nieuws

‘Ontwerp windturbines kan 150 keer sneller’

R&D

UT-promovendus Arne van Garrel heeft een rekenmethode ontwikkeld om sneller en efficiënter windturbines te ontwerpen. Zijn onderzoek kan een belangrijke schakel vormen in de transitie naar duurzame (wind)energie.

‘Ontwerp windturbines kan 150 keer sneller’
Complexiteit van de stroming; visualisatie van het oprollen van het zog bij de rotorbladen van een windturbine onder een kruihoek van dertig graden. (foto: Arne van Garrel)

De opbrengst van een windturbine hangt direct af van de diameter van de rotorbladen, met steeds grotere rotorbladen tot gevolg. Een goede voorspelling van de energieopbrengst en van de krachten die op de constructie van een windturbine werken, is in de ontwerpfase essentieel. Fabrikanten willen deze opbrengst liefst zo snel en goed mogelijk in kaart brengen. Om dit te berekenen, is een nauwkeurig voorspelling van de stroming rond de rotorbladen nodig. De bestaande computermodellen duren vaak maanden lang en kosten veel rekenkracht. Bovendien vraagt de interpretatie van de uitkomsten tijd en expertise die vaak niet in een industriële ontwerpomgeving aanwezig is.

Vliegtuigmethode voor windturbines
Van Garrel toont in zijn proefschrift aan dat er nog een optie is. “De panelenmethode, geïntroduceerd voor vliegtuigen in de jaren 60 en in de loop der tijd verwaarloosd, kan uitstekend van pas komen bij het ontwerp van windturbines.” Bij de panelenmethode is volgens Van Garrel slechts een beschrijving van het oppervlak van de windturbine nodig. “Daardoor wordt het mogelijk om snel nieuwe bladontwerpen te definiëren en numerieke simulaties uit te voeren”, aldus Van Garrel. De in zijn promotieonderzoek ontwikkelde rekenmethode is 150 keer sneller dan de conventionele panelenmethode. “In mijn methode modelleer je wel de stroming rond het rotorblad, maar verwaarloos je het effect van viscositeit (stroperigheid lucht). Ik verkrijg echter wel alle info over de krachten op het rotorblad en aerodynamica, zodat een beter bladontwerp mogelijk wordt.”
Van Garrel vergeleek zijn geëvolueerde panelenmethode met de resultaten van drukmetingen aan een driebladige windturbine. Dat deed hij in een windtunnel van DNW in de Noordoostpolder. Ook vergeleek hij zijn methode met een nauwkeurige, maar qua berekening kostbare simulatiemethode van het NLR. De verschillen zijn nihil. Van Garrel voerde ook experimenten uit in de windtunnel van de Universiteit Twente.
(Bron: TU Twente)

Reageer op dit artikel