Performantere en duurzamere windturbinebladen

Windturbines produceren dan wel groene stroom, de turbines zelf zijn allesbehalve groen. De meeste windturbines hebben wieken uit glasvezelversterkte kunststoffen. Stevig, maar niet recycleerbaar en vooral zwaar. Niet de meest efficiënte oplossing dus. Sirris onderzoekt momenteel het concept van turbinebladen met voorgespannen, recycleerbaar textiel. Technologie gebruikt in zeilboten werd toegepast om turbinebladen en hun werking te optimaliseren. Het resultaat zijn lichtere en goedkopere turbinebladen.

De ontwikkeling van haalbare alternatieven voor duurzame energie is belangrijker dan ooit. Windturbines produceren weliswaar hernieuwbare energie, maar de turbines zelf, de bladen in het bijzonder, hebben voorlopig nog met enkele minpunten te kampen, zoals de recyclage en verwerking van ontmantelde wieken die momenteel bestaan uit glasvezelversterkte kunststoffen. Voorts zijn grotere turbines met langere bladen vandaag een populaire manier om de ‘levelised cost of electricity’ (LCOE, wat neerkomt op de totale levensduurkost) te verlagen, maar grotere turbinebladen uit composietmateriaal hebben te lijden onder het aanzienlijk hogere gewicht en de daaraan verbonden hogere kosten, een hogere vermoeiing van andere turbinecomponenten en hogere installatiekosten. Ook de productiekost en -complexiteit zou lager mogen. Windturbineparken zijn momenteel nog altijd (te) duur. Wil windenergie blijven groeien, dan moet de sector blijven innoveren met als doel de goedkoopste energiebron te zijn.

Ondanks de optimalisaties in materiaal en productieproces van het laatste decennium heeft het huidige ontwerp stilaan zijn grenzen bereikt en komt er een ogenblik dat een fundamentele verandering in het ontwerp aan de orde is. Recent ontwikkelde windturbinebladen breiden de grenzen van de huidige bladtechnologie uit door de kernproblemen van de windindustrie aan te pakken met een nieuw ontwerp en dito productiemethode. Enel Green Power, een multinational voor hernieuwbare energie, richtte samen met een ontwerper van jachtzeilen de start-up ACT Blade op, om in samenwerking met enkele partners een nieuw type windturbinebladen onder dezelfde naam te produceren en testen. Volgens de ontwikkelaars is de energie die door een windturbine wordt gegenereerd afhankelijk van de aerodynamische vorm van de windturbinebladen. Het optimum is afhankelijk van windcondities en de belasting die tijdens de werking op de bladen wordt uitgeoefend. 

Aangezien er een trend is naar steeds langere bladen, dringen nieuwe manieren zich op om het materiaalgebruik, gewicht en de kosten te verlagen, en de productie-efficiëntie te verhogen. Op basis van deze kennis werd een haalbaarheidsstudie uitgevoerd naar de uitvoerbaarheid van een nieuw bladontwerp dat aanzienlijk van de huidige norm afwijkt. ACT Blades is gebaseerd op de technologie om zeilen van jachtschepen te modelleren en zorgt ervoor dat de turbinebladen 24 à 32% lichter zijn dan klassieke bladen. Dit dankzij een slankere steunstructuur uit composietmateriaal die volledig is bekleed met een technisch weefsel. De nieuw ontwikkelde bladen wegen even veel als hun klassieke volle, glasvezelversterkte evenknieën, maar ze zijn 10% langer dan de standaardlengte van 55 m, waar­door ze een circa 9% hogere elektriciteitsproductie kennen. De vorm van de voorgespannen, met textiel beklede bladen kan bovendien aangepast worden om belastingen van het systeem te beheersen. 

Anders dan de klassieke glasvezelbladen zijn de nieuwe bladen ontworpen om deels gerecycleerd te worden en om gerecycleerd materiaal in te zetten, waardoor er minder afval ontstaat. Het weefsel is herbruikbaar en kan eenvoudig worden gerecupereerd wanneer de bladen aan het einde van hun levensduur gekomen zijn. Het concept sluit zo naadloos aan bij een verantwoorde energieproductie en strategie van circulair beheer van windturbineparken: een maximaal hergebruik en recyclage van materialen en componenten en de toepassing van een circulair perspectief vanaf de ontwerpfase. Algemeen genomen is de recyclage van metaal (wat het grootste deel van de windturbine uitmaakt) heel eenvoudig, terwijl die van de composietmaterialen die gebruikt zijn om de rotorbladen te maken complexer is.