geschiedenis-van-windturbines
Dec 08
Geschiedenis van de windmolen
Eerste gebruik van windenergie
Eeuwen geleden hadden de Chinezen al windmolens gebouwd, de zogenaamde panemoon (zie tekening hiernaast). Deze windvangers werden gebruikt om water naar de rijstvelden te pompen. Echter dit waren niet de eerste windmolens. De eerste windmolens zijn ontstaan in de periode 500-900 jaar na Christus in Perzië (nu beter bekend als Iran). De eerste molens stonden in het grensgebied tussen het huidige Iran en Afghanistan. Men denkt dat de Chinezen de windmolens uit Perzië als voorbeeld gebruikt hebben. Deze windmolens werden vooral gebruikt om bepaalde taken zoals water pompen en het malen van graan automatisch uit te voeren. Dit was de eerste bekende manier van energieopwekking met behulp van de wind. De manier waarop het water in die tijd werd opgepompt is nooit beschreven. In het jaar 944 wordt er voor het eerst geschreven over het gebruik van windmolens bij het malen van graan. Het idee is simpel, maar voor die tijd was het een grote vinding. Een grote steen zat vast aan een as en deze as werd door middel van een tandwieloverbrenging aangedreven door de windmolen.De eerste windmolens die in Europa zijn aangetroffen waren de zogenaamde horizontale windmolens. Dit wil zeggen dat de as van de wieken horizontaal zit. Het is niet duidelijk waarom hiervoor gekozen is. Men veronderstelt dat dit gedaan is omdat de as van een waterrad ook horizontaal zit. Waarschijnlijk hebben ze daarom ook gekozen voor deze configuratie bij de windmolen. Helemaal zeker weten we dit niet. Een andere reden om te kiezen voor een horizontale as configuratie kan zijn dat een door een horizontale as aangedreven molen meer kracht kan zetten dan een molen met een verticale as.
Ontwikkelingen van de windmolen
In 1390 werd de torenmolen (een horizontaal aangedreven molen) herzien door de Nederlanders. Zij verbeterden de techniek van de molen aanzienlijk. Wat zijn de verbeteringen geweest? Ten eerste hebben ze verdiepingen aangebracht in de molen waardoor er verschillende lagen ontstonden. Deze lagen werden gebruikt voor het malen van het graan, om schillen te verwijderen en voor opslag van graan. Beneden was een compleet leefgedeelte aanwezig. Ook maakten de Nederlanders het mogelijk om de kop van de molen te kunnen draaien. De molen kon dus elke keer met de kop in de wind gezet worden.
Een andere verbetering was dat de molen op verschillende snelheden kon draaien. Dit maakte het mogelijk om bij verschillende windsnelheden te kunnen werken.
De molens van die tijd waren eigenlijk de elektrisch motoren van deze tijd. De molens werden vooral gebruikt voor:
- het verplaatsen van water;
- het malen van graan;
- het zagen van hout.
In de 19e eeuw nam de vraag naar deze windmolens in Europa af vanwege de intrede van de stoommachine die het werk van de windmolen overnam.
In Amerika werd de ontwikkeling van de windmolen doorgezet. Al meer dan 100 jaar gebruikte Amerika de windmolen om water te verplaatsen en om water omhoog te pompen. Dit werd gedaan door een relatief kleine windmolen met een horizontale as (veel goedkoper en makkelijker te gebruiken dan de stoommachine). Het eerste model was de Halladay in 1854. Deze molen had een peddelachtig ronddraaiend rad wat door een staart in de wind werd gehouden. Met de horizontaal/verticaal omzetter werd het mogelijk om water uit de grond omhoog te pompen. Ook hadden ze goed nagedacht over de variatie van windsnelheden. Als het harder ging waaien klapten de peddels geleidelijk weg uit de wind. Tussen 1850 en 1970 werden meer dan 6 miljoen van dit soort molens geïnstalleerd alleen al in Amerika.
Gedurende de winter van 1887-88 bouwde Brush een windturbine de “Picket-fence”, wat tegenwoordig als de eerste windturbine, die gebruikt werd voor het opwekken van elektriciteit wordt gezien. Het was een gigant – de grootste ter wereld – met 144 ceder rotorbladen van 17 meter. Deze molen had een overdracht van 1:50 de snelheid van de molen was ongeveer 500 toeren per minuut. De windmolen laadde de 20 jaar lang de batterijen op die gebruikt werden bij de stroomvoorziening van het herenhuis. Ondanks de grote van de windmolen, wekte de generator slechts 12kW op. Dit is toe te schrijven aan het feit dat langzaam draaiende turbines geen bijzonder hoge doeltreffendheid hebben. Later ontdekte Dane Paul la Cour dat de snel draaiende windturbines met weinig rotorbladen efficiënter zijn voor het opwekken van elektriciteit dan langzaam draaiende windturbines. De windmolen bestond uit 4 rotorbladen (de Hollandse molen zoals we hem kennen). De molen had een opbrengst van ongeveer 25 kilowatt, deze molen kwam vooral veel voor in Denemarken.
Rond 1920 waren er 2 verschillende types windmolens die dienst deden als windmolen. Dit waren de windmolen die gebruik maakte van een zeil en de windmolens met wieken.
In 1930 kwamen er windmolens op de markt met een capaciteit van 1 tot 3 kW die goed dienst deden in het westen van Amerika.
Europese vooruitgangen op het gebied van windenergie
Windenergie werd vlak na de 2e wereldoorlog populair in europa. Dit kwam door de hoge prijzen die men moest betalen voor de fossiele brandstoffen. Er kwamen windmolens op de markt die als hoofddoel het opwekken van energie hadden. Een van de bekende modellen was het Deense ontwerp de Gedser Mill. Deze windmolen had een capaciteit van 200kW en deed goed dienst tot de jaren 60 omdat toen de prijzen voor fossiele brandstoffen zover waren gezakt dat een windmolen te duur werd. Wat deze machine kenmerkt zijn de drie rotorbladen met vast geplaatste lemmeten, die gebruik maakten van de mechanische windmolen technologie versterkt met een vliegtuigcasco steun structuur.
In Duitsland werd er ook onderzoek gedaan naar windenergie, professor Ulrich Hutter heeft een paar windmolens uitgevonden die voor die tijd super modern waren. De rotor bladen waren namelijk van fiberglas/plastic gemaakt. Er werd een levensduur van 4000 uur behaald totdat in 1968 een eind kwam aan de proeven met deze fiberglas wieken.