OOK GEBOUWEN KUNNEN VAN DE WIND PROFITEREN; Wieken op het dak

Volgens recente berekeningen kan windenergie gebruikt worden om hoge gebouwen te ventileren en van elektriciteit te voorzien. Maar dan moet het wel een beetje waaien.

'VERTEL EEN windenergie-expert dat je van plan bent een windmolen op het dak te zetten en hij zal ongetwijfeld vragen of je wel goed bij je hoofd bent,'' zegt Michael Graham van Imperial College lachend. Zijn kantoor in Londen hangt vol met afbeeldingen van windmolens, maar Grahams eigenlijke expertise zijn windmetingen aan hoge gebouwen. Met behulp van meteo-gegevens van de Europese Wind Atlas worden in een speciale windtunnel de aerodynamische eigenschappen van nog te bouwen kantoren en wolkenkrabbers onderzocht. Dat gebeurt met behulp van miniatuurmodellen (schaal: 1:250) die in een luchtstroom worden geplaatst. Doel van het onderzoek is om gebouwen zo te ontwerpen dat ze weinig last van de wind hebben.

Enkele jaren geleden werd Graham door een architectenbureau benaderd met de vraag of de wind die langs gebouwen waait wellicht voor elektriciteitsopwekking gebruikt zou kunnen worden. Daarbij werd in eerste instantie gedacht aan energie voor verlichting. Ook werd gekeken naar de mogelijkheid om de wind voor ventilatie te gebruiken. Met behulp van grote draaibare trechters op het dak kan de wind worden opgevangen en via een buizenstelsel door het complete gebouw worden geleid. Doordat de zon de muren van de gebouwen verwarmt zal de lucht uiteindelijk stijgen en via andere trechters op het dak weer kunnen worden afgevoerd. “Met twee trechters krijg je een iets lagere atmosferische druk, waardoor de lucht naar binnen wordt gezogen”, aldus Graham. De trechters zouden de huidige elektrische systemen kunnen vervangen die veel energie verbruiken. Voorwaarde is wel dat de lucht in het gebouw minimaal zes maal per uur wordt ververst en dat lukt natuurlijk niet op windstille dagen.

VERTICALE AS

Dat probleem geldt ook voor elektriciteitsopwekking met windmolens. Graham stelt voor windturbines aan de zijkant van gebouwen te bevestigen. “Niet op het dak”, benadrukt Graham. “Je hebt daar weliswaar de meeste wind, maar je ondervindt ook meer hinder van trillingen.” Zijn voorkeur gaat uit naar turbines met een verticale as, waarbij de rotoras onderdeel vormt van de draagconstructie. Deze H-vormige windturbines zouden tussen muren en speciale windtorens kunnen worden bevestigd. Uit recente metingen blijkt dat dergelijke turbines minimaal 5 tot 10 watt aan elektriciteit per vierkante meter vloeroppervlak kunnen leveren bij gebouwen die ongeveer 45 meter hoog zijn. Dat is ongeveer een derde van de elektriciteit die nodig is voor de verlichting van dergelijke gebouwen.

Vooralsnog is het niet mogelijk gebouwen met windturbines volledig van elektriciteit te voorzien. Veel gebouwen in steden staan niet vrij in de wind. Sommige Engelse steden liggen zelfs in een dal, en daarom leveren windproeven met windcondities die normaal heersen in Birmingham, Blackpool en Yeovilton volgens Graham sterk uiteenlopende resultaten op. Enkele jaren geleden zou in Tokio een eerste door windturbines aangedreven gebouw verrijzen, naar een ontwerp van het Londense architectenbureau Richard Rogers. Het streven was het energieverbruik zoveel mogelijk terug te dringen door isolatie, zonnepanelen en warmtepompen. De windturbines moesten de nog 'resterende' 50 kW aan stroom leveren.

“In Japan komt de wind meestal uit het westen of oosten, wat toepassingen op dit gebied eenvoudiger maakt”, zegt Graham. “Maar doordat de Japanse onroerend-goedmarkt is ingestort, zijn de plannen niet doorgegaan.” Graham werkt nu met een architectenbureau aan nieuwe ontwerpen. Daarbij is gekeken naar de mogelijkheid om gebouwen zo aan te passen dat zij juist meer wind vangen. De luchtvaart zou als inspiratie kunnen dienen. De luchtstroming rond de vleugels kan worden versneld indien het vleugelprofiel niet helemaal symmetrisch is. Hierdoor ontstaan drukverschillen die bij vliegtuigen voor draagkracht zorgen. Een gebouw dat de vorm heeft van een vliegtuigvleugel - schuin toelopend - zou theoretisch meer wind kunnen vangen. “Maar dat werkt alleen als de luchtstroming, net als bij een vliegtuigvleugel, uit één hoek komt en dat is zelden het geval”, aldus Graham. “Sterker nog: als de wind pal op het gebouw staat, kunnen er hinderlijke turbulenties ontstaan.”

GELUIDSOVERLAST

Dat is niet het enige probleem. Windmolens veroorzaken geluidsoverlast. De vraag is hoeveel. Graham: “In steden kan het verkeersgeluid makkelijk tot 80 decibel aanzwellen. We moeten dit nog onderzoeken, maar ik zie het niet als het grootste probleem.” Vervelender is dat windturbines met een verticale as moeilijk trillingvrij zijn te krijgen en de rotorbladen de voortplanting van elektromagnetrische straling kunnen beïnvloeden, waardoor de telecommunicatie gestoord kan worden. In Nederland wil PTT Telecom dan ook niet hebben dat windmolens in de buurt van radiozendmasten en microgolfzenders worden geplaatst.

“Windmolens beïnvloeden de televisie-ontvangst”, bevestigt windenergie-deskundige Bert Janssen van de Unit Duurzame Energie van het Energie Onderzoek Centrum Nederland in Petten. “Met name Teletekst wordt slecht ontvangen. De satelliet-ontvangst blijft goed.” Ook ECN is al eens benaderd met de vraag of windenergie langs gebouwen niet beter benut kan worden. “Dat daaraan gedacht wordt is logisch, want het kan in de buurt van hoge gebouwen heel hard waaien, zeker tussen twee gebouwen in”, zegt Janssen. “Maar er zijn daar ook veel meer turbulenties, waardoor de turbines en de gebouwen zelf zwaar zullen worden belast. Dat moet je op een of andere manier opvangen.” Janssen denkt dat het beter is om zonnepanelen voor elektriciteitsopwekking te gebruiken, al erkent hij dat dergelijke panelen duur zijn. “Kleine windmolentjes op het dak, dat zou nog wel kunnen. Maar de vraag is of dat voldoende energie oplevert.”

Michael Graham is er echter van overtuigd dat gebouwen met windmolens over enkele jaren gemeengoed zullen worden. “De internationale politiek heeft steeds meer belangstelling voor dergelijke energiezuinige gebouwen. Vooral in het oosten van Duitsland, waar op dit moment erg veel nieuwe kantoren worden gebouwd.”