In de strijd tegen de klimaatverandering heeft de Europese Unie in 2008 een drievoudige doelstelling vastgelegd (20/20/20) die bereikt moet worden tegen 2020. Het eerste luik van de doelstelling omvat een vermindering met 20 % van de uitstoot van broeikasgassen ten opzichte van 1990. Het tweede luik omvat een stijging met 20 % van de energetische efficiëntie, en het derde en laatste omvat de toename van het gebruik van hernieuwbare energie met 20 %. Om dit te bereiken, kreeg elke lidstaat quota opgelegd die ze moeten respecteren. Op het gebied van hernieuwbare energie zou België tegen 2020 13 % moeten kunnen bereiken.
In Brussel is het potentieel van hernieuwbare energie niet echt groot vanwege de stedelijke omgeving en de ruimtebeperkingen. Volgens Leefmilieu Brussel heeft zonne-energie in Brussel het grootste potentieel. Het theoretische potentieel van zonne-energie vertegenwoordigt immers 10 % van de huidige energiebehoeften. Wat de oppervlakte betreft, vertegenwoordigt windenergie 1,4 miljoen m² en zonne-energie 2,6 miljoen m². Het Brussels Hoofdstedelijk Gewest wil echter bestuderen of er nog andere bronnen van hernieuwbare energie mogelijk zijn op het grondgebied. Stedelijke windturbines bijvoorbeeld.
Een stedelijke windturbine, wat is dat?
Dat is een windturbine met een laag vermogen (<100 kW) die in de stad op of naast een gebouw kan worden geplaatst.
De elektriciteit die erdoor wordt opgewekt, wordt gewoonlijk ter plaatse geconsumeerd, waardoor er geen verlies wordt gemaakt bij het transport van de energie. Doordat ze zo zichtbaar zijn voor heel veel mensen, bieden dergelijke windturbines tevens de mogelijkheid om het grote publiek bewust te maken van hernieuwbare energie, en de gebouwen waarop ze staan krijgen er een positief imago door.
De twee bekendste modellen zijn de horizontale-asturbine en de verticale-asturbine.
De horizontale-asturbines beschikken gewoonlijk over dezelfde eigenschappen als de grote windturbines. De wieken draaien dankzij de kinetische energie van de wind en doen de as draaien die verbonden is met een generator. Deze mechanische energie wordt vervolgens omgezet in elektrische energie. Deze turbines zijn klein, tussen 5 en 20 m hoog, en hebben een diameter tussen 2 en 10 m.
Verticale-asturbines werden ontworpen om beter aangepast te zijn aan de beperkingen die veroorzaakt worden door de turbulenties die eigen zijn aan een stedelijke omgeving. Dankzij hun ontwerp kunnen ze functioneren bij winden uit alle richtingen, en zijn ze minder onderhevig aan storingen dan horizontale-asturbines. Ze zijn relatief stil en kunnen makkelijk worden geïntegreerd in het design van een gebouw. Hun zwakste punten liggen voornamelijk in de lage maturiteit van de markt (hoge investeringskosten).
De wind in een stedelijke omgeving
In een stedelijke omgeving zorgt de dichtheid van de bebouwing voor heel wat turbulentie, wat het moeilijk maakt de snelheid en de baan van de wind te bepalen. Volgens een onderzoek van Leefmilieu Brussel bestaan er drie mogelijke oplossingen voor de inplanting van windturbines in de stad. Ten eerste, het plaatsen van windturbines op gebouwen die hoger zijn dan gemiddeld, om de hoogst mogelijke windsnelheden te kunnen bereiken ondanks de turbulentie.
Ten tweede, windturbines zo plaatsen dat men gebruik kan maken van de configuratie van de bestaande gebouwen en de kunstmatige windgangen die zo gecreëerd worden, en ten derde, het integreren van windturbines in het ontwerp en de structuur van nieuwe gebouwen.
Ter informatie: volgens Leefmilieu Brussel bedraagt het theoretische potentieel van de kleine windturbines in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest 3 à 15 MW.
