C-Watch
Inschrijven op nieuwsbrief Inschrijven op nieuwsbrief

Zoeken op domein

Gebouwschil en afwerking
Intelligente systemen en technieken
Bebouwde stadsomgeving
Bouwproces en ICT

Print

Horizontale windturbine op de nok van het dak

04/12/2017

Een nieuw type windturbine wordt geïnstalleerd op de nok van het dak.

Figuur 1: Windgenerator op de nok van het dak (Bron: Collectieve Groene Energie, http://cgenergie.nl/Ratasheet-RidgeBlade-Nokgenerator.pdf).
Figuur 1: Windgenerator op de nok van het dak (Bron: Collectieve Groene Energie, http://cgenergie.nl/Ratasheet-RidgeBlade-Nokgenerator.pdf).

Windmolens in bebouwde omgevingen

Windmolens en bebouwde omgevingen blijken zelden goed samen te gaan. De laatste jaren werden er heel wat kleinere windmolens en verticale ontwerpen ontwikkeld, die beter toepasbaar zijn in een dichtbevolkt gebied. Tevens doet men er veel onderzoek naar. Toch zijn er voor particulier gebruik nog maar weinig geschikte toepassingen. In dit kader werd een nieuw systeem ontwikkeld om zowel voor particuliere woningen als voor grotere gebouwen wind aan te wenden voor de productie van elektriciteit.


Horizontale windturbine op de nok van het dak

Het nieuwe type windturbine staat niet op een mast, maar ligt horizontaal op de nok van het dak van een gebouw (zie Figuur 1).  De windgenerator bestaat uit aparte modules van 1,2 m lengte, die naast elkaar geplaatst worden (zie Figuur 2).De modules omvatten een cilindrische turbine met schoepenrad, dat door de wind in beweging gebracht wordt en op zijn beurt een generator aandrijft (zie Figuur 3 en Figuur 4). Deze generator wekt vervolgens elektriciteit op.   


Het windenergiesysteem maakt nuttig gebruik van het lifteffect, dat plaatsvindt wanneer de wind zich langs de schuine helling van een dak naar de nok verplaatst (zie Figuur 5). Door dit effect heeft de wind op nokhoogte een hogere snelheid dan de gemiddelde snelheid op het maaiveld. Hoe steiler de dakhelling, hoe groter de windsterkte, wanneer die de nok bereikt. Volgens de ontwikkelaars van deze windturbine zou dankzij dit effect de windsnelheid aan de nok tot drie keer hoger kunnen liggen dan de gemiddelde windsnelheid op dat moment. Dit heeft als voordeel dat de windturbine reeds zou kunnen draaien bij relatief kleine windsnelheden. Volgens de ontwikkelaars zou dit kunnen leiden tot negen keer meer elektriciteitsproductie dan bij een gewone verticale windturbine met horizontale as. Voorts zou het unieke ontwerp zorgen voor een consistente elektriciteitsproductie, ook bij turbulente omstandigheden en bij hogere windsnelheden. In het laatste geval zou het systeem zelfregulerend werken, door de rotorsnelheid te beperken. Het systeem zou een maximale capaciteit en een maximale draaisnelheid van de turbine bereiken bij windsnelheden van 40 km/uur.


Momenteel werden er verschillende versies voor verschillende toepassingen ontwikkeld.


De lichtste versie is voorzien voor residentieel gebruik. De aparte modules zijn compact en licht in gewicht (38 kg/eenheid). Een typisch systeem bestaat uit 4 eenheden (5,3 m noklengte). Deze zijn op de nok van het dak bevestigd met een speciaal railsysteem. Er is één wisselstroomgenerator aanwezig. Deze windturbine zou een vermogen hebben van zo’n 2 kW (2,7 kWpiek) en zou zo’n 450 tot 3100 kWh per jaar moeten opbrengen. De minimale windsnelheid voor dit systeem zou 1,3 m/s bedragen, de maximale windsnelheid 55 m/s (daarna begrensd).  Er is voor dit systeem een dakhelling tussen 30 en 60° nodig.


Een zwaardere versie met een hogere output werd uitgewerkt voor commercieel gebruik op grote gebouwen met veel dakoppervlakte. Een typisch systeem bevat 10 modules (13 m noklengte; 55 kg/eenheid) met 2 wisselstroomgeneratoren en zou een hogere capaciteit (4 kW continu voor 10 rotoren) en een grotere productie hebben. De maximale output zou 5,4 kWpiek bedragen, de jaaropbrengst zou liggen tussen 5200 en 12600 kWh. De minimale windsnelheid bedraagt 1,2 m/s, de maximale windsnelheid is dezelfde als voor de residentiële versie. Ook de bevestigingswijze is identiek. Voor dit systeem is een dakhelling tussen 0 en 60° nodig.


