Onlangs ging op een woning in Vlieland de eerste zogeheten nokwindturbine van ons land in gebruik. De langwerpige RidgeBlade-windturbine (zie foto) van Engelse makelij is in de nok van het dak geïntegreerd ondergebracht. De 4 horizontale asrotoren draaien vanaf een windsnelheid van ongeveer 1,3 meter per seconde.
Doordat de installatie gebruik maakt van de windstromingen die langs het schuine dak omhoog stromen, neemt de gemiddelde windsnelheid met maximaal 120% toe bij een dakhelling van 45 graden. De verwachte opbrengst aan elektriciteit van deze 2 kW nokwindturbine is 2.700 kWh per jaar. Dit is bij een gemiddelde windsnelheid van 5,1 m/s, bij een dakhelling van 30% en een naar de wind gerichte woning.
In dezelfde periode presenteerde Mega Windforce een windturbine voor de gebouwde omgeving, die volgens dit Zaanse bedrijf 60% meer elektriciteit opwekt dan turbines van vergelijkbare grootte. Dit kan dankzij het gebruik van een dubbele ring met magnetische lagering waaraan de bladen bevestigd zijn, waardoor het systeem een zeer lage wrijvingsweerstand heeft. Dankzij het ontbreken van een centrale as bij hogere windsnelheden kan de turbine met toenemend vermogen nog blijven draaien.
Decentraal elektriciteit opwekken
Het zijn 2 willekeurige berichten, die duidelijk maken dat het gebruik van zogeheten urban-windturbines een rol in het decentraal opwekken van elektriciteit kunnen spelen. Naast diverse modellen van traditioneel vormgegeven driebladige molens zijn er in de loop van de jaren veel andere soorten kleine windturbines ontwikkeld voor de gebouwde omgeving, zoals op een grasmaaimachine lijkende windturbines en bijvoorbeeld verticale asturbines die op groot uitgevallen wokkels lijken.
“Als je naar windturbines in het algemeen kijkt en je maakt een grafiek waarbij op de horizontale as het geïnstalleerd vermogen is uitgezet en langs de verticale as de kosten per MW, dan is de grafiek een soort badkuip”, vertelt Michiel Zaaijer van de Wind Energy Research Group van de TU Delft. “Dat betekent dat de opgewekte stroom door windturbines met kleine vermogens relatief duur uitvalt. Daar komt nog bij dat de windsnelheden in de gebouwde omgeving vaak lager zijn dan op het vlakke land. Bovendien staan de windmolens veelal op lagere hoogte dan bijvoorbeeld een multi-megaWatt windturbine. Die is zo groot dat alleen daarom al een hoge toren noodzakelijk is.”
Wind versnelling door schuin dak
Volgens Zaaijer kunnen stedelijke windturbines een voordeel hebben, doordat de wind door de omstroming van de gebouwen een versnelling kan krijgen. Zo kan de genoemde nokwindturbine inderdaad profiteren van het feit dat de wind door het schuine dak een versnelling krijgt. Maar dat effect is uiteraard alleen aan de orde als de wind in de goede richting blaast. “Binnen onze vakgroep heeft een tijd geleden een promotieonderzoek plaatsgevonden naar wind in de gebouwde omgeving. Eén van de onderzochte configuraties was dat een hoog flatgebouw een gat in de gevel kreeg met daarin een windturbine."
“Door dat gat gaat de wind inderdaad harder waaien ter plekke van de turbine. Anderzijds is het probleem dat als de wind van de zijkant komt, de turbine helemaal niet draait. Uit het onderzoek bleek dat het netto effect bij een normale windverdeling nihil was. Dat kan natuurlijk anders uitvallen bij een gepiekte windverdeling, maar daarvan is in Nederland nauwelijks sprake.”
Financieel voordeel met lokaal opgewekte stroom
Ondanks de relatief hoge kosten van windenergie in de gebouwde omgeving, kan er met name voor consumenten toch sprake zijn van een financieel voordeel. De lokaal opgewekte stroom is te gebruiken direct voor eigen doeleinden. “Je kunt de opgewekte stroom in vermindering brengen van de hoeveelheid elektriciteit, die je normaal gesproken in een jaar verbruikt”, legt Zaaijer uit. “Dat levert je een financieel voordeel op van ruwweg € 0,25 per kWh, net zoals trouwens bij zonnepanelen te behalen zou zijn. Ondanks het feit dat het hier om een relatief dure technologie gaat, kan het gebruik van kleine windturbines voor consumenten onder het huidige economische regime zo toch gunstig uitkomen.”