Hybride windturbines wekken energie op ook wanneer het niet waait

Hybrid Wind Turbines, een bedrijf uit Colorado heeft een nieuw systeem ontwikkeld die ervoor zorgt dat windmolens elektriciteit kunnen opwekken ook wanneer het niet waait. Dit systeem kan enorm handig zijn voor de windenergie-sector want één van de grote nadelen van windenergie is de variabele elektriciteitsproductie doordat het afhankelijk is van de wind. Hoe hard het juist zal waaien is niet eenvoudig om exact te voorspellen, dus het is moeilijk om te anticiperen op deze variabele elektriciteitsproductie. Wanneer men dit kan uit de weg helpen, zal windenergie een nog interessantere energiebron worden. Een ander idee om de variabele energieproductie uit te weg te gaan is door de windmolenparken uit te rusten met een opslagsysteem waarmee de energie kan opgeslagen worden. Hierdoor kan het windmolenpark zijn energie afleveren aan het elektriciteitsnet wanneer er vraag naar is. Dus de energie van de windmolens wordt dan gebruikt als aanvulling op de 'bulk-vraag' aan elektriciteit. Maar dit nieuwe systeem zorgt dat de elektriciteitsproductie van een windturbine constant is. Dit laat het dus toe om met deze windturbines de 'bulk-vraag' aan elektriciteit te verzorgen.

Dit nieuwe systeem, SmartGen Hybrid gas-wind turbine genaamd, zorgt ervoor dat windturbines elektriciteit kunnen opwekken ook wanneer het niet of minder hard waait. Op de as van de windturbine bevindt zich naast de generator ook nog een gasturbine. Een gasturbine maakt gebruikt van gassen (hier lucht) die expandeert, om een as aan te drijven. Deze gecomprimeerde lucht verkrijgt men via een turbo-compressor die aangedreven wordt door aardgas of biogas. Deze turbo-compressor wordt dan onderaan de toren van de windturbine geïnstalleerd. Het SmartGen systeem zelf is dus een windturbine die uitgerust is met een gasturbine, een automatische koppeling en een controlesysteem. De gasturbine is niet direct vergelijkbaar met de gasturbine die gebruikt wordt in een gascentrale. De gasturbine die hier gebruikt wordt is namelijk veel kleiner en is gelijkaardig aan degene die gebruikt wordt in een turbo-compressor bij verbrandingsmotoren. Bij verbrandingsmotoren wordt er soms ook een gasturbine gebruikt. Deze gasturbine wordt aangedreven door de uitlaatgassen die van de verbrandingskamer naar de uitlaat stromen. De as van deze gasturbine drijft dan een compressor aan die de aangezogen lucht die naar de verbrandingskamer stroomt te comprimeren. Bij het SmartGen systeem wordt de gasturbine aangedreven door de gecomprimeerde lucht afkomstig van de turbo-compressor die onderaan de toren staat. De as van de gasturbine is verbonden met de as van de generator van de windturbine, die dan elektriciteit opwekt.

De turbo-compressor die de gecomprimeerde lucht aflevert is een centrifugaal compressor die aangedreven wordt door de uitlaatgassen van het verbrandingsproces van aardgas, biogas of biodiesel. Er kunnen evengoed ook andere brandstoffen gebruikt worden zoals bijvoorbeeld ethanol, methanol, waterstof, propaan en dergelijke. De aandrijving maakt gebruikt van de Brayton Cyclus. Dit is de thermodynamische cyclus die het proces beschrijft die plaatsvindt in gasturbines. Bij dit proces wordt er gebruikt gemaakt van een compressor en een turbine. De compressor die hier gebruikt wordt vervuld twee verschillende taken. De eerste taak is het comprimeren van de lucht die nodig is bij de Brayton Cylcus of anders gezegd die gebruikt wordt bij de verbranding van het gas. De tweede taak van deze compressor is het comprimeren van de lucht die dan gebruikt wordt in de gasturbine, die boven aan in de windturbine zelf, de generator aandrijft. Deze compressor is in staat om deze twee taken te vervullen doordat hij een groter debiet aan lucht aanzuigt en comprimeert dan dat er gebruikt wordt bij de verbranding van het gas. De niet-gebruikte lucht wordt dan opgeslagen in een perslucht opslagtank.

Het SmartGen systeem is ook uitgerust met een automatische koppeling. Deze koppeling zorgt ervoor dat de wieken van de windturbine losgekoppeld worden wanneer de generator aangedreven wordt door de gasturbine. Want anders zou de gasturbine de wieken van de windturbine doen ronddraaien met een te grote snelheid ten opzichte van de windsnelheid, in dit geval zou de windturbine dan werken als een ventilator en zou er dus veel energie nutteloos verloren gaan. Het aansturen van deze koppeling gebeurt volledig automatisch met behulp van een microprocessor die verbonden is met de nodige sensoren.

Het SmartGen systeem kan niet enkel geïnstalleerd worden op nieuwe windturbines maar het is ook mogelijk om bestaande windturbines uit te rusten met dit systeem. Ook al wordt er een gebruikt gemaakt van een verbrandingsproces toch is het steeds mogelijk om 100% hernieuwbare energie te gaan opwekken. Namelijk wanneer men biogas of andere biobrandstoffen gebruikt. Maar indien men er niet voor kiest om enkel hernieuwbare brandstoffen te gebruiken of wanneer deze niet beschikbaar kan men steeds aardgas gebruiken. Aardgas is van alle fossiele brandstoffen de meest milieuvriendelijkste doordat er minder CO2 vrijkomt tijdens het verbranden van aardgas in vergelijking met het verbranden van steenkool of olieproducten.

via [hybridturbines]