Voorop gesteld moet worden dat windenergie het moeilijkste te oogsten is van alle duurzame energie mogelijkheden. Windenergie kent het grootste gevaar en de hoogste storing gevoeligheid.
Het zelf bouwen van een windmolen en het achterliggende systeem is altijd vele malen goedkoper dan het kopen van een windenergie installatie. Als men overweegt om een windmolen te kopen dan is het zaak om goed uit te zoeken welke systemen goed presteren want helaas is er veel kaf onder het koren.
Als men zelf bouwt moet een keuze gemaakt worden tussen experiment of een bewezen concept. Bij een bewezen concept gaat men uit van een windmolen die door anderen al zijn succes heeft bewezen. Hierdoor is er meer garantie van een geslaagd resultaat. Ook bij het kopen zal men moeten overwegen of de windmolen die men op het oog heeft een experiment is waarbij het resultaat onzeker is. Er zijn namelijk fabrikanten die zich al lang bewezen hebben en fabrikanten die met een experimenteel model op de markt komen.
Als bij het zelf bouwen een bewezen uitgewerkt concept gekozen wordt hoeft het voor iemand met redelijke technische vaardigheden niet moeilijk te zijn een windmolen te bouwen. Er zijn handleidingen die de bouw stap voor stap beschrijven zoals de handleiding van Hugh Piggot “windturbine receptenboek”. De windmolen bouwer kan dus zelf zijn slagings-percentage bepalen door te kiezen voor een bewezen concept of door te kiezen voor een zoektocht naar de voor hem meest geschikte oplossing.
Bij een windmolen moet er vanuit gegaan worden dat jaarlijkse inspectie of onderhoud noodzakelijk is. Als men werkt met een accu systeem dan is maandelijkse inspectie van de accu’s noodzakelijk om er voor te zorgen dat deze een redelijke levensduur behouden.
Locatie
De belangrijkste stap om na te gaan of een windmolen geschikt is voor een locatie is het bepalen van de gemiddelde windsnelheid voor de hoogte waarop de molen geplaatst gaat worden. Het blijkt dat mensen zich vaak rijk rekenen door de windsnelheid te overschatten en niet de obstakels (bomen, gebouwen) in ogenschouw te nemen. (lees meer in het artikel windsite analyses). Uit analyse zal blijken dat een hogere mast in de meeste situaties de investering zeker waard zijn.
Mast
| Bij de keuze van een mast zijn hoofdzakelijk drie keuze mogelijkheden. | ||
| De niet getuid vrijstaande mast is de duurste oplossing die de minste ruimte inneemt. |
 |
|
| Strijkbare masten zijn uit het oogpunt van onderhoud het makkelijkste omdat alles op de begane grond gedaan kan worden. |
 |
|
| Vaste getuide masten, zowel vakwerkmasten als enkel paal masten, hebben het nadeel dat deze voor het onderhoud altijd beklommen moeten worden. De keuze voor de mast zal afhangen van de ruimte die beschikbaar is en de hoeveelheid geld die men wil investeren. (lees meer bij artikelen over de mast) |
 |
Installatie achter de windmolen
Een windmolen installatie is veel meer dan de windmolen alleen. Er moet een keuze gemaakt worden of het systeem direct of indirect of autonoom van het elektriciteit net zal functioneren. Bij een direct gekoppeld net systeem wordt de schakeling tussen het net en de windmolen meestal door elektronica verzorgd. Bij een indirect of autonoom systeem wordt gebruik gemaakt van accu’s. Een indirect systeem heeft een dubbele functie namelijk net koppeling en levering aan het huishouden. Het grote voordeel is dat er bij een net storing nog steeds elektriciteit aanwezig is. Een autonoom systeem functioneert uitsluitend voor levering aan het huishouden. Het grote nadeel van de twee laatst genoemde systemen zijn de accu’s deze veroorzaken extra kosten en zijn een behoorlijke milieu belasting. Accu’s vergen onderhoud en zijn daardoor weer een extra zorg die niet veronachtzaamd mag worden.
