foto: Universiteit Twente

Universiteit Twente ontwikkelt mee supergeleiders voor lichte windturbines

In een windturbine langs de Deense kust bij Thyborøn is de conventionele generator –met permanente magneten– vervangen door een exemplaar met supergeleiders. Die nieuwe turbine is half zo zwaar, veel compacter en toch in staat hetzelfde vermogen te leveren als bestaande exemplaren. Er zijn ook veel minder zeldzame aardmetalen voor nodig.

Onderzoekers van de Universiteit Twente hebben via het Europese project Ecoswing een belangrijke bijdrage geleverd aan het ontwikkelen en testen van de supergeleidende generator, een wereldprimeur overigens.

De supergeleiders vervangen de grote en zware magneten van een conventionele windmolen. Net als in een klassieke fietsdynamo draaien de magneten daar rond binnenspoelen, die de magnetische energie omzetten in elektrische. Krachtige magneten kan je ook maken met spoelen van supergeleidende kabels: 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 moeten 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. Ze zorgen er voor een temperatuur van min 240 graden Celsius.

“Wij waren in dit project betrokken bij alles wat koud is,” zegt Marc Dhallé van Universiteit Twente (UT). “Het testen van de tapes en de magneetspoelen, het vinden van optimale koeling, de assemblage van de hele rotor.” Zijn UT-onderzoeksgroep energy, materials and systems werkte voor dit project samen met TNO, met machinefabriek Boessenkool in Almelo en met andere Nederlandse bedrijven. De Twentse bijdrage was goed voor twee miljoen euro binnen het Europese project Ecoswing.

Praktijktest in zeewind

Na twee jaar testen in het lab kwam in de nazomer alles samen: de generator met een doorsnee van vier meter –bijna anderhalve 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-turbine van Envision: dit type heeft een vermogen van 3,6 megawatt en twee rotorbladen met een totale diameter van 128 meter. De mast is 88 m hoog.

De komende tijd moet blijken of het nieuwe concept voldoet aan de verwachtingen: zal de supergeleidende generator naar verwachting presteren, ook onder de sterk wisselende omstandigheden aan de Noordzeekust?

Iter en Cern

De Twentse onderzoekers hebben ruime ervaring met hoogvermogen toepassingen van supergeleiders. Zo hebben ze de supergeleidende kabels voor de kernfusiereactor Iter in het Zuid-Franse Cadarache aan tests onderworpen en werken ze al jaren samen met het Cern in Genève –ook in een deeltjesversneller gaat het om grote stromen en magneetvelden.

Ecoswing is een Horizon2020-project van de Europese Unie. Het heeft een budget van 13 miljoen euro, waarvan 10 miljoen afkomstig van de Europese Unie. Partners zijn, naast de Universiteit Twente, Envision Energy (Denemarken), Eco 5, Delta Energy Systems, Theva Dünnschichttechnik, DNV GL Renewables, het Fraunhofer Institute (Duitsland), Jeumont Electric (Frankrijk) en Sumitomo Cryogenics of Europe (VK).

Auteur: Koen Mortelmans

Koen Mortelmans is freelance redacteur voor FluxEnergie en Nieuwsblad Transport.

2 reacties op “Universiteit Twente ontwikkelt mee supergeleiders voor lichte windturbines”

Pat Rick|22.11.18|13:35

Uitdagend. Wat gebeurt er als zo’n magneet op zee quencht? Dan moet je vloeibaar stikstof aanvoeren en in een 88 meter hoge mast bijvullen. Wellicht is het eenvoudiger om de hele magneet dan te vervangen (moet je waarschijnlijk toch doen als hij quencht)

Jürgen Kellers|26.11.18|16:10

Sorry for responding in English! Inside the generator there is no liquid nitrogen. There is solid state cooling using closed cycle refrigerators. Nitrogen would indeed be inconvenient…

Reageer ook

Nog maximaal tekens

Log in via een van de volgende social media partners om je reactie achter te laten.