Een marktonderzoek van de Erasmushogeschool
Tijdens het seminarie georganiseerd door het Brussels Agentschap voor de Onderneming in april laatstleden, presenteerde doctor Mark Runacres van het departement “Industrial Sciences and Technology” van de Erasmushogeschool de resultaten van zijn marktonderzoek over kleine windturbines van minder dan 100 kW. Tijdens zijn onderzoek vond hij niet minder dan 762 verschillende turbines.
Uit dit onderzoek kwamen bepaalde elementen naar voren. Ten eerste is het duidelijk dat de wind in een stedelijke omgeving verre van ideaal is. Bovendien is de markt nog erg onrijp, die van de verticale-asturbines in het bijzonder. Veel van deze windturbines werken niet goed en er zitten nog veel technische verbeteringen in de pijplijn. Er bestaan wel al enkele succesverhalen, maar jammer genoeg zijn die niet dik gezaaid. Er bestaan wel al enkele windturbines die de concurrentie met zonnepanelen kunnen aangaan.
Vanwege het gebrek aan onderzoek en aan reële simulaties, die er wél zijn wat betreft windturbines met een groot vermogen, moeten de voordelen van de stedelijke windturbines nog worden aangetoond. We mogen echter in de toekomst verwachten dat de toepassingen in een stedelijk milieu zich snel zullen ontwikkelen, vooral indien de reglementering terzake in de goede richting gaat. Het zal echter belangrijk zijn niet te vergeten dat ook de hindernissen voor aanvaarding aangepakt moeten worden: het lawaai, het stroboscopisch effect, de vibraties die structurele schade kunnen toebrengen aan de gebouwen, de visuele impact, de gevaren voor de fauna en de integratie in het elektriciteitsnetwerk.
Wenst u meer informatie over dit onderzoek, bekijk dan de PowerPointpresentatie van professor Runacres, die u vindt via deze link.
Conclusie
Leefmilieu Brussel ondersteunt deze technologie in wording en bereidt zich voor op de invoering van een platform (Urbwind Hub) voor de versterking van de interactie tussen de experts uit de sector van de stedelijke windturbines en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest. Hiermee kan ook de knowhow van de sector versterkt worden en worden er zakelijke mogelijkheden gecreëerd.
De contactpersonen voor dit project zijn mevrouw An Verspecht van Leefmilieu Brussel en de heer Bob Starc van de firma Amaay.
GVH
Meer informatie
Wie zijn de academische spelers in Brussel op dit gebied?
Tijdens het seminarie over stedelijke windturbines in april laatstleden kwamen de verschillende Brusselse academische diensten zich presenteren bij de privébedrijven die actief zijn in de sector. Hieronder leest u wie ze zijn en wat ze doen.
Erasmushogeschool
Het departement “Industrial Sciences and Technology” bestaat uit 5 personen. Op het gebied van windenergie werken ze aan het bepalen van de optimale positie van de windturbines op een bepaalde plaats en in het bijzonder op complexe terreinen en in een (semi-)stedelijke omgeving. Ze werken eveneens rond aero-elasticiteit en de controle van de windstroom.
Ze hebben ook meegewerkt aan het EFRO-project (Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling) EMOVO. Dit project had als doel de oprichting van een centrum voor multidisciplinair onderzoek en opleiding in energie- en milieutechnologieën. Met het oog op een duurzame stedelijke ontwikkeling geven de onderzoeksgroepen van de ‘Universitaire Associatie Brussel’ (EhB en VUB) de prioriteit aan verschillende domeinen, waaronder windenergie. In dit kader willen ze graag enkele windturbines aankopen om deze te kunnen testen.
Wilt u meer weten over dit team, bekijk dan hun presentatie.
Université Libre de Bruxelles
De Université Libre de Bruxelles beschikt over twee departementen die werken rond windenergie.
