Studenten L & R schetsen windenergiepark van de toekomst

En ze keken verder dan de techniek. Of zo’n park ooit wordt gebouwd is verre van zeker, maar dat het mogelijk is, staat voor de studenten vast.

Je kunt turen wat je wilt. Ook op een uitzonderlijk heldere dag zul je vanaf het strand van Texel de dubbele Darrieus windturbines nauwelijks kunnen zien. Door de afstand steken ze maar enkele tientallen meters uit boven de einder. Ze vallen waarschijnlijk ook weg tegen de azuren lucht, omdat bij elke dubbele Darrieus de verticale as – en de twee elegante rotorbladen die daar langzaam omheen draaien – lichtblauw zijn geverfd.

Nee, om dit nieuwe wereldwonder van dichtbij te beschouwen zul je je met een horde ecotoeristen 50 kilometer op zee moeten wagen. De boot zal laveren in een windturbinepark van 16 bij 3,6 kilometer, gesitueerd op veilige afstand van de drukke scheepsroutes en de trekroutes van vogels. In dit windturbinepark staan zestig ‘slagroomkloppers’ van elk 230 meter hoog, samen goed voor tien procent van de Nederlandse energiebehoefte.

Dagdromerij? Over tien jaar is het misschien al zover. ,,Als ons ontwerp van deze dubbele Darrieus windturbines helemaal wordt uitgewerkt, valt het met een flinke dosis goede wil en innovatievermogen van overheid en energiebedrijven wel te bouwen”, zegt Wouter Kok (23). Sterker nog: de opbrengsten zullen de kosten % naar schatting 2300 miljoen euro in dertig jaar – ruimschoots overtreffen.

Kok zat in het team van elf studenten L & R dat bij wijze van case study een vooronderzoek heeft verricht. Ontwerp in tien weken een windmolenpark dat duizend megawatt aan windenergie kan gaan leveren, zo luidde hun ontwerpopdracht. De denkbeeldige opdrachtgever was de Nederlandse overheid. In de Vijfde Nota Ruimtelijke Ordening zijn trouwens werkelijk vijf gebieden voor windenergieparken in de Noordzee aangewezen. Het geeft aan hoe hoog windenergie op de agenda staat.

Integraal ontwerpen, dat is volgens Kok het verband tussen de opdracht en de opleiding L & R. Hoogte, breedte, locatie, kosten, gebruik van de wind % allemaal factoren die elkaar beïnvloeden – soms zelfs tegenwerken. ,,Eerst het ontwerp maken, dan het materiaal kiezen en vervolgens de productiemethode bepalen % dat werkt niet zo goed”, zegt Kok. ,,Je krijgt de beste oplossingen als je daar tegelijk naar kijkt.” Projectmatig werken was een noodzaak % ”anders krijg je elf kleine projectjes.”

De dubbele Darrieus is een verfijning van een Frans ontwerp uit de jaren twintig. Kok: ,,Omdat deze windturbine een verticale as heeft, zit de generator onderin. Voor het onderhoud is dat een enorm voordeel. Bij de steeds grotere conventionele windturbines komt de generator steeds hoger te zitten, en dat geeft problemen.” In het rapport gaat het team uitgebreid in op het ontwerp, de bouw, de installatie en het onderhoud van elk onderdeel van de gigantische windturbines. Juist door het gebruik van dubbele rotorbladen zou de stabiliteit moeten toenemen. Grote Darrieus windmolens met een enkel rotorblad hebben nogal eens last van trillingen.

Aan het begin van het project leek een eigen, zeer innovatief idee minstens zo veelbelovend: kabels die vibreren in de wind, net als de kabels van de Erasmusbrug. Dit fenomeen zou moeten worden omgezet in elektrische energie. Kok: ,,We hebben er anderhalve week hard aan gewerkt, en dan merk je wel dat er nooit onderzoek naar is gedaan. Je kon geen boek openslaan om te ontdekken hoe het werkt..” Uiteindelijk bleek het idee te complex om in korte tijd te worden uitgewerkt. Begeleiders waren wel enthousiast – volgend jaar keren de kabels terug bij de opdrachten voor derdejaars L & R.

,,Een conventionele windmolen leek daarentegen weer te saai”, zegt Kok. ,,Steeds hetzelfde iets beter ontwerpen kan moeilijk zijn, maar voor mij is het niet erg uitdagend. Maar de Darrieus zat precies in tussen de trillende kabels en de conventionele windmolen. Een halfnieuw concept.”

Het team beperkte zich niet tot techniek alleen. Veel betrokken partijen werden geïnterviewd: van milieuorganisaties tot energiebedrijven. Achterliggende vraag was steeds: hoe haalbaar is dit idee? Kok: ,Bij Nuon heeft iemand me verteld dat een duizend megawatt offshore energiepark technisch geen probleem is. Maar het is voor een energiebedrijf natuurlijk niet verstandig om kapitalen te investeren in zo’n park voor de oude apparatuur is afgeschreven, anders doe je jezelf concurrentie aan.”

De groep heeft met groot enthousiasme aan het project gewerkt % elke werkdag van half negen tot half zes. Begeleiders hoefden zelden binnen te lopen. Kok: ,,Tijdens de studie zijn vaak vakken theoretisch en droog, op hetdemotiverende af. Hier konden we de kennis van die drie jaar in verschillende fases van het ontwerpproces toepassen. Je laat zien wat je ermee kunt doen.”

