Albatrozz heeft een technologie ontwikkeld om windturbines bij lagere snelheden elektriciteit te laten produceren. De kersverse start-up heeft zich laten inspireren door het gedrag van landende zeevogels. Door de uiteinden van turbinebladen actief te laten oscilleren, wordt het laatste beetje energie uit de wind geperst. Daardoor kan de energieproductie met procenten omhoog, stelt Geert van Ek van RG Projecten, samen met de Rijksuniversiteit Groningen en EmpowerMi de oprichters van Albatrozz.

Voor welk probleem hebben jullie een oplossing gevonden?

“Over een heel jaar gaan windturbines regelmatig offline omdat de windsnelheid te laag is. Omdat het te weinig waait of omdat de turbines elkaars wind afvangen. Een doorsnee windturbine is ontworpen om op vol vermogen te draaien bij hogere windsnelheden. Op land zijn de windsnelheden de helft van het jaar lager dan vereist om het volledige vermogen te leveren. Op zee gebeurt dat iets minder vaak, maar ook daar gaat het om heel veel uren, zeker nu windparken dichter bij elkaar geplaatst worden. Hoe lager de windsnelheid, hoe minder elektriciteit ze produceren. Tot het moment dat de windturbine helemaal afschakelt, omdat er te weinig energie uit de wind te halen is om de aandrijflijn op gang te houden. Afhankelijk van het type windturbine gebeurt dit bij windsnelheden van 4,5 m/s of minder. Wij hebben een technische oplossing ontwikkeld om bij lagere windsnelheden vermogen te leveren dan normaal haalbaar is voor dat type turbine.”

Wat houdt jullie oplossing in?

“De Rijksuniversiteit Groningen heeft een paar jaar geleden ontdekt dat als je een deel van de windturbinebladen actief oscilleert, je meer vermogen uit wind kunt halen bij lagere snelheden. Die vondst is ontleend van het gedrag van zeevogels die willen landen. Hun vleugels zijn te groot op ze op en neer te bewegen. Ze wiebelen daarom met hun vleugels. Deze oscillerende beweging zorgt voor een verdubbeling van de verticale kracht (lift), wat erg handig is bij lagere vliegsnelheid. Ditzelfde principe passen we toe op windturbinebladen. Simpel gezegd kan dit gedemonstreerd worden door de laatste 2-3 meter van een turbineblad af te snijden en te voorzien van een as met een oscillerende aandrijving. De uiteinden moeten zo’n 10 graden roteren. Omdat ze dun en flexibel zijn, kost dat weinig energie. De frequentie varieert, afhankelijk van de rotatiesnelheid van de bladen, van 0,5 Hz tot 5-10 Hz of zelfs 15 Hz. Dankzij deze oscillatie oefent de luchtstroom een grotere kracht uit op de bladen, zodat ze ook bij lagere windsnelheden vermogen blijven leveren. Bij hogere snelheden schakelt het systeem zichzelf uit en levert de windturbine dezelfde hoeveelheid energie als normaal.”

Wat is zo baanbrekend aan jullie oplossing?

“De meeste toepassingen om het rendement van windturbinebladen te verhogen zijn statisch: drakenstaarten, driehoekjes op of pennen in de bladen om de aerodynamica of Aero elastisch gedrag te verbeteren. Wij zijn de eerste die een dynamische, actieve aandrijving in het blad zelf toepassen. Dat is de enige manier om bij lagere windsnelheden het rendement te maximaliseren. En juist daar is heel veel winst te halen. Je hebt echt een actief systeem nodig om de additionele lift te benutten en overtrek te voorkomen. We zijn erin geslaagd de lift vast te houden en zo te voorkomen dat de druk wegvalt. Dit is de eerste technische toepassing van deze benadering.”

Wat levert jullie oplossing op?

“Dankzij onze innovatie kunnen leveranciers en eigenaren met dezelfde windturbine een paar procent meer elektriciteit produceren: de bedrijfstijd van de windturbine neemt toe – de cut-in snelheid is lager zodat hij meer uur per jaar energie levert –  én de windturbines levert bij lagere windsnelheden meer vermogen. Als je bedenkt dat een windpark van 700 MW dagelijks zo’n miljoen  euro opbrengt, is elke procent extra een behoorlijk bedrag. Daar komt bij dat de elektriciteitsprijs stijgt bij lagere windsnelheden, omdat het aanbod dan daalt. Dat maakt onze oplossing commercieel extra aantrekkelijk.”

Hoe ver zijn jullie nu?

“We hebben testen uitgevoerd in een flow tank en een schaalmodel van 1,5 meter ontwikkeld en getest in een windtunnel. Die testen bevestigden en overtroffen de modelleringsresultaten en hebben bewezen dat het principe werkt. We zijn nu van plan nu op pilotschaal de werking aantonen. We plannen daarvoor de aanpassing van een commerciële windturbine van 250 kW – 2,5 MW. Dat willen we samen met partners uit de windindustrie realiseren. Er is de nodige interesse van windparkeigenaren, turbineleveranciers en partijen die bezig zijn met onderzoek en ontwikkeling.”

Wat zijn jullie uitdagingen?

“Robuustheid en performance. We moeten eerst aantonen dat het principe ook in de praktijk werkt. Dat het systeem betrouwbaar is en storingsvrij draait. Bovendien moeten de aangepaste bladen zoveel meer elektriciteit opwekken dat dit opweegt tegen de kosten van de aandrijving. Het meest optimale is als onze innovatie integraal in het ontwerp van nieuwe windturbines wordt meegenomen, maar voorlopig mikken we op de aanpassing van bestaande bladen. De industrie heeft veel kennis en capaciteit voor de ontwikkeling en optimalisatie voor de toekomstige toepassing.”

Wat zijn jullie vervolgstappen?

“We hopen in augustus 2019 een overeenkomst te kunnen tekenen met een consortium van partners die met hun kennis en praktische inzet een pilotproject willen ondersteunen. We willen in de loop van volgend jaar een aangepaste windturbine operationeel hebben. We gaan de prestaties nauwgezet monitoren om te resultaten te kunnen delen die een onafhankelijke instantie zal ratificeren. Uiteindelijk willen we deze innovatie in licentie gaan aanbieden aan de markt. In eerste instantie ligt wind op land het meest voor de hand, omdat de windsnelheden daar lager zijn, de toegankelijkheid groter is en de infrastructuur niet hoeft te worden aangepast. We zien echter zeker potentieel voor offshore wind.”

Wat is de meerwaarde van Offshore Wind Innovators?

“Als consultant ben ik betrokken geweest bij windparken als Gemini, Westermeer en Rentel windpark. Dankzij dat netwerk zijn we nu al in gesprek met potentiële partners. Offshore Wind Innovators kan ons ondersteunen bij het vergroten van ons netwerk en onze bekendheid in de windindustrie vergroten. Hoe meer geschikte bedrijven we kunnen mobiliseren, hoe beter.”