Het eerste departement is BEAMS (Bio, Electro and Mechanical Systems). Momenteel bestaat dit departement uit 3 professoren, 4 assistenten, 11 doctoraatsstudenten en 3 technische en administratieve medewerkers. Ze zijn actief in verschillende domeinen, waaronder energie. In dat kader werken ze aan: de verbetering van de exploitatie van de netwerken en een rationeel energieverbruik, de productie van elektriciteit, en elektrische en hybride voertuigen. Wilt u meer weten over dit team, bekijk dan hun presentatie.
Het tweede departement, ATM (Aero-Thermo-Mechanic), is actief in talloze domeinen, waaronder hernieuwbare energiebronnen. Ze voeren onder andere CFD-simulaties uit op wieken van windturbines en op het gedrag van de wind. Ze werken ook aan de bouw van een prototype met een verticale as. Daarna willen ze graag werken aan de ontwikkeling van nieuwe capaciteiten in digitale simulaties voor windturbines (kleine, middelgrote en grote), willen ze hun concepten van bestaande windturbines ontwikkelen en ook andere prototypes maken. Tot slot willen ze partnerschappen creëren met privéorganismen en universiteiten voor de ontwikkeling van innoverende concepten op het gebied van windturbines. Wilt u meer weten over dit team, bekijk dan hun presentatie.
Vrije Universiteit Brussel
Het departement Mechanical Engineering is samengesteld uit ongeveer 60 personen, waarvan 6 professoren en 45 doctoraats- en postdoctoraatsstudenten. Dit departement bestaat uit 3 onderzoeksgroepen: “Fluid Mechanics and Thermodynamics”, “Acoustics and Vibration” en “Robotics and Multibody Mechanics”. De eerste groep werkt voornamelijk aan CFD-simulaties en windengineering en doet experimenteel onderzoek naar windtunnels. De groep “Acoustics and Vibration” werkt vooral aan de creatie van windenergieprojecten (IWT-project), de inverse identificatie van dynamische windbelasting op structuren (FWO-project in samenwerking met KULeuven) en tot slot de identificatie van modale operationele parameters. Wilt u meer weten over dit team, bekijk dan hun presentatie.
Université Catholique de Louvain
Het departement “Institute of Mechanics, Materials and Civil Engineering” bestaat uit 5 personen. In het verleden hebben ze al gewerkt aan verschillende theoretische en experimentele onderzoeksprojecten over windturbines (WARP, Savonius). In 2008 deden ze tevens een theoretisch onderzoek over een nieuw type hoogperformante windturbine met een verticale as (VAWT-D) die ook in een stedelijke omgeving gebruikt kan worden. Wat de huidige en toekomstige projecten betreft, concentreren hun werkzaamheden zich op verschillende projecten, zoals:
- de ontwikkeling van een UCL-simulatietool via een hybride “vortex-in-cell”-methode en met een draaglijn, en de toepassing ervan in het onderzoek naar het zog van grote windturbines met horizontale as,
- de uitwerking van een O&O-project voor de ontwikkeling van de VAWT-D en zijn experimentele validering (prototype op reële grootte en tests), in samenwerking met een firma/kmo uit de sector,
- de exploitatie van de simulatievaardigheden en behandeling van het Lidar-signaal (UCL-software “Lidarsim”) voor de toepassingen in het zog van windturbines, en tot slot
- het dienstenaanbod: onderzoeken en/of samenwerkingen met betrekking tot simulaties inzake vloeistoffenmechanica (VIC) en inzake Lidar (Lidarsim).
Wilt u meer weten over dit team, bekijk dan hun presentatie.
Enkele innoverende projecten
Het Bahrain World Trade Center, de toekomstige “Pearl River Tower”
Europese steun
Dit zijn de verschillende Europese financieringsprogramma’s voor projecten rond stedelijke windturbines:
- Intelligent Energy Europe
- FP7 Energy
- Enterprise Europe Network: technologisch, legislatief en commercieel toezicht en het zoeken naar onderzoekspartners, technologische partners en commerciële partners in meer dan 40 landen het aanbod
Bibliography
Websites
Contactpersoon
De Brusselse facilitator hernieuwbare energie: fac.her@ibgebim.be – 0800/85 77
