Supergeleiders zorgen voor lichtere windmolens

Een windmolen aan de Deense kust bij Thyborøn heeft een wereldprimeur: de conventionele generator, met permanente magneten, is vervangen door een exemplaar met supergeleiders. De nieuwe turbine is half zo zwaar, compacter en levert toch hetzelfde vermogen. Ook wordt er veel minder een beroep gedaan op zeldzame aardemetalen. Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan het ontwikkelen en testen van de supergeleidende generator, in het Europese project EcoSwing.

De supergeleiders vervangen de grote en zware magneten in een conventionele windmolen. Net als in een klassieke fietsdynamo draaien de magneten daar rond binnen spoelen die de magnetische energie omzetten in elektrische. Krachtige magneten kun je ook maken met spoelen van supergeleidende kabel: ze zijn lichter, compacter en maken in veel mindere mate gebruik van zeldzame aardmetalen zoals neodymium. De lichtere turbine maakt dat ook de torenconstructie lichter kan worden uitgevoerd, terwijl de kleinere doorsnee het vervoer over de weg minder complex maakt.

Supergeleiders geleiden stroom zonder weerstand. Dat maak grote stromen mogelijk en sterke magneetvelden. Daarvoor moeten ze wel worden gekoeld. De magneten in de nieuwe rotor zijn opgebouwd uit supergeleidende tape: op een flexibele stalen drager is een dunne laag supergeleidend materiaal aangebracht die de stroom geleidt. Begonnen met kleine stukjes tape op laboratoriumschaal, is dit inmiddels per kilometer te produceren. Compacte cryocoolers, dubbel uitgevoerd, draaien mee met de rotor, en zorgen voor een temperatuur van min 240 graden Celsius.

Na 2 jaar testen in het lab kwam in de nazomer alles samen: de generator met een doorsnee van 4 meter – bijna 1,5 meter minder dan de conventionele versie – is, na grondtests bij het Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesysteme in Bremerhaven, verscheept naar  Thyborøn. Daar is hij geïnstalleerd in een GC1-type molen van fabrikant Envision: dit type levert 3,6 megawatt, heeft 2 rotorbladen met een totale diameter van 128 meter, de toren is 88 meter hoog. De komende tijd zal blijken of het nieuwe windmolenconcept voldoet aan de verwachtingen: zal de supergeleidende generator naar verwachting presteren, ook onder de sterk wisselende omstandigheden aan de Noordzeekust?

Het project EcoSwing is een Horizon2020-project van de Europese Unie (grant 656024). In totaal heeft het project een budget van 13 miljoen euro, waarvan 10 afkomstig zijn van de Europese Unie. Partners zijn, naast de Universiteit Twente: Envision Energy (DK), ECO 5 (DE), Jeumont Electric SAS (FR), Delta Energy Systems (DE), THEVA Dünnschichttechnik (DE), Sumitomo Cryogenics of Europe (UK), DNV GL Renewables (DE) en het eerder vermeldde Fraunhofer Institute (DE).

Ontvang de nieuwsbrief van Windenergie Courant!