(Industriële) windmolens: hoe wekken zij energie op?

Moderne windmolens worden gebruikt om onder andere gebouwen en infrastructuur van stroom te voorzien. Deze windmolens kunnen tientallen meters hoog zijn en zorgen voor het opwekken van groene energie. Ze worden ook wel windturbines genoemd. Deze hoge constructies worden onder andere in landelijke gebieden en op zee geplaatst. Deze plekken leveren vanwege de hoeveelheid wind gemiddeld meer rendement op dan overige gebieden. De opbrengst van een windmolen wordt over het algemeen in megawatts uitgedrukt. Hoe hoog kunnen deze constructies zijn en hoeveel energie kunnen zij in totaal leveren? Welke factoren kunnen de energieopbrengst beïnvloeden?

(Industriële) windmolens

• Windmolens en elektriciteit
• De strategische plaatsing van windmolens
• Afmetingen
• Aërodynamische wieken
• Hoeveel energie kunnen windmolens opwekken?
• Windmolens voor particulieren
• Duurzame energie

Windmolens en elektriciteit

Windmolens zetten de wind die op de wieken terecht komt om in bewegingsenergie. Deze draaiende beweging wordt vervolgens met behulp van een generator omgezet in elektrische energie. De windopbrengst van een windmolen wordt meestal uitgedrukt in zogenoemde 'vollasturen'. Eén vollastuur is de opbrengst van een windmolen die een uur lang op vol vermogen draait. De verkregen energie wordt onder andere voor gebouwen en infrastructuur gebruikt. De treinen van de NS worden bijvoorbeeld door het omzetten van windenergie van stroom voorzien. Wanneer er een hoog aantal windturbines bij elkaar staan wordt dit een 'windpark' of 'windmolenpark' genoemd. De verschillende windturbines kunnen in een rechte lijn, gebogen lijn of als raster geplaatst worden. Hierbij wordt er met het landschap rekening gehouden.

De strategische plaatsing van windmolens

Windmolens zijn vrij groot en worden hierdoor vaak niet in bewoonde gebieden geplaatst. De enorme wieken leveren een grote hoeveelheid schaduw op. Hiernaast maken de roterende wieken geluid en wordt het uitzicht verminderd. Zij worden om deze redenen veelal langs snelwegen, in landelijke gebieden of op zee geplaatst. Langs de kust vangen zij iets minder wind op dan midden op zee. Op zee waait het namelijk harder en regelmatiger dan elders. Een windmolen is in het binnenland het minst efficiënt. Dit komt omdat de wind hier door allerlei bomen en gebouwen vertraagd wordt.

Afmetingen

De constructies kunnen (verschillend per fabrikant) in hoogte variëren. De meeste moderne windturbines hebben een masthoogte van 80 meter en hebben twee of drie wieken. De wieken die zich op deze masten bevinden hebben vaak een lengte van 45 meter. Deze variant kan een totale hoogte van 125 meter (80 + 45 meter) bereiken. Dit wordt ook wel de 'tiphoogte' genoemd. In de Eemshaven in Groningen staat er een windmolen met een tiphoogte van maar liefst 200 meter. Een stevige fundering van beton zorgt ervoor dat de windmolen stabiel blijft.

Aërodynamische wieken

De wieken zijn speciaal ontworpen om zoveel mogelijk wind op te vangen. Deze wieken zijn namelijk aerodynamisch en hebben een unieke vorm. Tevens heeft de as van de windmolen de mogelijkheid om met de windrichting mee te draaien zodat de wieken meer wind kunnen opvangen.

Hoeveel energie kunnen windmolens opwekken?

De industriële windmolens zorgen voor groene stroom. Zij zijn speciaal gebouwd om het rendement zo hoog mogelijk te maken. Een hoog rendement betekent dat er zo min mogelijk energie verloren gaat. Men wil immers zoveel mogelijk energie omzetten. De constructies met een recent bouwjaar hebben meestal een beter vermogen. Dit kan variëren van 1 tot wel 8 mW (megawatt, oftewel 1.000 kW). In Nederland wordt er door middel van windenergie in totaal enkele duizenden mW aan vermogen geproduceerd. Naast het bouwjaar zijn factoren zoals de locatie, hoogte en de lengte van de wieken bepalend voor de energieopbrengst. Windmolens met een masthoogte van 70 tot 108 meter hebben een vermogen van 2 tot 3 mW.

