Zwevende windmolens: energie uit de wolken

Op grote hoogte blaast de wind krachtiger en gelijkmatiger als laag bij de grond. Sommige bedrijven zien daar een mogelijkheid in voor het opwekken van goedkope, duurzame energie.

Het belangrijkste nadeel van windenergie is dat het niet altijd (voldoende) waait. Windmolens draaien in Europa slechts een kwart van de tijd op hun maximale vermogen. Dat maakt wind weinig betrouwbaar als energiebron: je hebt altijd klassieke elektriciteitscentrales nodig als reserve. Maar hoe hoger je gaat, hoe beter de windomstandigheden worden. Vliegende windturbines, die de opgewekte elektriciteit via een kabel naar de aarde sturen, kunnen in principe veel meer windkracht oogsten.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

De windsnelheid neemt gestaag toe met de hoogte. Aangezien de windkracht gelijk is aan het kwadraat van de windsnelheid, neemt de hoeveelheid energie die uit de wind gehaald kan worden, daarbij exponentieel toe.

Hogere windsnelheden

Uit historische gegevens van het Nederlandse KMNI blijkt dat op duizend meter hoogte de windkracht gemiddeld 6 keer groter is dan op 100 meter. Op 5.000 meter hoogte valt er 17 keer meer windkracht te rapen, op 10.000 meter hoogte 30 keer meer.

Nederland is een winderig land, maar ook op de meeste andere plaatsen in de wereld komen in hogere luchtlagen aanzienlijk hogere windsnelheden voor. Door slechts een fractie van die windkracht te oogsten, zou de hele wereld ruim in zijn energiebehoefte kunnen voorzien.

Windmolens besturen

Traditionele windturbines zijn momenteel maximum 125 meter hoog - dubbel zo hoog als 10 jaar geleden. Niets houdt ons tegen om nog grotere windmolens te bouwen, maar er is een andere mogelijkheid, die goedkoper is: vliegende winturbines. Nieuw is dat idee zeker niet. Minstens drie uitvinders testen het concept al enkele decennia, en bouwden al prototypes op kleine schaal.

Laddermill

Eén van de pioniers is de Nederlandse ruimtevaarder Wubbo Ockels. Zijn Laddermill bestaat uit twee wielen waarrond een kilometerslange kabel draait. Het ene wiel zit verankerd in de grond, en is verbonden met een generator. Het andere wiel hangt hoog in de lucht, bevestigd aan een grote vlieger. Tientallen tot honderden kleinere vliegers zitten vast aan de kabel en zetten, gestuwd door de wind, de constructie in beweging.

Helikopter

Een ander concept is de ‘Flying Electric Generator’ van de Australische professor Bryan Roberts. Deze vliegende windmolen is geïnspireerd door helikopters. Een motor en schroefbladen brengen het ding op de gewenste hoogte. Eens in de lucht, houdt de rotorbladen het toestel ter plaatse, zodat de motor kan worden afgezet. Beide concepten zijn bedoeld voor gebruik op een hoogte van meerdere kilometers. Maar de kans dat ze ooit in de praktijk zullen worden ingezet, lijkt klein. Vooral de besturing van de constructies is een hele uitdaging.

Zeppelin

De Canadese firma Magenn Power heeft een eenvoudiger concept bedacht, gebaseerd op het principe van zeppelins. Het gaat om een met helium gevulde ballon. Daaromheen zit een rad, dat door de wind wordt aangedreven. Ook aan dit systeem wordt al sinds de jaren tachtig gewerkt, door uitvinder Fred Ferguson. Maar het staat vandaag het dichtst bij de realiteit. Het grote voordeel van dit systeem is dat het zonder probleem in de lucht blijft. Helium is lichter dan lucht, zodat de windmolen zelfs blijft hangen als de wind helemaal wegvalt. Bij hogere windsnelheden treedt bovendien een aerodynamisch effect op dat de bal goed op zijn plaats houdt.

330 meter hoog

Als alles goed loopt, komt de zwevende windturbine van Magann Power volgend jaar op de markt. Het eerste model zal 10 kilowatt elektriciteit kunnen leveren, en zweeft op een bescheiden hoogte van ongeveer 330 meter – ruim twee keer zo hoog als een gewone windmolen. Later komen grotere versies op de markt, die hoger geplaatst kunnen worden. Het bedrijf plant ook een klein systeem dat in een rugzak past. De keerzijde van het systeem is dat de ballons elke 6 maanden opnieuw met helium gevuld worden. Bovendien is helium geen onuitputtelijke brandstof - er ontstaat stilaan een tekort en dat zou de prijs van de technologie wel eens kunnen opdrijven.

Goedkoper?

Omdat vliegende windturbines meer windkracht kunnen oogsten, hebben ze in principe het potentieel om windenergie een stuk goedkoper te maken. Hun prijs is vergelijkbaar met die van een gewone windmolen, maar daar geven ze meer energie voor in de plaats. Volgens de berekeningen van Magenn Power zou de prijs per kilowattuur elektriciteit lager zijn dan de prijs van elektriciteit opgewekt door fossiele brandstoffen. Het zou ook betekenen dat windmolens kunnen worden ingezet op plaatsen waar nu aan het aardoppervlak niet voldoende windkracht te rapen valt.

Neerstorten

Maar hoe veelbelovend het idee ook lijkt, het heeft een groot nadeel: zwevende windmolens kunnen neerstorten. Hoewel ze dus op het eerste gezicht plaats besparen, is dat allerminst het geval. Onder een windmolenpark in de lucht kan in de ruime omgeving niets gebouwd worden. Ze kunnen dus ook niet in de stad worden ingezet. Een ander nadeel van vliegende windmolens is dat ze bij extreem hoge wind naar beneden gehaald moeten worden. Gewone windturbines worden in dat geval gewoon stilgelegd.

Investering van Google

Google maakte gisteren bekend dat het flink wat geld gaat investeren in onderzoek naar duurzame energie. Het internetbedrijf wil hernieuwbare energie goedkoper maken dan steenkool. Een van de bedrijven waarmee het zal samenwerken, Makani Power, werkt aan vliegende windturbines. In hoeverre het bericht serieus te nemen is, valt af te wachten. Google is een groot energieverbruiker, dus het kan best een groen imago gebruiken. Op de site van het sinds november 2006 opgerichte Makani Power is in elk geval nog geen informatie te vinden.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Verwante artikels :