Het aandeel van duurzaam opgewekte stroom is in het afgelopen jaar gestegen naar 26 procent van het totaal. Maar nog steeds speelt fossiele energie een belangrijke rol. Er moet voor een complete energietransitie nog heel wat gebeuren. Particulieren zouden ook zelf stroom kunnen opwekken. Daar heeft prof. Holger Seidlitz van het Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP wel een oplossing voor. Hij ontwikkelt met zijn team een kleine en efficiënte windturbine en een nieuw type waterstoftank van vezelcomposiet.
“De windturbine is zo klein, dat zelfs particulieren er een in hun achtertuin kunnen plaatsen”, benadrukt Seidlitz. Met de opgewekte stroom kan waterstof worden geproduceerd in een kleine elektrolyser. De waterstof wordt vervolgens opgeslagen in een tank. Het wordt vervolgens gebruikt om in huis warmte en elektriciteit te produceren met behulp van een brandstofcel. Bovendien kan iedereen die een auto heeft met een waterstofmotor, thuis tanken.
Klein en efficiënt
Seidlitz ziet als grootste voordeel van het systeem dat het klein en tegelijk zeer efficiënt is. Zo draait de propeller van de windmolen al bij een zwakke wind en kan zelfs dan energie opwekken. Werktuigbouwkundig ingenieur Marcello Ambrosio, die het project bij het Fraunhofer IAP begeleidt legt uit: “We hebben het ontwerp van de rotorbladen aangepast. De massa is met ongeveer 30 procent verminderd in vergelijking met conventionele kleine windturbines.”
De propellor is gemaakt van vezelcomposieten. Vezelcomposieten bestaan uit vezelstroken die in een mal worden geplaatst. Vervolgens worden ze met behulp van een hars of andere kunststoffen in het onderdeel uitgehard. Het plaatsen van de stroken gebeurt bij het Fraunhofer IAP niet langer met de hand, maar met een modern geautomatiseerd vezelplaatsingssysteem. Het plaatst de versterkende vezels heel nauwkeurig in de vorm. “In tegenstelling tot het leggen met de hand is er hier minder overlapping, zodat we de afmetingen aanzienlijk konden beperken,” vertelt Ambrosio.
Een ander pluspunt van de rotor is dat hij ook zeer goed bestand is tegen harde wind. Doordat de rotorbladen elastisch zijn, kunnen ze buigen en bij storm uit de wind draaien. “Dit betekent dat de turbine zelf voorkomt dat hij schade oploopt door een te hoog toerental”, zegt Holger Seidlitz. Gecompliceerde besturingstechniek is dus net zo overbodig als complexe mechanica.
Waarschuwingssysteem
Net als de rotor is ook de waterstoftank gemaakt van lichtgewicht koolstofvezelcomposieten. Deze is dus aanzienlijk lichter dan de conventionele stalen tanks. Om de nodige veiligheid te garanderen, zijn de tanks gemaakt van koolstofvezelstrips die om een cilindrisch lichaam zijn gewikkeld. Deze worden vervolgens geïmpregneerd met kunsthars, waardoor ze verharden tot een stabiele tank die bestand is tegen honderden bar druk. Dit voorkomt dat waterstof ontsnapt, dat anders een explosief mengsel kan vormen met de buitenlucht.
“Momenteel werken we bij het maken van de tanks met 3D-printers die elektrisch geleidende inkten kunnen verwerken,” legt Marcello Ambrosio uit. Dat maakt het mogelijk om kleine elektronische componenten in de tankwand te integreren. Zo kunnen bijvoorbeeld veiligheidssensoren in het vat worden ingebouwd. Dat is weer een belangrijke voorwaarde voor een toekomstig veilig gebruik door eindgebruikers.
Foto: Nieuwe types rotoren waterstoftanks met ingebouwde veiligheidssensoren moeten kleine windturbines voor particulier gebruik mogelijk maken. © Fraunhofer IAP
Ook interessant: Groene waterstof samen met aardgas door het gasnet
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
