Onduurzame wentelwouden

Nog een ongemakkelijke waarheid. Een gastbijdrage van André Bijkerk.

Het hoeft geen betoog meer dat het de schijnoplossing voor een niet bestaand probleem is: het woud windmolens dat als paddenstoelen uit de grond schiet. Velen hebben hun bedenkingen al geuit over de technische, economische en esthetische problematiek. Vandaag voegen we daar nog één aan toe: duurzaamheid. Een treurige paradox, wat duurzaam energie moet produceren mist nu juist die duurzaamheid.

Daartoe eerst wat technobabbel: een windmolen is een aerodynamisch ding, verwant aan vliegmachines. Beiden werken met wisselend aerodynamische krachten. Krachten betekent belasting van het materiaal. Maar natuurlijk is het daarop gebouwd, om die krachten te kunnen weerstaan.

Er is echter een addertje onder het gras, dat na veel schade en schande werd ontdekt, bijvoorbeeld bij het eerste Britse straalpassagiersvliegtuig, de Comet, na vele ongelukken. Dat addertje heet 'fatigue' of vermoeidheidsschade. Materiaal dat wisselend aan tegenovergestelde belasting wordt blootgesteld, heeft een eindige levensduur, te tellen in het aantal wisselingen. Dan ontstaan uiteindelijk haarscheurtjes, die uitgroeien totdat het uiteindelijk breekt.

Een vliegtuigvleugel ondergaat die belastingen, afwisselend op de grond, waar de vleugel hangt en in de lucht waar de vleugel het vliegtuig draagt. Wie ooit gevlogen heeft en uit het raampje gekeken heeft, kan zien dat de vleugeltips veel hoger zitten in de lucht.

Bij het ontwerp houdt de fabrikant daar uiteraard rekening mee. Stel de vleugel moet 30.000 vluchten meegaan, dan ontwerpt hij het voor – zeg – 60.000 wisselende belastingen (veiligheidsfactor 2) en test het tenminste 100.000 keer. Met één belastingwisseling per 10 seconden duurt zo'n test dan 12 dagen. Geen probleem. Zo'n test levert ook een goed inzicht in waar en wanneer de haarscheurtjes gaan ontstaan en hij kan het onderhoudsprogramma daar op afstemmen voor de controle op haarscheurtjes.

Een vleugel van een windmolen ondergaat ook belastingswisselingen, geen, weinig en sterke wind wisselen elkaar af en daarmee de belasting. Dat is helder en begrepen.

Er is echter nog iets anders. Oeps, hadden we daar wel voldoende aan gedacht in de haast om al die wentelwouden te bouwen? Als de wiek boven draait en op de as staat, drukt de zwaartekracht het in elkaar, als de wiek beneden draait, hangt het aan de as en trekt de zwaartekracht het uit elkaar. Een tegenovergestelde wisselende belasting. Dat gaat dus maar X keer mee.

Men zou kunnen denken: ja maar zo'n propeller dan? Die gaat toch ook honderden vlieguren mee? De middelpuntvliedende kracht is daar echter zoveel groter dan de zwaartekracht dat het bovendraaiende blad nog steeds trekt. De belasting wisselt dan niet.

Hoelang gaat nu zo'n wiek mee? Het probleem is dat je niet moet denken aan 100.000 cycli. Immers als de wieken per tien seconden een slag maken, ben je daar al na twaalf dagen, net zoals die vleugel belasting test. Hoe test je dan of zo'n wiek twintig jaar en 63 miljoen keer belastingswisselingen overleeft? Is het dan een wonder dat het grootste probleem met die dingen nu is 'blade failure'?

'With an estimated 700,000 blades in operation globally, there are, on average, 3,800 incidents of blade failure each year.'

Opmerkelijk dat het rapport niet schijnt te reppen van vermoeiingsschade en haarscheurtjes, waar elders wel vrijmoedig over wordt gesproken. Zie hier en en hier.

Vermoeiingsschade is geen kwestie of het voorkomt, maar wanneer het voorkomt onafhankelijk van welke politieke correctheid dan ook. Met de voortdurende belastingswisselingen ziet het er naar uit dat het probleem alleen maar zal toenemen. Het laat zich aanzien dat deze factor ernstig is onderschat en dat deze de levensduur aanzienlijk zal beperken.

Het zijn overigens niet alleen de wieken, ook de kogellagers en versnellingsbak ondervinden dergelijke problemen met als gevolg een aanzienlijke verkorting van levensduur. Men kan dat met Google eenvoudig verifiëren. Zelfs de schacht en het fundament worden enkele keren aangemerkt als problematisch. Het is te verwachten dat geen enkele molen de geplande 20 jaar gaat halen, laat staan de helft; of alle onderdelen moeten verscheidene malen zijn vervangen. Molens zijn niet duurzaam.

Aldus André Bijkerk.

Voor mijn eerdere DDS–bijdragen zie hier.