Offshore windenergie. Elf L & R studenten (derde- tot en met zesdejaars) kozen voor een duurzame ontwerpopdracht en kwamen uit op een windturbinepark in de Noordzee. En ze keken verder dan de techniek. Of zo’n park ooit wordt gebouwd is verre van zeker, maar dat het mogelijk is, staat voor de studenten vast.

Je kunt turen wat je wilt. Ook op een uitzonderlijk heldere dag zul je vanaf het strand van Texel de dubbele Darrieus windturbines nauwelijks kunnen zien. Door de afstand steken ze maar enkele tientallen meters uit boven de einder. Ze vallen waarschijnlijk ook weg tegen de azuren lucht, omdat bij elke dubbele Darrieus de verticale as – en de twee elegante rotorbladen die daar langzaam omheen draaien – lichtblauw zijn geverfd.

Nee, om dit nieuwe wereldwonder van dichtbij te beschouwen zul je je met een horde ecotoeristen 50 kilometer op zee moeten wagen. De boot zal laveren in een windturbinepark van 16 bij 3,6 kilometer, gesitueerd op veilige afstand van de drukke scheepsroutes en de trekroutes van vogels. In dit windturbinepark staan zestig ‘slagroomkloppers’ van elk 230 meter hoog, samen goed voor tien procent van de Nederlandse energiebehoefte.

Dagdromerij? Over tien jaar is het misschien al zover. ,,Als ons ontwerp van deze dubbele Darrieus windturbines helemaal wordt uitgewerkt, valt het met een flinke dosis goede wil en innovatievermogen van overheid en energiebedrijven wel te bouwen”, zegt Wouter Kok (23). Sterker nog: de opbrengsten zullen de kosten % naar schatting 2300 miljoen euro in dertig jaar – ruimschoots overtreffen.

Kok zat in het team van elf studenten L & R dat bij wijze van case study een vooronderzoek heeft verricht. Ontwerp in tien weken een windmolenpark dat duizend megawatt aan windenergie kan gaan leveren, zo luidde hun ontwerpopdracht. De denkbeeldige opdrachtgever was de Nederlandse overheid. In de Vijfde Nota Ruimtelijke Ordening zijn trouwens werkelijk vijf gebieden voor windenergieparken in de Noordzee aangewezen. Het geeft aan hoe hoog windenergie op de agenda staat.

Integraal ontwerpen, dat is volgens Kok het verband tussen de opdracht en de opleiding L & R. Hoogte, breedte, locatie, kosten, gebruik van de wind % allemaal factoren die elkaar beïnvloeden – soms zelfs tegenwerken. ,,Eerst het ontwerp maken, dan het materiaal kiezen en vervolgens de productiemethode bepalen % dat werkt niet zo goed”, zegt Kok. ,,Je krijgt de beste oplossingen als je daar tegelijk naar kijkt.” Projectmatig werken was een noodzaak % ”anders krijg je elf kleine projectjes.”

De dubbele Darrieus is een verfijning van een Frans ontwerp uit de jaren twintig. Kok: ,,Omdat deze windturbine een verticale as heeft, zit de generator onderin. Voor het onderhoud is dat een enorm voordeel. Bij de steeds grotere conventionele windturbines komt de generator steeds hoger te zitten, en dat geeft problemen.” In het rapport gaat het team uitgebreid in op het ontwerp, de bouw, de installatie en het onderhoud van elk onderdeel van de gigantische windturbines. Juist door het gebruik van dubbele rotorbladen zou de stabiliteit moeten toenemen. Grote Darrieus windmolens met een enkel rotorblad hebben nogal eens last van trillingen.

Aan het begin van het project leek een eigen, zeer innovatief idee minstens zo veelbelovend: kabels die vibreren in de wind, net als de kabels van de Erasmusbrug. Dit fenomeen zou moeten worden omgezet in elektrische energie. Kok: ,,We hebben er anderhalve week hard aan gewerkt, en dan merk je wel dat er nooit onderzoek naar is gedaan. Je kon geen boek openslaan om te ontdekken hoe het werkt..” Uiteindelijk bleek het idee te complex om in korte tijd te worden uitgewerkt. Begeleiders waren wel enthousiast – volgend jaar keren de kabels terug bij de opdrachten voor derdejaars L & R.

,,Een conventionele windmolen leek daarentegen weer te saai”, zegt Kok. ,,Steeds hetzelfde iets beter ontwerpen kan moeilijk zijn, maar voor mij is het niet erg uitdagend. Maar de Darrieus zat precies in tussen de trillende kabels en de conventionele windmolen. Een halfnieuw concept.”

Het team beperkte zich niet tot techniek alleen. Veel betrokken partijen werden geïnterviewd: van milieuorganisaties tot energiebedrijven. Achterliggende vraag was steeds: hoe haalbaar is dit idee? Kok: ,Bij Nuon heeft iemand me verteld dat een duizend megawatt offshore energiepark technisch geen probleem is. Maar het is voor een energiebedrijf natuurlijk niet verstandig om kapitalen te investeren in zo’n park voor de oude apparatuur is afgeschreven, anders doe je jezelf concurrentie aan.”

De groep heeft met groot enthousiasme aan het project gewerkt % elke werkdag van half negen tot half zes. Begeleiders hoefden zelden binnen te lopen. Kok: ,,Tijdens de studie zijn vaak vakken theoretisch en droog, op hetdemotiverende af. Hier konden we de kennis van die drie jaar in verschillende fases van het ontwerpproces toepassen. Je laat zien wat je ermee kunt doen.”