Waarom hebben windmolens eigenlijk drie bladen?

VERHALEN

Dit was vroeger wel anders. Denk maar eens aan de westerns waar de windmolen met velen schoepen hun angstaanjagende geruis lieten horen. En niet zo gek lang geleden stonden er ook in ons land nog molens met vier bladen.

Windmolens blijven een onderwerp van gesprek. Ook in onze regio zijn zij niet meer weg te denken. Sterker, in Wijk aan Zee en op het terrein van Tata Steel zullen er in de nabije toekomst alleen maar meer bijkomen. Daarom is het interessant om te weten waarom de constructie van een molen zo is zoals hij is, in plaats van tegen de schimmen van de wieken te vechten.

Eén ding is zeker, de windmolens zijn de laatste jaren als maar groter geworden. En inderdaad hebben zij tegenwoordig bijna allemaal drie bladen. Maar dit is niet voor niets zo ontworpen. Windmolens zijn geoptimaliseerd om zo veel mogelijk elektrische energie op te wekken. Het formaat, maar ook het aantal bladen, hebben wel degelijk invloed op de werking. Amerikaanse windmolens, zoals die hiernaast op de foto, worden gebruikt om water omhoog te pompen. En dan hebben deze baat bij veel wieken. Daardoor is de rotatiesnelheid lager, maar de stuwkracht van de motor hoger.

Een windmolen wekt energie op. Die roterende beweging wordt door de generator omgezet in elektriciteit. Denk hierbij maar aan een fietsdynamo. Althans, als de jongere generatie nog weet wat dit is. Om zoveel mogelijk wind om te zetten in energie, worden er steeds grotere windmolens gebouwd. ‘Sinds de jaren tachtig zijn zij al bijna tien keer groter geworden’, zegt Gerard van Bussel, hoogleraar windenergie aan de TU Delft. Er geldt: hoe groter hoe beter. Totdat men tegen een technische grens aanloopt, waarbij de turbine te groot en te zwaar zal worden om te bouwen. ‘Waar deze grens ligt weet echter nog niemand’, zegt Van Bussel. ‘Er worden steeds weer nieuwe materialen en technieken bedacht om grotere turbines te kunnen bouwen.’

Eén manier om de windmolens efficiënter en goedkoper te maken, is het aantal bladen aanpassen. Het aantal bladen bepaalt de relatie tussen de snelheid waarmee de motor draait en de kracht die elke rotatie van de motor levert. Als een molen vanuit stilstand gaat draaien, geeft elk blad het ronddraaiende gedeelte van de motor (de rotor) een zet. Hoe meer bladen, des te meer kracht er aan de rotor wordt gegeven. Meer bladen zorgt helaas ook voor meer luchtweerstand. En dan zou de rotor langzamer gaan draaien. Voor sommige doeleinden is dat niet erg. Amerikaanse windmolens (windmotors) die gebruikt worden om water omhoog te pompen hebben bijvoorbeeld baat bij veel wieken. De kracht van de rotor is daar belangrijker dan snelheid waarmee hij ronddraait.

Foto: Dirk-Jan Prins

 

Maar met windmolens (windturbines) wordt geen water gepompt maar elektriciteit opgewekt. Om die elektriciteit aan het net te leveren moet het een relatief hoge frequentie hebben van 50 Hz. Windmolens hebben daarom een tandwielsysteem. Dit is te vergelijken met een grote versnellingsbak, om zo de rotatiesnelheid te verhogen naar 50 Hz. Maar die versnellingsbak is een kwetsbaar en een zeer kostbaar onderdeel. Het zou daarom handiger en goedkoper zijn, indien de rotor van de windturbine zelf al de 50 Hz haalt. Zonder dat deze versnellingsbak er tussen hoeft te zitten. “En dat kan! ‘Met minder bladen, heeft de turbine minder last van de luchtweerstand en haal het een hogere rotatiesnelheid’, zegt van Bussel. Daarom hebben windmolens geen vier of meer wieken, zoals vroeger, maar drie.

Maar waarom dan geen één of twee bladen? Als het dan sneller gaat.

Een hoge rotatiesnelheid zorgt voor meer geluid. Minder bladen hoe harder de herrie. Eén blad is eigenlijk al helemaal geen optie. Deze variant zou namelijk een compensatiegewicht nodig hebben. Dit kost extra materiaal en luchtweerstand wat verder alleen kostbaarder is maar geen opbrengt genereert. Twee of drie bladen is het beste compromis tussen een hoge rotatiesnelheid en niet te veel herrie.

Maar ja, het oog wil ook wat. De meeste mensen vinden windturbines al niet fraai om te zien. Dan maar met drie bladen. Dat is altijd beter om te zien dan hun broertjes met twee bladen. Toch wordt er gewerkt aan varianten met twee bladen. Maar die worden vooral ontwikkeld voor op zee, waar niemand er last van heeft dat deze windmolens iets minder mooi zijn.


 

Twitter
Visit Us
Follow Me
Volg mij via e-mail
RSS
INSTAGRAM
Houzz