Senternovem
22-02-2007 | Onderzoekers jagen op windturbinewervels
Op 13 december waren onderzoekers in de grootste windtunnel van Europa
op jacht naar de wervels die van windturbinebladen afstromen. In de
Duits Nederlandse Windtunnel in de Noordoostpolder stond van 7 t/m 14
december een windturbinemodel van 5 meter diameter opgesteld.
Onderzoekers van het ECN, de Technische Universiteit Delft, de Zweedse
Defensie Organisatie FOI en de Koninklijke Technische Hogeschool
Zweden voerden daar metingen uit aan de precieze drukverdelingen en
luchtstromen rond windturbinebladen.
Met de meetresultaten kunnen zij nog onbegrepen verschijnselen
doorgronden, waarmee windturbines op den duur goedkoper kunnen worden.
In de windtunnel konden zij deze verschijnselen onder gecontroleerde
omstandigheden bestuderen.
Als de lucht van een windturbineblad afstroomt, ontstaat een wervel
die invloed heeft op de het gedrag van de turbine. Volgens
berekeningen op grond van de theorie ontwikkeld het zog achter de
bladen van een windturbine zich zoals in figuur 1.
Figuur 1 Ontwikkeling van het zog achter windturbinebladen volgens
theorie en berekeningen
Figuur 1. Ontwikkeling van het zog achter windturbinebladen volgens
theorie en berekeningen. Naar een proefschrift van Stefan Ivanell van
de Koninklijke Technische Hogeschool in Zweden.
De precieze plaats van het ontstaan van de wervel en hoe die zich
achter de rotor verplaatst was tot nu toe nooit met grote
nauwkeurigheid gemeten. In de windtunnel maten de onderzoekers dit met
de techniek Particle Image Velocity. Daarbij blaast een apparaat
telkens kleine rookwolkjes in de luchtstroom die door het rotorvlak
gaat. Door die met twee krachtige lasers te belichten en daarvan heel
snel foto's te maken konden de snelheden van de individuele
rookdeeltjes driedimensionaal worden bepaald. En daarmee kan dan de
wervel in tijd en ruimte worden berekend. In de windtunnel vonden de
onderzoekers beelden van de doorsnede van de eerste twee wervels na
het windturbineblad (zie figuur 2).
Figuur 2 Beeld van de snelheden van rookdeeltjes in de afstromende
wervel van een windturbineblad in de windtunnel gedurende de
werveljacht
Figuur 2. Beeld van de snelheden van rookdeeltjes in de aftromende
wervel van een windturbineblad in de windtunnel gedurende de
werveljacht. De pijlen geven de grootte en richting van de snelheid
van een rookdeeltje weer. Het centrum van de wervel is duidelijk te
zien.
SenterNovem en de Europese Commissie ondersteunen het Mexico project
waarin deze metingen zijn uitgevoerd. De metingen verliepen sneller
dan gepland, waardoor er tijd over was om er nog een aantal extra uit
te voeren.
Figuur 3. Herman Snel van ECN, Brjørn Montgomerie van FOI, Stefan
Ivanell van de Koninklijke Technische Hogeschool Zweden en Nando
Timmer van de Technische Universiteit Delft discussiëren over welke
extra metingen ze nog willen uitvoeren na een voorspoedig verloop van
de geplande metingen.