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.