Zaagtanden zorgen voor stillere windmolens

03 september 2009 

Het geluid van windmolens halveren, zonder dat er energie verloren gaat. Door het plaatsen van zaagtanden op de bladen van windmolens is dit nu mogelijk. De zaagtanden zijn ontwikkeld door Stefan Oerlemans van de Universiteit Twente en het NLR. Hij onderzocht eerst waar geluid op windmolens ontstaat en gebruikte deze kennis om de zaagtanden te ontwerpen, die het geluid halveren. Oerlemans promoveert op 4 september aan de faculteit Construerende Technische Wetenschappen.

Draaiende windmolens maken een typisch zoevend geluid. Dit geluid wordt door omwonenden vaak als irritant ervaren en daardoor draaien windmolens lang niet altijd op vol vermogen. Of worden plannen voor nieuwe windmolens afgewezen. Stefan Oerlemans, promovendus aan de Universiteit Twente en werkzaam bij het Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium (NLR), onderzocht wat het geluid van de windmolens veroorzaakte en kwam met een oplossing om het geluid te halveren, zonder dat er energie verloren gaat. Daarvoor werden zaagtanden op de achterrand van het buitenste kwart van van de bladen geplaatst (zie figuur). 

Zaagtanden op de  achterrand van het buitenste kwart van de bladen.

Geluiddetectie
Om het geluid van windmolens te kunnen verminderen, moest Oerlemans eerst te weten komen wat het geluid veroorzaakt en waar dit wordt geproduceerd. Daarvoor gebruikte hij de akoestische antennemethode. Deze methode maakt gebruik van een groot aantal, op een plat vlak gemonteerde, microfoons. Aan de hand van de verschillen tussen de tijdstippen waarop een geluidssignaal de verschillende microfoons bereikt, is exact te berekenen waar dat geluidssignaal ontstaan is.
Uit de metingen kwam naar voren dat het merendeel van het geluid van windmolens wordt veroorzaakt door de luchtstroming langs de bladen. Het geluid veroorzaakt door mechanische onderdelen van de windmolen bleek zeer gering. Tevens bleek dat het meeste geluid afkomstig is van de buitenste delen van de bladen op het moment dat het blad omlaag beweegt (zie figuur). Dit geluid ontstaat door turbulente wervels in de luchtstroming rond de bladen. Door de zaagtanden op de achterrand van de bladen te plaatsen, werd het geluid gehalveerd.

Een windmolen waarbij de geluidsbronnen zijn weergegeven. Op de rode plaatsen ontstaat het meeste geluid.

Uilenborstels
De nieuwe methode en resultaten komen voort uit een breder onderzoek naar geluid van vliegtuigen en windturbines. Oerlemans gaat voorlopig nog verder met zijn onderzoek. Zijn droom is om nog stillere windmolens te ontwikkelen. Het idee is er al. Uilen vliegen vrijwel geruisloos. Aangenomen wordt dat de zachte wollige veertjes, die kenmerkend zijn voor de achterrand van uilenvleugels, de vogel daartoe in staat stellen. Een rij borstelharen op de achterrand van de bladen van windmolens zou dus ook een verstillend effect moeten hebben. In windtunneltesten is al aangetoond dat dit werkt, maar in de praktijk moet het nog bewezen worden.

Noot voor de pers:
Stefan Oerlemans promoveert op 4 september in de vakgroep Engineering Fluid Dynamics van de faculteit Construerende Technische Wetenschappen en het onderzoeksinstituut Impact. Hij werd begeleid door prof. dr. ir. A. Hirschberg en dr. ir. P. Sijtsma. Het onderzoek is uitgevoerd bij het Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium, in samenwerking met projectpartners Gamesa, General Electric, Universiteit van Stuttgart en het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN). 
Het proefschrift Detection of aeroacoustic sound sources on aircraft and wind turbines is op verzoek digitaal beschikbaar.
Contactpersoon voor de pers: Rianne Wanders, 053-4892721 of Joost Bruysters, 053-4892773