Pagina 11 van: Aandrijftechniek – nummer 7 – 2018
11
een tandwielkast. Het is echter nog geen enkele fabrikant gelukt
om een pomp te ontwikkelen die de vereiste hoeveelheden water
bij de gewenste druk en debiet kan verwerken. En dat terwijl er
juist in Nederland veel ervaring is met de bouw (bijvoorbeeld
Mineral Weir en Nijhuis) en het gebruik (bijvoorbeeld Boskalis
en IHC) van grote pompen.
Tussenoplossing
Om het concept toch te kunnen onderzoeken en aan het
prototype te kunnen rekenen en testen, besloot DOT tot een
tussenoplossing. De windenergie werd met behulp van een tra-
ditioneel hydraulisch oliecircuit overgebracht naar een water-
pomp aan de voet van de mast. Vervolgens drijft het zeewater
een Peltonturbine aan die rechtstreeks aan een generator is
gekoppeld. Testen met deze confi guratie hebben met succes
plaatsgevonden op land, op de Maasvlakte.
Het tussencircuit met minerale olie is een tijdelijke oplossing
omdat de gewenste pomp voor het zeewater niet beschikbaar is.
In het prototype is een plunjerpomp van Kamat direct op de as
van de snel draaiende hydromotor gemonteerd. Omdat de plun-
jerpomp niet zelfaanzuigend is, is nog een tweede pomp gemon-
teerd die de Kamat-pomp voedt met zeewater. De zeewaterpomp
moet met een hoog toerental (1500 min-1) worden aangedreven
en genereert een druk van maximaal 80 bar. De hydromotor moet
dus ook dat toerental draaien, en met een toerental van de rotor
en dus ook de hydropomp van zo’n 30 min-1 betekent dat, dat
het hydraulisch systeem een overbrengingsverhouding van 1:50
moet realiseren. Door de vaste overbrengingsverhouding is de
druk variërend, afhankelijk van de hoeveelheid waterstroom en
de stand van de klep (spear valve).
De op de rotoras gemonteerde hydropomp boven in de gondel
is een Hägglunds vaste langzaamlopende hydropomp, de hydro-
motor onder aan de mast is een verstelbare axiale plunjermotor
van Bosch Rexroth. Alle eenheden zijn geconfi gureerd als vaste
pomp respectievelijk motor; ze vormen dus een systeem met
vaste overbrengingsverhouding. Waait het minder hard, dan
draait de waterpomp langzamer en wordt minder stroom gepro-
duceerd. De hydromotor, waterpomp en generator zijn bij de
testen op de Maasvlakte boven zeeniveau opgesteld omdat ze
dan goed toegankelijk zijn voor metingen en onderhoud.
Ook in de beoogde defi nitieve confi guratie is de opvoer-
hoogte te veel voor de hoog geplaatste zeewaterpomp, zodat een
tweede pomp nodig is het water vanuit zee naar gondelhoogte
te brengen.
Peltonturbine
De zeewaterpomp perst het water onder hoge druk en met
hoge snelheid naar een Peltonturbine die via een as direct met
de generator is gekoppeld. Een Peltonturbine is een schoepenrad
waarbij de schoepen draaien door de impulsoverdracht van het
water. Het schoepenrad is direct mechanisch aan een asynchrone
generator gekoppeld; er bevindt zich geen overbrenging tussen
turbine en generator, wat het rendement ten goede komt.
Er moet nog worden onderzocht of elke windturbine indivi-
dueel het schoepenrad aandrijft en zijn eigen ‘spear valve’ (speer-
klep) krijgt, of dat alle waterstromen worden gecombineerd en
via één speerklep de Peltonturbine aandrijven. Zo’n klep is een
lichaam met aan het uiteinde een conische opening, en daarvóór
een kegel die in de stroomrichting is te verschuiven. Hierdoor
verandert het effectieve oppervlak van de uitstroomopening.
Bij een constante draaisnelheid van de windmolen en dus een
>
De feitelijke opstelling
op de Maasvlakte en de
schematische weergave
van de windmolen
Schematische weergave
van de opbouw van
de geteste windmolen
met een conventioneel
hydraulisch circuit als
transmissie tussen de
rotor en de waterpomp
die de Peltonturbine en
generator aandrijft
Hydropomp
Waterpomp Generator
Speerklep Peltonwiel
Hydromotor
1 – Oliepomp
2 – Oliemotor
3 – Waterpomp
4 – Speerklep
5 – Peltonturbine
6 – Generator
6 – Generator Wateropvoerpomp
Waterreservoir 2
Waterreservoir 1
Wateropvoerpomp
Waterreservoir 1
Waterreservoir 2
5 – Peltonturbine
09-10-11-12_windmolen.indd 11 17-10-18 16:31