1. Wat is windenergie en hoe wordt het opgewekt?


Energie is uit de hedendaagse maatschappij niet meer weg te denken. We hebben er ontzettend veel van nodig om bijvoorbeeld machines te laten werken en ons te vervoeren. Het begon allemaal miljoenen jaren geleden. De ontdekking van het vuur betekende een grote stap voorwaarts voor de mens. In de loop der tijd werden er nog veel meer natuurlijke energiebronnen ontdekt, waaronder windenergie. In dit hoofdstuk geven we achtergrondinformatie over de geschiedenis van windenergie (1.1), windenergie in de 21e eeuw (1.2) en leggen we globaal uit hoe een moderne windturbine werkt (1.3). Ook bespreken we in het kort waarom windenergie eigenlijk zo belangrijk is (1.4).


1.1      Geschiedenis van windenergie

Windenergie heeft in de geschiedenis een belangrijke rol gespeelt. Denk bijvoorbeeld aan de uitvinding van het zeil, waardoor mensen zich voortaan vele malen sneller over het water konden voortbewegen. Handelen met verafgelegen gebieden kon nu veel sneller en goedkoper. Men kon meer vrachten vervoeren in de zelfde tijd. Later werden de mogelijkheden van windenergie vergroot door de uitvinding van de windmolen. Vanaf die tijd kon wind gebruikt worden voor diverse taken zoals: het malen van graan, het pompen van water en het zagen van hout. Wanneer de eerste windmolen is uitgevonden is niet helemaal duidelijk. Volgens de ene bron zou de eerste windmolen in China gebouwd zijn, volgens de andere in Perzië.

Rond de 12e eeuw werden de eerste molens in Europa gebouwd. Bij deze windmolens lag de as van de wieken horizontaal ten opzichte van de molen. Dit had het nadeel dat de wieken van de molens nog niet in de wind gedraaid konden worden. Dat betekende dat wanneer de wind van de verkeerde kant kwam, de molen dus niet kon draaien.

Ook in Nederland is windenergie erg belangrijk geweest voor de economie. Net als in de rest van Europa lag de as van de eerste windmolens in Nederland ook horizontaal. In 1390 werd dit ontwerp in ons land verbeterd. We pasten de molen zo aan dat er een extra laag ontstond. Hierdoor kwam er meer ruimte vrij waardoor de molen voortaan ook bewoond kon worden. Daarnaast hebben Nederlanders er voor gezorgd dat de bovenkant van de molen ook in de wind gedraaid kon worden. Dit vergrootte het aantal draaiuren. Dat had tot gevolg dat er een grotere hoeveelheid graan gemalen kon worden waardoor het goedkoper werd om aan meel te komen.
Verder werden windmolens in Nederland ook gebruikt voor het droogleggen van stukken land. Denk hierbij bijvoorbeeld aan Flevoland en stukken van Noord- en Zuid-Holland. En wat was de VOC geweest zonder windenergie? De Verenigde Oost-indische Compagnie heeft voor veel welvaart gezorgd in de Nederlanden.

Pas laat in de 19e eeuw werden de eerste windmolens gebruikt in de Verenigde staten. In dat land werden ze o.a. gebruikt voor de bevloeiing. Dat betekende een grote stap voorwaarts voor de landbouw. Door de gewassen regelmatig te besproeien kon de opbrengst van het land worden vergroot.


1.2      Windenergie in de 21e eeuw

Het mag duidelijk zijn dat windmolens in deze tijd niet of zelden nog gebruikt worden voor het malen van graan, het bevloeien van gewassen etc. Machines hebben dit werk grotendeels overgenomen. Waarom bouwt men dan nog steeds windmolens? Tegenwoordig gebruikt men windturbines (een moderne windmolen) om op een duurzame wijze elektriciteit op te wekken. Voor het zo efficiënt mogelijk opwekken van elektriciteit is het ontwerp van de windmolen enigszins aangepast. Zo gebruikt men tegenwoordig verticale in plaats van horizontale assen. Wanneer er gebruik gemaakt zou worden van een horizontale as, dan zouden de wieken constant in de wind gedraaid moeten worden. Met de techniek van de verticale as is dat probleem opgelost. Die nieuwe techniek zorgt er dus voor dat het aantal vollast uren wordt vergroot.


1.3      Hoe werkt de moderne windturbine?

Zoals eerder vermeld maakt de moderne windturbine gebruik van een verticale as. Een belangrijk onderdeel is het rotorblad. Daarmee word wind opgevangen met als resultaat dat de hoofdas gaat draaien. De draaiende beweging van de hoofdas wordt versneld in de tandwielkast. Daar achter komt een as van de tandwielkast naar de generator. De generator zorgt uiteindelijk voor het opwekken van de energie. Dit werkt volgens hetzelfde principe als een fietsdynamo. Assen, tandwielkast en generator zijn ondergebracht in de gondel bovenop de mast. De opgewekte energie wordt via de mast meestal naar het gewone elektriciteitsnet gevoerd. De “groene” energie wordt dus via het zelfde net getransporteerd waarop ook de niet-duurzame energiecentrales aangesloten zijn. Als je “groene” stroom koopt, wil dat niet zeggen dat je ook daadwerkelijk “groen” opgewekte energie krijgt. Het is natuurlijk wel zo, dat je niet meer “groene”energie mag verkopen dan er opgewekt wordt.

Bijna iedere windturbine ziet er weer anders uit. Dat komt omdat er verschillende omstandigheden meespelen met het uiterlijk. Zowel de afmetingen van mast en bladen kunnen variëren. Deze afmetingen hebben ook te maken met de energieopbrengst. In hoge luchtlagen waait het vaak meer en harder. Een nadeel is dat je een hogere mast nodig hebt, een moderne windturbine kan wel een masthoogte hebben van 100 meter. De vraag is alleen of dat er wel mooi uit ziet.

Moderne windturbines worden niet meer met de hand bediend, maar met behulp van computers aangestuurd. Er ook censoren op de rotorbladen die de temperatuur meten. Als het gaat vriezen en er dreigt ijsafzetting plaats te vinden, dan worden de turbines automatisch stilgezet.


1.4      Waarom windenergie

Wetenschapper hebben geconstateerd dat het mogelijk is dat het klimaat door toe doen van de mens aan het veranderen is. Verschillende broeikasgassen zoals CO² veroorzaken het zogenaamde broeikaseffect.
Het aardoppervlak neemt een deel van het zonlicht op en straalt dit weer uit als warmte (of infrarode straling). De atmosfeer bestaat voor het grootste deel uit stikstof en zuurstof, die het o.a. het infrarood licht laten ontsnappen naar de ruimte. Er zijn echter 'broeikasgassen' die infrarood licht absorberen en terugkaatsen naar de aarde. Dit opwarmingsproces is bekend als broeikaseffect.

Duurzame energie draagt bij om de hoeveelheid CO² uitstoot en daarmee dus ook het broeikaseffect te beperken. Als er in de toekomst zoveel duurzame energie opgewekt kan worden dat huidige niet-duurzame centrales dicht kunnen, dan zal de CO² uitstoot zelfs verminderd kunnen worden. Eén mogelijke duurzame energieoplossing is de windturbine.