Windmolen
Een windmolen is een molen die op windkracht werkt. Een windmolen heeft altijd wieken die gaan ronddraaien als de wind ertegen blaast. Door die beweging ontstaat er energie die gebruikt kan worden om bijvoorbeeld graan te malen of elektriciteit op te wekken. Moderne windmolens worden eigenlijk vooral nog gebruikt om elektriciteit op te wekken. Die moderne windmolens worden ook wel windturbines genoemd. De windmolen is door de kruistochten in Europa aangekomen.
Onderdelen van een windmolen
Rotorblad: een wiek van een windmolen noem je een rotorblad. Deze wieken zijn ontstaan vanuit de luchtvaart en lijken daarom ook op propellers van een vliegtuig. De wieken kunnen gericht worden naar waar de wind vandaan komt. Zo kan hij altijd genoeg wind pakken om te kunnen draaien. Het rotorblad kan ook stil gezet worden als het te hard waait. Dit gebeurt bij een windsnelheid van 90 kilometer per uur. De wieken staan in verbinding met een as die door de wieken mee ronddraaid. De as zet op zijn beurt een generator (een grote dynamo) in beweging, waardoor de stroom kan worden opgewekt.
Mast: de mast is de paal die in de grond staat en waar alles aan vast zit. De mast is gemaakt van staal en kan heel erg verschillen van hoogte. Zo zijn er windmolens van 15 meter hoog maar ook van 100 meter hoog. In de mast zit ook een lift waardoor je boven kan komen.
Gondel: de gondel is het stuk waar de rotorbladen aan vast zitten. Hier zit alle techniek in om energie op te wekken. Deze techniek is te vergelijken met een fiets dynamo.
Bij de vroegere windmolens dreef de wieken-as het bovenwiel aan. Dit is een groot tandwiel. Op zijn beurt dreef het bovenwiel de bonkelaar aan. Dit is een tandwiel met as die van boven in de molen naar beneden gaat en bijvoorbeeld de molensteen in beweging zet.
Hoe werkt de moderne windmolen?
De rotorbladen vangen wind. Deze rotorbladen zijn verstelbaar en kunnen dus altijd in de juiste richting worden gezet waardoor ze zoveel mogelijk wind vangen.
Deze bladen zitten vast aan de gondel. In de gondel wordt dus een as aangedreven. Deze as zorgt ervoor dat er met behulp van magneten wisselstroom opgewekt kan worden in een generator. Dit is stroom waar elektrische apparaten op kunnen werken.
In de gondel en in de mast wordt de wind uiteindelijk omgezet in hoogspanning. Met behulp van kabels komt de energie terecht in het elektriciteitsnet. Alle gebouwen zijn aangesloten op het elektriciteitsnet. De opgewekte energie kan dan gebruikt worden.
Geschiedenis van de windmolen in Nederland
In bronnen uit 1221 werd pas de eerste windmolen in Nederland genoemd. Dit is het eerste bewijs dat er in Nederland molens stonden. Deze molens werden toen volledig gemaakt van hout. De molens werden gebruikt voor het malen van graan en het zagen van hout. Pas vanaf het jaar 1300 werden er veel molens in Nederland gebouwd.
Vanaf het jaar 1400 werden de molens verbeterd. De bovenkant van de molen werd nu los op de onderkant gezet waardoor de bovenkant van de molen kon draaien. Hierdoor konden de wieken van de molen altijd in de richting van de wind worden gedraaid.
De eerste echte windmolen die gebruikt werd voor het opwekken van stroom werd gebouwd in 1888. Dit werd gedaan door de Amerikaanse uitvinder Charles F. Brush. Hij bouwde een windmolen van 18 meter hoog met 144 wieken in zijn achtertuin. Hij kon hierdoor makkelijk zijn hele huis verlichten.
In 1990 stonden er pas 323 windturbines in Nederland. In 2018 waren dit 2029 windmolens. Veel van deze windmolens staan aan de kust van de Noordzee.
Tegenwoordig zie je eigenlijk alleen maar windmolens met 3 wieken. Maar dit is niet altijd het geval geweest. Uit onderzoek is gebleken dat windmolens met meer wieken meer luchtweerstand ervaren. Dat wil zeggen dat de windmolen minder hard gaat draaien waardoor er minder energie opgewekt kan worden. Het nadeel is alleen dat een windmolen met minder wieken meer geluid maakt. Hierdoor heeft de windmolen op het land niet minder dan 3 wieken. Op zee wordt er wel gewerkt aan windmolens met 2 wieken. Dit bespaart ook nog eens kosten omdat er minder materiaal nodig is.
Locatie van een windmolen
Windmolens vangen het meeste wind als ze op een open plaats staan. Denk bijvoorbeeld aan een zee of meer. Of bijvoorbeeld op een groot stuk land.
Vaak staan er meerdere windmolens bij elkaar. Dit is handig omdat je dan makkelijker onderhoud kan doen aan de molens. Ook kan je alle windmolens samen aan het elektriciteitsnet koppelen. Dit is makkelijker en goedkoper dan alle molens apart.
Windmolens op zee zijn voordelig omdat er dan weinig mensen last van hebben. Er wonen geen mensen op zee. Daarom is er minder sprake van geluidsoverlast of van de schaduw die de wieken geven. Wel moeten ze natuurlijk rekening houden met alle dieren in de zee.