Tot slot bestaat er ook een hybride model voor combinatie met zonnepanelen.


Voordelen

De hierboven beschreven windturbine zou gebruikt kunnen worden op alle types gebouwen en op verschillende types (hellende) daken. Door integratie in het dak zou er weinig visuele verstoring zijn, zou er een minimale impact zijn op het ontwerp van het gebouw en zou er geen slagschaduw zijn. Voorts beweren de ontwikkelaars dat er zich geen vibraties of resonantie voordoen. Bovendien zou dit systeem zorgen voor een gelijkmatige stroomproductie, met weinig pieken en tijdens het gehele jaar door (op voorwaarde dat er wind is natuurlijk). Er zou slechts een kleine hoeveelheid wind nodig zijn om elektriciteit op te wekken. Een voordeel van dit systeem tegenover zonnepanelen is volgens de ontwerpers het feit dat deze windturbine ook stroom produceert op momenten dat zonnepanelen minder goed of niet werken (vb. tijdens de nacht, op bewolkte en regenachtige dagen en tijdens de winter). Een combinatie met zonnepanelen zou echter perfect mogelijk zijn (dankzij een speciaal ontwikkeld hybride systeem).  


Problemen, nadelen, aandachtspunten

Een eerste belangrijk aandachtspunt bij een horizontale windturbine op de nok van het dak is dat hij niet oriënteerbaar is, zodat de wind voor een optimale werking van de turbine constant in de goede richting moet blazen (namelijk loodrecht op de nok van het dak). Hoogstwaarschijnlijk zullen de turbines niet draaien bij wind die blaast volgens de as van het systeem en het is ook niet zeker dat het systeem werkt bij schuin invallende wind. Bijgevolg is dit systeem enkel toepasbaar op daken met een goede oriëntatie, namelijk loodrecht op de dominante windrichting, en lijken de hierboven vermelde opbrengstcijfers eerder optimistisch.


Een tweede aandachtspunt bij deze windturbine zijn het extra gewicht bovenop het dak en de verhoogde mechanische weerstand die van de dakstructuur vereist wordt. Hierdoor is mogelijk niet elk dak geschikt voor deze toepassing. Voorts moeten de voor dit windsysteem voorziene bevestigingsrails aangepast zijn aan de betrokken dakstructuur.


Volgens de ontwikkelaars zouden de modules bestaan uit gesloten, onderhoudsvrije lagers met een levensduur van 20 jaar, zodat onderhoud van het systeem beperkt zou zijn. Maar mocht er zich toch iets voordoen en zijn nazicht en/of herstelling noodzakelijk, is het feit dat men tot in de nok van het dak moet kruipen zeker geen voordeel van het systeem.


Een ander nadeel van deze windturbine is dat hij, zoals alle andere windturbines, lawaai veroorzaakt. Het geluidsniveau op 1 meter gemeten zou 65dB bedragen wanneer de schoepen op volle kracht draaien. Op maaiveldhoogte zou het geluid nog 10dB bedragen in geval van een dak van 8 meter hoogte. Afhankelijk van de afstand tot de turbine, zou deze al dan niet voor geluidsoverlast kunnen zorgen.


Tot slot blijkt volgens een krantenartikel de testturbine, die enkele jaren geleden geplaatst werd op een gebouw in Vlieland (Nederland), niet de hoeveelheid stroom op te leveren, die oorspronkelijk voorzien was. Het probleem zou liggen bij de omvormer, doordat die niet kan omgaan met de sterk wisselende windsnelheden op het eiland.



Figuur 2: Windgenerator op de nok van het dak (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 2
Horizontale windturbine op de nok van het dak - Figuur 2
 
