Waterkrachtturbine

Delftse experts hebben ruim een miljoen gulden nodig gehad om te bewijzen dat iets niet lukt. Het prototype waterkrachtturbine waarover in deze krant werd bericht (16.12.1993), werkt thans niet. Erger is dat de toekomst geen verbetering te zien zal geven. Ik kom tot deze uitspraak op basis van een eigen experimenten. Rond 1975 heb ik een windmolen van een vergelijkbaar ontwerp gebouwd. Aan de schoepmolen kleven echter enige structurele nadelen in vergelijking met de Hollandse poldermolen. Windmolens zeilen en met die metafoor is ook over watermolens te praten.

De poldermolen zeilt als het ware bij de as met halve wind en bij de top aan de wind. Daaraan is de vorm van de bladeren aangepast. Zij staan altijd in de juiste positie en leveren permanent een optimaal rendement.

De schoepmolen zeilt echter tegen de wind in, met ruime wind, voor de wind en weer met ruime wind. Omdat al deze krachten op één as worden overgebracht, met veel trekken en duwen moet dat vervolgens tot een gelijkmatige snelheid leiden. Helaas leiden deze vier fasen tot afzonderlijke problemen.

Fase 1: het tegen de wind in zeilen is de retour van de schoep.

Ten onrechte wordt gesuggereerd dat bij de terugkomende beweging de vaanstand van de kleppen een minimale weerstand veroorzaakt. Wie haar of zijn hand ontspannen buiten boord laat hangen, weet wel beter. Daarom is de retour van de schoepen bij Mississippiboten en watermolens boven water: reductie van de weerstand. De Delftse experts hadden dit kunnen bereiken door in het afgezonken huis een klok of een luchtbel aan te brengen: of door een schuifconstructie die ervoor zorgt dat de kleppen bij de as retourneren. Voor mijn windschoepmolen had ik andere oplossingen bedacht.

Fase 2: als de kleppen net zijn gesloten en met 45ß8 in de stroomrichting steken, is de werking van de stroom te vergelijken met zeilen met ruime wind. De klep staat echter in een stand die met aan de wind zeilen is te vergelijken. Het rendement is daarom veel minder dan haalbaar zou zijn bij een andere constructie.

Fase 3: het voor de wind zeilen leidt tot andere problemen. Immers, de klep bij de as legt per omwenteling een veel kleinere afstand af dan de klep aan het uiteinde van de schoep. De klep bij de as gaat dus veel langzamer dan de buitenste klep. Stel dat er drie kleppen boven elkaar zijn gemonteerd (zoals in de schets), dan zal slechts één klep renderen terwijl de overige weerstand oproepen. Doorgaans zal de buitense klep renderen en de binnenste op vaanstand staan. Paradoxaal genoeg: hoe kleiner het oppervlakte van de kleppen (aan de buitenzijde) van de schoep is, des te groter is het rendement! Bij het ontwerp van de slagroomklopper van Fokker is men kennelijk van dezelfde conclusie uitgegaan.

Fase 4: eigenlijk hadden de kleppen onmiddelijk na het voor de wind zeilen moeten "gijpen'. De constructie staat dit echter niet toe. Er wordt nog een kwartcirkel op de gijp gevaren voordat de klepstand uiteindelijk onhoudbaar wordt. Leuk voor filosofen dat een kwantitatieve verandering in een kwalitatieve omslaat, maar voor het rendement is dit een slechte fase.

Al met al: gedurende een klein gedeelte van de draaicircel wordt enig rendement bereikt waarmee helaas allereerst alle door het ontwerp gecreëerde weerstanden van alle andere kleppen en onderdelen van de schoepen moeten worden gecompenseerd. Het ontwerp van de Delftse experts zal daarom nooit kunnen voldoen. Vermoedelijk is het verstandiger om het als kunstwerk te kwalificeren. Daar is niets tegen hoewel, geheel onder water geplaatst, te weinig cultuurliefhebbers ervan kunnen genieten.