine en zeewater

windenergie en zeewaterEr zijn eerder initiatieven geweest om een windturbine te voorzien van een hydraulische transmissie tussen rotoras en generator, in plaats van een mechanische. Een concept van Delft Offshore Turbine (DOT) met ondersteuning door de TU Delft werkt met zeewater als transmissievloeistof.

Het algemene streven is windturbines met een grotere energieopbrengst te bouwen. Maar meer vermogen betekent grotere en zwaardere rotorbladen en een zwaardere tandwielkast en generator. Dat zorgt voor een grotere massa op grotere hoogte en vereist een zwaardere mast, zwaardere fundering en dito materieel om ze te plaatsen en te zijner tijd af te voeren.

Windturbine op zeewater

DOT koos voor een nieuwe benadering, waarbij meerdere windmolens gezamenlijk één generator aandrijven. Het idee is om een windmolen te bouwen waarbij de windenergie met op druk gebracht zeewater naar een generator wordt overdragen.

In de gondel bevinden zich alleen de door de rotor aangedreven zeewaterpomp en de mechanismen om de rotor in de wind te draaien en de rotorbladen in vaanstand te plaatsen. De generator wordt aangedreven door de zeewaterstromen van meerdere windmolens.

In tegenstelling tot een systeem met minerale olie kan met zeewater een volledig open systeem worden gebouwd. Het zeewater wordt uit zee aangevoerd en gefiltreerd om verstopping en schade aan componenten te voorkomen. Nadat het water de turbine heeft aangedreven, loopt het terug in zee of kan voor andere doeleinden worden gebruikt.

Hydrodynamisch systeem

Om het gewenste hoge vermogen te kunnen beheersen, zou een grote zeewaterpomp nodig zijn met een laag toerental. Die bestaat nog niet. Om het concept toch te kunnen onderzoeken en aan het prototype te kunnen rekenen en testen, besloot DOT tot een tussenoplossing. De windenergie wordt met behulp van een traditioneel hydraulisch oliecircuit overgebracht naar een waterpomp aan de voet van de mast. Vervolgens drijft het zeewater een Peltonturbine aan die rechtstreeks aan een generator is gekoppeld.

De verwachting is dat de Peltonturbine beter in balans is te houden met gescheiden zeewaterstromen die op verschillende plaatsen rondom water op de schoepen spuiten. Ook voor de lagering is dat een voordeel.

Rendement

Het rendement van dit nieuwe type windturbine haalt het niet bij dat van een conventionele windturbine. Maar TU Delft en DOT willen eerst en vooral aantonen dat het concept werkt en dat er een regelsysteem voor kan worden ontwikkeld. Dat is beide het geval, maar daar zit niet de primaire winst.

Belangrijker is dat een zeewaterhydraulische windturbine veel minder componenten telt, betrouwbaarder is en minder onderhoud vraagt. De operationele kosten zullen dus veel lager uitvallen. Op de tweede plaats wordt de gondel lichter, waardoor gondel, mast en fundering lichter worden en plaatsing een stuk goedkoper. De aanvangsinvestering zal naar verwachting dus lager zijn dan bij een elektromechanische of gearless windturbine.

Het volledig artikel vindt u in  Aandrijftechniek van oktober 2018.