Vermogen en toerental
Energie uit de wind wordt door de mens al eeuwenlang gebruikt om tot nut te zijn. Energie uit wind ontstaat door de bewegende luchtmassa. De formule die dit tot uitdrukking brengt is:
Hieruit valt af te leiden dat de windsnelheid een derde macht factor is. Dit is uiteraard niet het vermogen die de windmolen aan bijvoorbeeld elektriciteit zal leveren. De belangrijkste reden van dit rendement verlies is door de theorie van Betz beschreven. Uit deze theorie blijkt dat maximaal 60% van de energie via een wiekenstel omgezet kan worden in bruikbare energie. In werkelijkheid zal dit zelfs rond de 30% uitkomen. Dit rendement wordt de vermogen coëfficiënt (power coëfficiënt Cp) genoemd. Verder zal voordat de energie geoogst kan worden het rendement nog verder verminderd worden met de mechanische en elektrische rendementen.
In de formule wordt geen rekening gehouden met het aantal wieken omdat dit geen invloed heeft op het vermogen. Het aantal wieken zegt wel iets over de kracht (koppel) die de wieken leveren. De keuze van het aantal wieken is afhankelijk van de toepassing. Bij een waterpomp is er veel kracht nodig om deze te laten starten met draaien, dus veel wieken. Bij een dynamo is er behoefte aan een hoog toerental dus weinig wieken.
Voor het aandrijven van een dynamo zonder overbrenging is er in principe de keus tussen twee of drie wieken, afhankelijk van de vorm van de bladen overlappen de twee of drie wieken in de snellopendheid. Een belangrijke overweging bij de keus is dat twee wieken veel meer ratelen, in de verticale stand staat één wiek namelijk in de schaduw van de mast. De krachten zijn daardoor erg ongelijk verdeeld en dit veroorzaakt veel meer geluid en sterk wisselende belasting op de windmolen. Een ander nadeel ontstaat als een windmolen een uit de wind draaiend beveiligingssysteem heeft (furling system). Bij twee wieken die in verticale stand staan kan de windmolen makkelijk uit de wind draaien en als de wieken horizontaal staan is er veel meer weerstand om uit de wind te draaien.
 Windenergie winstgevend |
Download |
 Dutch ;Vakgroep Toegepaste Mechanica, |
|
| Een brochure, samengesteld door de Vrije Universiteit Brussel, Vakgroep Toegepaste Mechanica, ... |
Onderverdeling
Windmolens kunnen door verschillende criteria onderverdeeld worden zoals:
- oriëntatie van de wieken,
- de richting waarin ze werken
- de manier waarop de molen elektriciteit genereert
| Bij de oriëntatie wordt onderscheid gemaakt in welk vlak de aandrijvende as van de wieken zich bevindt, horizontaal (horizintal axis wind turbine HAWT) of vertikaal (vertical axis wind turbine VAWT). Tot nu toe zijn de HAWT molens het meest efficiënt gebleken. |   |
  |
Bij de richting waarin de windmolen werkt wordt gekeken of de wind eerst de mast raakt of eerst de windmolen. Zo spreekt men over een upwind en downwind molens. Voor beide systemen blijken goede ontwerpen gemaakt te zijn. De meeste ontwerpen zijn upwind. |
|
Bij de manier waarop een windmolen elektriciteit genereert wordt onderscheid gemaakt tussen permanent magneet dynamo’s. Dit wordt op de meeste moderne kleine windmolens toegepast. Dynamo’s met een losse veldwikkeling, gelijkstroom of wisselstroom komt men vaak op de oudere windmolens tegen. Een derde mogelijkheid is de inductie motor. Deze dynamo (motor) zal stroom gaan leveren als het toerental boven zijn nominale toerental uit komt. |
|
