Hoe werkt windenergie?
Iedereen weet dat windenergie een duurzame vorm van energie is, maar hoe werkt windenergie het eigenlijk? Achter het opwekken van energie uit wind gaat een verrassend simpele, maar zeer effectieve techniek schuil.
Inhoud:
Hoe werken windmolens?
Windmolens bestaan uit rotorbladen – ook wel wieken genoemd – die vast zitten aan een hoofdas. Windturbines hebben een windvaan die de windrichting bepaalt. Vervolgens worden de wieken in de juiste stand gezet om zoveel mogelijk te kunnen profiteren van de wind. Op het moment dat de rotorbladen wind vangen, zorgen deze voor een draaiende beweging. In de tandwielkast van de windturbine wordt deze beweging versneld zodat de generator begint met het opwekken van elektriciteit.
De opgewekte elektriciteit is wisselstroom, om het bruikbaar te maken voor de consument wordt het omgezet in hoogspanning. De elektriciteit wordt vervolgens door middel van kabels naar het elektriciteitsnetwerk geleid zodat de windenergie gebruikt kan worden.
Hoe wekken windmolens energie op?
De werking van een windmolen is te vergelijken een dynamo op de fiets waarmee je vroeger elektriciteit opwekte om je fietslamp te laten branden. De beweging wordt in dit geval echter niet in gang gezet door menselijke inspanning, maar door de wind. Zodra de wind ervoor zorgt dat de rotorbladen gaan draaien, komt een magneet in de generator in actie. Door een snelle draaiende beweging worden er geladen deeltjes opgewekt. Deze deeltjes staan aan de basis van elektriciteit.
Welke soort windmolens zijn er?
Je kunt twee soorten windmolens onderscheiden: de horizontale en de verticale windturbine. Bij een verticale windturbine maakt het niet uit uit welke richting de wind komt. Je komt deze soort windmolen vaak tegen op plaatsen waar de wind uit verschillende richtingen komt, zoals in de binnenstad. De meeste windmolens zijn echter horizontale windturbines waarbij de as dus horizontaal draait. De windparken in zee en op het land bestaan uit horizontale turbines.
Hoe hoog is een windmolen?
In het algemeen geldt: hoe hoger de windmolen, des te meer windenergie kan er opgewekt worden. Er zijn drie categorieën windmolens. De kleinste windmolens zijn de turbines tot 15 meter. Dan heb je de windmolens tussen de 15 en 90 meter hoog. De hoogste windmolens zijn hoger dan 90 meter. De hoogste windturbine is maar liefst 200 meter hoog! De hoogte zorgt ervoor dat er meer wind gevangen kan worden. Op hoogte waait de wind namelijk harder en wordt deze niet verstoord door gebouwen en andere obstakels.
Grotere windmolens vangen meer wind
Windmolens zijn in de loop der tijd steeds groter geworden, waardoor ze ook steeds meer windenergie op zijn gaan wekken. Een grotere windmolen is namelijk ook hoger en de rotorbladen hebben een grotere diameter. Maak je de diameter van de rotorbladen twee keer zo groot, dan kan de windmolen maar liefst vier keer zoveel windenergie opwekken dan zijn voorganger. Bovendien staat er op grotere hoogte meer en hardere wind zodat de opbrengst nog hoger zal zijn dan bij een kleinere variant.
Hoeveel energie levert een windmolen op?
Gemiddeld levert een windturbine van 3 megawatt 6,5 miljoen kilowattuur duurzame energie op per jaar. Dat is voldoende om 2000 huishoudens een jaar lang windenergie te leveren. Hoeveel windenergie een windturbine precies levert is afhankelijk van verschillende factoren:
- De hoogte van de windturbine
- De lengte van de rotorbladen
- De beschikbare wind
- De locatie van de windmolen
Hoe hoger je in de lucht gaat, des te harder de wind waait. En hoe harder de wind waait, des te meer energie er opgewekt kan worden. Hetzelfde geldt voor de lengte van het rotorblad: hoe langer de wiek, des te meer energie levert het op. Een windmolen kan alleen werken als er wind staat. Hoeveel windenergie er opgewekt wordt, is dus ook afhankelijk van het weer. Tot slot is de locatie een belangrijke factor. Zo is er op zee meer wind dan in de binnenstad.
De maximale snelheid van een windmolen
De rotorbladen van een windmolen kennen een minimum en een maximale snelheid waarbij ze draaien en stroom opwekken. Vanaf een windsnelheid van 12km per uur beginnen de rotorbladen te draaien. In verband met de veiligheid zal de windmolen vanzelf stoppen met draaien wanneer de wind harder gaat dan 90km per uur. In de windturbine zit een mechanisme dat de windsnelheid continu in de gaten houdt.
Waarom kiezen voor het gebruik van windenergie
Windenergie kent een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van energie die wordt opgewekt met behulp van fossiele brandstof. Ten eerste is de energie groen: het is een schone manier van stroomopwekking omdat je gebruikmaakt van de wind. Wind zal er bovendien altijd zijn, in tegenstelling tot fossiele brandstof. Windenergie is een betere keuze voor mens en milieu. Tot slot is Nederland een grote producent van windmolens. Wij hebben dus ook een economisch voordeel én worden minder afhankelijk van stroom uit het buitenland.
Er wordt wel eens geopperd dat het bouwen van een windturbine de voordelen voor het milieu teniet doet. Dit is echter een fabeltje. Wanneer de windmolen drie tot zes maanden gewerkt heeft, is de CO² die nodig was bij de productie al volledig gecompenseerd.
Hoe ziet de toekomst van windenergie er uit?
Om de klimaatdoelen te kunnen behalen zal er steeds vaker gebruik gemaakt gaan worden van duurzame energie. Op dit moment komt circa 11% van onze energie voort uit duurzame bronnen. Bijna de helft daarvan bestaat uit windenergie. Windmolens zijn naast andere milieuvriendelijke vormen van stroomopwekking zoals bij zonne-energie dus heel belangrijk en het aantal windmolens zal in de toekomst waarschijnlijk alleen maar stijgen.
Bekijk ook de blog rendement windenergie.