Figuur 2: Windgenerator op de nok van het dak (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 2: Windgenerator op de nok van het dak (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 3: Windgenerator voor plaatsing op de nok van het dak (Bron: https://ridgeblade.ca/).
Figuur 3
Horizontale windturbine op de nok van het dak - Figuur 3
Figuur 3: Windgenerator voor plaatsing op de nok van het dak (Bron: https://ridgeblade.ca/).
Figuur 3: Windgenerator voor plaatsing op de nok van het dak (Bron: https://ridgeblade.ca/).
Figuur 3: Windgenerator voor plaatsing op de nok van het dak (Bron: https://ridgeblade.ca/).
Figuur 4: De windgenerator bestaat uit een horizontaal rad met schoepen (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 4
Horizontale windturbine op de nok van het dak - Figuur 4
Figuur 4: De windgenerator bestaat uit een horizontaal rad met schoepen (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 4: De windgenerator bestaat uit een horizontaal rad met schoepen (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 4: De windgenerator bestaat uit een horizontaal rad met schoepen (Bron: http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/).
Figuur 5: De windgenerator maakt gebruik van de wind die langs het dakvlak naar de nok geleid wordt (Bron: Ridgeblade, www.ridgeblade.com).
Figuur 5
Horizontale windturbine op de nok van het dak - Figuur 5
Figuur 5: De windgenerator maakt gebruik van de wind die langs het dakvlak naar de nok geleid wordt (Bron: Ridgeblade, www.ridgeblade.com).
Figuur 5: De windgenerator maakt gebruik van de wind die langs het dakvlak naar de nok geleid wordt (Bron: Ridgeblade, www.ridgeblade.com).
Figuur 5: De windgenerator maakt gebruik van de wind die langs het dakvlak naar de nok geleid wordt (Bron: Ridgeblade, www.ridgeblade.com).
 


Gelijkaardige artikels
Biblio

-          Wintegrate, Wind energy and wind conditions in the built environment, http://www.brusselsretrofitxl.be/projects/wintegrate/

-          Ridgeblade, windgenerator in de nok van het dak, Installatieprofs.nl, 26/10/2015, https://www.installatieprofs.nl/nieuws/ridgeblade-windgenerator-in-de-nok-van-het-dak

-          Zuchtje wind is genoeg voor stroopopwekking nokgenerator, Installatieprofs.nl, 22/10/2015, https://www.installatieprofs.nl/nieuws/zuchtje-wind-is-genoeg-voor-stroomopwekking-nokgenerator

-          Windturbine op nok van je dak, Duurzaam thuis.nl, 20/12/2014, https://www.duurzaamthuis.nl/windturbine-op-nok-van-je-dak

-          ’s Werelds eerste windnokturbine geïnstalleerd op pv-woning in Vlieland, Solar Magazine, 13/10/2015, https://solarmagazine.nl/nieuws-zonne-energie/i10160/s-werelds-eerste-windnokturbine-geinstalleerd-op-pv-woning-in-vlieland

-          Ridgeblade, De groene revolutie.nl, http://www.degroenerevolutie.nl/wind/ridgeblade/ 

-          Ridgeblade, De stille en ‘onzichtbare’ windgenerator voor stedelijk en buitengebied, Collectieve Groene Energie.nl, http://cgenergie.nl/Ratasheet-RidgeBlade-Nokgenerator.pdf

-          Zoek de windmolen, Innovatief.be, 07/02/2016, https://www.innovatief.be/nl/nieuws/bouwen/energie/zoek-de-windmolen/170

-          Vlieland krijgt windturbine in centrum van het dorp, Omrop Fryslân, 28/09/2015, http://www.omropfryslan.nl/nieuws/575579-vlieland-krijgt-windturbine-centrum-van-het-dorp

-          Stedelijke windmolens: aantrekkelijke energieleveranciers, Duurzaamgebouwd.nl, 14/01/2016, https://www.duurzaamgebouwd.nl/duurzame-energie/20160114-stedelijke-windmolens-aantrekkelijke-energieleveranciers

-          Vlielander dakturbine blijkt een misser, Twitter, 22/06/2016, https://twitter.com/hashtag/ridgeblade

-          Ridgeblade, 2017, https://ridgeblade.ca/

Auteur
An Janssen (Labo Duurzame Ontwikkeling)
  T +32 (0)2 655 77 11
Contact
WTCB
Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf
www.wtcb.be
DISCLAIMER : WTCB biedt de "C-Watch", samen met zijn partnerorganisaties, aan als een innovatieondersteunende dienst, waarbij innovatieve ideeën en producten gepubliceerd worden als inspiratiebron in een eerste stap in het innovatieproces van bouwbedrijven.

De "C-Watch" is geen oplijsting van producten of methodes die hun nut of kwaliteit bewezen hebben, en een publicatie op de "C-Watch" website kan geenszins gezien worden als een kwaliteitsoordeel van WTCB of zijn partnerorganisaties over het desbetreffende product of methode, noch voor producten of methodes in ontwikkelingsfase noch voor deze die reeds op de markt aangeboden worden. Voor meer informatie, klik hier.