Weerfactoren

Er zijn diverse weerfactoren die invloed kunnen hebben op de hoeveelheid energie die er opgewekt kan worden. Warmere lucht is bijvoorbeeld dunner en heeft hierdoor minder energie dan koude wind. Hiernaast waait het 's nachts gemiddeld minder dan overdag (op een hoogte van ongeveer 90 meter). In het algemeen waait het in de winter harder dan in de zomer. Een variabele windrichting heeft eveneens invloed op de efficiëntie van windmolens. De wieken draaien namelijk minder snel als de wind van verschillende richtingen komt.

De Windex

De zogenaamde 'Windex' (wind index) van het desbetreffende jaar geeft aan hoeveel wind er in een bepaald jaar aanwezig was. Het cijfer 100 (100%) van de Windex geeft het landelijke gemiddelde tussen de periode 1996-2005 aan. Een jaartal met een hoge hoeveelheid wind wordt hierbij aangegeven met een getal van boven de honderd. Als dit getal bijvoorbeeld 110 is, betekent het dat er in dit jaar in totaal 10% meer wind stond dan (het gemiddelde) windkracht in de periode tussen 1996 en 2005.

Windmolens voor particulieren

Er bestaan ook windmolens voor particulieren. Deze leveren vaak minder energie op omdat zij laag boven de grond staan. Meestal wegen de kosten niet op tegen de baten, echter kan het in sommige situaties een handige oplossing zijn om energie te verkrijgen. Je hebt voor een windmolen voor particulieren een vergunning nodig omdat je een paal dient te plaatsen. Net als bij grote windmolens leveren deze molens bij de kust de meer energie op dan verder landinwaarts.

Duurzame energie

Windmolens

Omdat wind niet op kan raken is het een effectief hulpmiddel om groene energie te bemachtigen. Wind ontstaat door de opwarming van de zon. De aarde vangt rond de evenaar de meeste warmte op. Omdat het elders kouder is verplaatst de lucht zich. Door deze luchtverplaatsing op een efficiënte wijze op te vangen kan er eenvoudig groene energie worden gewonnen.

Zonnepanelen

Naast windmolens kunnen ook zonnepanelen gebruikt worden om groene stroom op te wekken. Deze bewegen eventueel langzaam met de zon mee. Hiernaast staan zij standaard op een bepaalde hoek afgesteld, afhankelijk van in welk land deze zonnepanelen geplaatst zijn. De hoek (hellingshoek) van een zonnepaneel is namelijk bepalend voor het rendement. Landen rondom de evenaar gebruiken een lagere hellingshoek dan landen die zich meer in het noorden of zuiden bevinden. Het nadeel ten opzichte van het opvangen van windenergie is dat zonnepanelen voor een langere periode vrij nutteloos kunnen zijn in bijvoorbeeld Scandinavië.

Getijdencentrale

Deze centrales maken handig gebruik van de verschillende getijden. De golfslag die ontstaat door eb en vloed wordt namelijk in een getijdencentrale naar stroom omgezet. Getijdencentrales hebben een dam die afsluitbaar is. Tijdens vloed staat deze dam open zodat het water in het waterbekken achter de dam naar binnen kan stromen. Wanneer het water zijn hoogste stand heeft bereikt wordt de dam afgesloten. Als de waterstand laag genoeg is wordt de dam weer geopend en stroomt het water langs turbines richting de zee. Deze turbines zorgen ervoor dat er stroom opgewekt kan worden. Het nadeel van een getijdencentrale is dat het altijd in de buurt van een rivier of zee geplaatst dient te zijn. Windmolens hebben dit probleem uiteraard niet. De getijdencentrale heeft als voordeel dat het op een zeer regelmatige wijze energie kan winnen, het ontstaan van eb en vloed is namelijk zeer stabiel.

Biobrandstof

Biobrandstof is minder schadelijk voor het klimaat dan fossiele brandstoffen. Dit heeft te maken met de hoeveelheid broeigassen die bij fossiele brandstoffen vrijkomen. Biobrandstof is een brandstof die bestaat uit plantaardige of dierlijke middelen. Het kan bijvoorbeeld uit planten of algen gewonnen worden. Hierbij wordt er biologisch materiaal gebruikt dat normaal gesproken nergens meer voor gebruikt kan worden. Biobrandstof kan een vaste, vloeibare of gasvormige stof zijn en wordt grotendeels voor de transportsector gebruikt. De productie van biobrandstof levert echter minder energie op dan wind- of zonne-energie.