Advies
Windgeneratoren en mini-windturbines
Met windenergie kan een aanzienlijke hoeveelheid energie worden opgewekt en bruikbaar gemaakt als elektriciteit. De mensheid bewaakt al duizenden jaren de kennis van windenergie, maar het is pas sinds de 19e eeuw dat wind ook elektrische energie kan leveren.
Maar hoe werkt een windgenerator precies en met welke technische gegevens moet rekening worden gehouden bij de keuze van een mini-windturbine?
Een windgenerator is het centrale onderdeel van een mini-windturbine. Voor het gebruik van wind als energiebron zijn ook andere componenten van belang:
De klassieke windturbine bestaat uit een mast die verticaal wordt opgesteld en dient als behuizing voor de elektriciteitsleidingen. Aan de bovenkant zit een gondel. In de gondel bevindt zich de rotornaaf, waarop de rotorbladen zich bevinden. Deze bladen reageren op de kinetische energie van de wind en worden in beweging gezet. Er wordt mechanische energie opgewekt. Zelfs oude windmolens werkten volgens dit principe en voorzagen de maalderijen van boeren van energie.
Pas met de uitvinding en integratie van windgeneratoren kon de mechanische energie worden omgezet in watt. Een blauwe LED geeft het begin van het opladen aan zodra er elektrische energie wordt opgewekt. Wanneer de rotorbladen draaien, drijven ze de tandwielkast in de generator aan. De windgenerator zelf zit direct op de draaias.
De door de generator opgewekte elektriciteit kan via een laadregelaar rechtstreeks aan een aangesloten accu worden doorgegeven of aan het elektriciteitsnet worden geleverd.
Windgeneratoren zijn vooral interessant als hybride systemen met fotovoltaïsche energie voor vele toepassingsgebieden. Ze zorgen voor een voeding voor:
-
Schepen
-
Woonwagens
-
Tuintechniek (bijv. vijverpompen)
-
Vakantiehuizen
-
Kantoorgebouw
-
Fabriekhallen
-
Laadstations (bijv. voor elektrische auto's)
-
Alarmsystemen
-
Meetstations
-
Autonome verkeersgeleidingssystemen
-
Billboards (verlichting)
In de meeste gevallen staat een windturbine op grote hoogte om veel wind te vangen. Ze worden gemonteerd op een verticale mast of rechtstreeks op hoge gebouwen. Als alternatief zijn er mobiele windturbines die bijvoorbeeld op zeilschepen worden gebruikt.
Om de luchtstroom optimaal te benutten zijn de meeste windturbines draaibaar. Gelagerd kan de turbine de wind zo parallel mogelijk aan de draaias opvangen.
De meeste windturbines gebruiken rotoren met horizontale as. De draaias is parallel aan de grond. Zo komt het liftprincipe van de aerodynamica in beeld en kan de windenergie efficiënter worden gebruikt.
Er bestaan echter ook rotors met verticale as, waarvan de rotorbladen langzamer draaien voor dezelfde windenergie. Het voordeel hier: De rotoren werken onafhankelijk van de windrichting.
Net als bij een zonne-energiesysteem is er gelijkstroom (DC) beschikbaar aan de uitgang van de generator in het windenergiesysteem. De stroom vloeit altijd in dezelfde richting: van de positieve naar de negatieve pool. In het openbare net is echter wisselstroom (AC) nodig, zodat de opgewekte energie moet worden omgezet door middel van een omvormer.
Het is belangrijk hierbij op te merken dat zelfs de beste apparaten alleen elektriciteit kunnen opwekken wanneer een bepaalde windsnelheid wordt bereikt. De rotors moeten in beweging komen. Aangezien er windstille dagen zijn, is een hybride systeem om die reden aan te bevelen voor een betrouwbare stroomopwekking.
Er wordt dan een zonnewindgenerator gebruikt, die naast de windturbine aan het eind van de mast over fotovoltaïsche modules beschikt. Bij deze oplossing is een hybride laadregelaar nodig. Deze kan het beheer van beide energiebronnen bewaken en controleren, zodat een veilige en kostenefficiënte netvoeding wordt gegarandeerd.
Goed om te weten: Wat is een laadregelaar?
Deze component fungeert als link. Het verbindt de generator met aangesloten accu's en bewaakt het laden en onttrekken van energie. Bij hybride laadregelaars kan de eindelaadspanning meestal variabel worden ingesteld.
Terwijl grote windturbines met bouwvergunning veel huishoudens van elektriciteit kunnen voorzien, zijn kleine en mobiele windgeneratoren meer bedoeld voor particulier gebruik. Het nominaal vermogen wordt uitgedrukt in watt (W) of kilowatt (kW).
De kleinste windgeneratoren produceren vaak slechts 1.000 tot 1.500 watt. Ze worden gebruikt in hobbysystemen en zijn bijvoorbeeld bedoeld om verschillende accu's op te laden via hun laadregelaar. Ze zijn niet aangesloten op een elektriciteitsnet omdat de opgewekte energie veel te laag is om een waardevol effect te hebben.
Middelgrote windturbines die tot 10 kilowatt (10.000 watt) opwekken, zijn geschikt om energie te leveren aan particuliere huishoudens of kleine bedrijven. Hier is het de moeite waard om zowel een laadregelaar voor oplaadbare batterijen aan te sluiten als deze op het elektriciteitsnet aan te sluiten en zo in het systeem te voeden. Grotere windgeneratoren worden alleen commercieel gebruikt en beginnen pas bij een vermogen van 10 kilowatt. Vaak is tot 250 kilowatt mogelijk.
Als u meer dan alleen kleine hobby-installaties wilt exploiteren, moet u beslist van tevoren nagaan hoe hoog de verwachte elektriciteitsopbrengst in de regio is. Deze wordt bepaald door de gemiddelde jaarlijkse windsnelheid op de locatie. In het binnenland wordt op goede locaties ongeveer 4 meter per seconde (m/s) bereikt, en aan de kust zelfs 5 m/s. De windsnelheid wordt gemeten op de hoogte waar zich later de rotornaaf zal bevinden.
Om het volledige vermogen te produceren moet de juiste nominale spanning in volt worden toegepast. Ook hier verschillen de modellen. Veel fabrikanten bieden hun turbines aan met een nominale spanning van 12, 24 of 48 volt. Voor het gebruik van 230 volt wisselstroom moet een overeenkomstige omvormer worden geïntegreerd.
Hoewel nominaal vermogen, nominale spanning en gemiddelde jaarlijkse windsnelheid belangrijke specificaties zijn, mogen ze nooit afzonderlijk worden beschouwd. Let ook op de volgende factoren voordat u een wind-turbine koopt:
Rotordiameter
Voor hetzelfde nominale vermogen zal een rotordiameter van één meter minder elektriciteit opwekken dan een diameter van twee meter. In geval van twijfel moet u dus kiezen voor de grotere rotors, als er ruimte beschikbaar is.
Masthoogte
Ook de hoogte van de mast is in dit verband van belang, want hoe hoger de generator is gemonteerd, hoe groter de kans dat het het hele jaar door voldoende waait.
Geluidsniveau
Een andere factor is het geluidsniveau. Zelfs een mini-windturbine produceert lawaai, waarmee kopers rekening moeten houden in verband met mogelijke geluidsoverlast voor de buurt. In de regel ligt het geproduceerde geluidsniveau echter ruim onder de geluidsgrenswaarden.