©Freepik
Doorbraak voor windparken: met deze techniek leveren windmolens meer energie op
Windturbines zijn de afgelopen decennia steeds efficiënter geworden. Onderzoekers blijven echter op zoek naar manieren om de prestaties verder te verbeteren. Amerikaanse wetenschappers denken de ontwikkeling van windmolens nu nogmaals een versnelling hoger te kunnen schakelen.
De ontwerpmethodiek voor propellers en windturbines is al bijna een eeuw nauwelijks veranderd. Tot nu toe gebruikten ingenieurs gevestigde aerodynamische principes, die echter hun beperkingen vertonen, vooral onder extreme omstandigheden. In deze situaties is het moeilijk om nauwkeurig te voorspellen hoe de aerodynamische krachten op windturbines zich gedragen.
Een nieuw fysisch model, het 'unified momentum model', beschreven in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, biedt een doorbraak. Dit model stelt ingenieurs in staat om aerodynamische krachten beter te begrijpen, zelfs bij zeer hoge windsnelheden en -krachten, iets wat met de bestaande modellen niet mogelijk was. Het model is ontwikkeld door wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT).
In beide richtingen
Volgens Michael Howland, een van de onderzoekers, werkt de nieuwe theorie in beide richtingen: bij rotoren die energie uit een luchtstroom halen én bij rotoren die energie in een luchtstroom steken.
Dit betekent dat het model niet alleen de ontwikkeling van betere windturbines mogelijk maakt, maar ook bijvoorbeeld de optimalisatie van vliegtuigpropellers.
Vorige model stamt uit negentiende eeuw
Het vorige model, bekend als de momentumtheorie, stamt uit de late negentiende eeuw en voorspelde de maximale hoeveelheid energie die uit wind kon worden gehaald, ook wel bekend als de Betz-limiet. Echter, bij hogere krachten en snelheden bleek deze theorie minder accuraat.
Het nieuwe model, dat gebaseerd is op gedetailleerde computationele modellering, corrigeert deze tekortkomingen en geeft een nauwkeurigere weergave van de luchtstroom rond rotoren.
Meer vermogen uit de wind halen
Opvallend is dat de nieuwe formule ook de berekening van de Betz-limiet aanpast. Het blijkt mogelijk om iets meer vermogen uit wind te halen dan eerder werd aangenomen. Dit is vooral nuttig om turbines die niet perfect zijn uitgelijnd met de luchtstroom efficiënter te maken.
De bevindingen kunnen volgens de onderzoekers bovendien direct worden toegepast op bestaande windmolens, zonder dat er aanpassingen nodig zijn aan de hardware in windparken.
Lees meer nieuws over energie en blijf op de hoogte met onze nieuwsbrief.