Een windmolen bouwen op zee is wel duurder dan op het land. Je heb bijvoorbeeld extra materiaal nodig om ervoor te zorgen dat de windmolen boven het water uitkomt. Daarnaast moet je natuurlijk met boten de zee op om een molen te bouwen en om onderhoud te kunnen doen
Kosten en opbrengsten van een windmolen
Een windmolen bouwen is duur. Het maakt wel uit hoe hoog de windmolen is. Hoe hoger de windmolen, hoe duurder hij wordt. Een windmolen bouwen kost ongeveer tussen de 1,5 miljoen en 3 miljoen euro. Als de windmolen staat moet hij ook nog onderhouden worden. Ook hier zijn kosten aan verbonden. Deze kosten zijn ongeveer 363.000 euro per jaar. Dit zijn verzekeringen, monitoringskosten (de windmolen in de gaten houden) en soms moeten ze nog een extra bedrag betalen aan de mensen die daar in de buurt wonen vanwege bijvoorbeeld overlast.
Als de windmolen 3 tot 6 maanden heeft gedraaid, heeft hij al genoeg energie opgewekt die is gebruikt om de windmolen te bouwen. De windmolen moet 15 jaar lang draaien om het geld, wat is gebruikt om hem te bouwen, terug te verdienen. De windmolen gaat 20 tot 30 jaar mee, daarna moet hij worden gesloopt. Eén huidige windmolens levert genoeg energie per jaar op om ongeveer 2000 huizen van elektriciteit te voorzien. Zo worden er in Nederland dus ongeveer 4 miljoen huizen voorzien van elektriciteit opgewekt door windmolens.
Voordelen windenergie
- Weinig CO2 uitstoot, het is dus goed voor het milieu.
- Windenergie raakt niet op.
- Andere landen willen graag van Nederland leren, Nederland weet veel over windenergie en kan daar dus geld mee verdienen.
Nadelen windenergie
- Er is niet altijd genoeg wind
- Soms is er teveel wind en kunnen de windmolens niet draaien.
- Windmolens kunnen het uitzicht verpesten.
- windmolens kunnen geluidsoverlast veroorzaken.
Bronnen
De geschiedenis van de windmolen in Nederland. (z.d.). Geraadpleegd op 1 november 2020, van https://archeologieonline.nl/artikelen/de-geschiedenis-van-de-windmolen-in-nederland
Design Considerations - 2-B Energy – Offshore Wind Turbine Development. (z.d.). Geraadpleegd op 1 november 2020, van https://2benergy.com/windturbine/design-considerations/
Duurzame energiebronnen (z.d.) werking windmolens en duurzame energie. Geraadpleegd op 13-10-2020, van:https://www.duurzame-energiebronnen.nl/windmolens.php#:~:text=De%20werking%20van%20een%20windmolen%20is%20als%20volgt%3A,zodat%20ze%20altijd%20in%20optimale%20positie%20kunnen%20staan.
Hoe werkt een windmolen? (2020, 15 juni). Geraadpleegd op 2 november 2020, van https://wisenederland.nl/artikel/hoe-werkt-een-windmolen/?gclid=Cj0KCQjwlvT8BRDeARIsAACRFiV2lsQ0TU9F_V1_CXgHFhV03f6WgKQckcs92zgsKIQHUNk6Bzk1bIYaAuQFEALw_wcB&cn-reloaded=1
KNMI - Windschaal van Beaufort. (2004). Geraadpleegd op 2 november 2020, van https://www.knmi.nl/kennis-en-datacentrum/uitleg/windschaal-van-beaufort
Milieucentraal (z.d.) kleine windmolens, geraadpleegd op 12-10-2020, van: https://www.milieucentraal.nl/klimaat-en-aarde/energiebronnen/windenergie/kleine-windmolens/
Ministerie van Economische Zaken en Klimaat. (2016, 11 juli). Feiten en Cijfers. Geraadpleegd op 1 november 2020, van https://www.windenergie.nl/windenergie-op-land/feiten-en-cijfers#:%7E:text=Windmolens%20gaan%20draaien%20vanaf%20windkracht,20%20jaar%20lang%20schone%20energie.
Pure energie (z.d.) hoe belangrijk is de hoogte van een windmolen?, geraadpleegd op 10-10-2020, van: https://pure-energie.nl/kennisbank/hoe-belangrijk-is-de-hoogte-van-een-windmolen/
Riverglennaps (z.d.) wat is windturbine? Geraadpleegd op 15-10-2020, van: https://riverglennapts.com/nl/wind-power-generation/960-what-is-wind-turbine-horizontal-axis-and-vertical-axis-wind-turbine.html
Schenk, D. (2018, 27 januari). Waarom windmolens drie bladen hebben. Geraadpleegd op 1 november 2020, van https://www.newscientist.nl/nieuws/waarom-windmolens-drie-wieken-hebben/
Ten Brinck, T (11-03-2020) Overzicht windenergie: De voor- en nadelen van windmolens en windparken. Geraadpleegd op 12-10-2020, van: https://www.wattisduurzaam.nl/2136/energie-opwekken/wind/overzicht-windenergie-de-voord-en-nadelen-van-energie-uit-wind-2/
United consumers (z.d.) windmolen werking: hoe werkt een windmolen? Geraadpleegd op 14-10-2020, van: https://www.unitedconsumers.com/blog/energie/hoe-werkt-een-windmolen.jsp
Van Bussel, G (01-02-2001) Windmolens, geraadpleegd op 10-10-2020, van: https://www.nemokennislink.nl/publicaties/windmolens/
https://www.nemokennislink.nl/publicaties/windmolens/
Werking windmolen: Hoe werkt een windmolen? | UC. (z.d.). Geraadpleegd op 1 november 2020, van https://www.unitedconsumers.com/blog/energie/hoe-werkt-een-windmolen.jsp#
Zonneveld, J. (2016, 8 februari). Windturbine raakt zijn wieken kwijt. Geraadpleegd op 2 november 2020, van https://www.newscientist.nl/nieuws/windturbine-raakt-zijn-wieken-kwijt/