Subsidie voor ontwikkeling supergeleidende generator voor windmolens

De leerstoel Energy, Materials and Systems (EMS) van de faculteit Technische Natuurwetenschappen van de Universiteit Twente krijgt binnen een Europees project een subsidie van 2 miljoen euro om een supergeleidende generator te ontwikkelen bestemd voor een nieuwe generatie windturbines. Door supergeleidende generatoren in te bouwen, is het uiteindelijk mogelijk om windmolens aanzienlijk lichter te maken en zodoende de kostprijs sterk terug te dringen. In 2018 wordt de generator ingebouwd in een 3,6 megawatt windturbine in het Deense Thyborøn.

Het gaat om het Horizon 2020 project ‘EcoSwing' dat gecoördineerd wordt door het Deense bedrijf Envision. Het budget voor het totale project bedraagt 13 miljoen euro: 3 miljoen afkomstig van de deelnemende bedrijven en 10 miljoen van de EU. Doel van het project is het ontwikkelen van 's werelds eerste supergeleidende generator die wordt ingebouwd in een windmolen. De generator wordt in 2018 geplaatst in een uiterst moderne windturbine van 3,6 megawatt, goed om ongeveer duizend huishoudens van elektriciteit te voorzien. Het volledige systeem wordt vervolgens een jaar lang intensief getest.

 

Materiaalbesparing

Het belangrijkste voordeel van de supergeleidende generator is dat deze veertig procent lichter is dan conventionele generatoren. Hierdoor kan je de gondel van de molen 25 procent lichter uitvoeren en wordt ook materiaal bespaard in de rest van de toren, zodat de kostprijs op termijn sterk kan worden teruggedrongen. Bijkomend voordeel is dat de nieuwe technologie veel minder afhankelijk is van dure zeldzame aardmetalen (een groep zware chemische elementen die voornamelijk in China worden gewonnen). Zo maakt de supergeleidende generator, in tegenstelling tot conventionele generatoren, geen gebruik van het dure materiaal neodymium. In plaats daarvan wordt er een veel beperktere hoeveelheid yttrium gebruikt (ongeveer honderd keer minder).

 

Werking

Conventionele grote windturbines werken hetzelfde als een fietsdynamo, maar dan opgeschaald. Een rotor met permanente magneten draait rond binnen in een serie spoelen. De spoelen ervaren hierdoor een wisselend magneetveld waarmee je elektrische stroom kunt opwekken. Bij een supergeleidende generator vervang je de permanente magneten door supergeleidende spoelen. Deze maken gebruik van het verschijnsel dat bij extreem lage temperaturen (in dit geval -180 ⁰C) de weerstand van sommige materialen volledig wegvalt. Daardoor kan er tot duizend keer meer stroom doorheen lopen, die een tot dertig keer sterker magneetveld opwekt dan permanente magneten of koperen spoelen.

 

Leerstoel EMS

De UT leerstoel EMS zal haar jarenlange ervaring met supergeleidende magneten gebruiken bij het ontwerpen en testen van de rotorspoelen. De groep verzorgt binnen EcoSwing ook de assemblage van de rotor. Die montage van de circa twintig ton zware rotor met een diameter van vijf meter wordt een behoorlijke klus waarbij ook de Nederlandse industrie zal worden ingeschakeld. Ook de noodzakelijke koeling van de spoelen valt onder de taken van de UT-groep. Het EcoSwing-consortium bestaat uit negen partners. Naast de UT en Envision zijn dat zeven bedrijven: vijf uit Duitsland, een uit Frankrijk en een uit het VK.