Een eindeloze sliert vliegers; Laddermolen benut windenergie op grote hoogten

Ex-ruimtevaarder Wubbo J. Ockels experimenteert samen met broer Jan Hendrik met de laddermolen, een door vliegers aangedreven windturbine. De kosten zijn volgens de berekeningen laag, vergeleken met de traditionele windturbine.

DE VIDEO VERTOONT twee mannen die aan het strand met drie matrasvormige vliegers in de weer zijn. Het lijkt in eerste instantie op beelden van een winderige vakantie aan zee, maar in werkelijkheid betreft het een experiment met wetenschappelijke waarde. “Voor het eerst zagen we bevestigd wat we theoretisch hadden uitgedokterd”, verklaart Jan Hendrik Ockels in zijn woning in Culemborg. “Aan de bovenste vlieger zit een apart touw, waarmee je hem naar beneden kunt trekken. Dit veroorzaakt een gewijzigde krachtverdeling, waardoor de vlieger meer horizontaal gaat hangen, en gemakkelijk naar beneden is te halen.”

Wat in deze kleine proefneming met drie aan elkaar verbonden vliegers lijkt te lukken, moet uiteindelijk resulteren in een nieuw concept van windenergie: de laddermolen. Deze bestaat uit een eindeloze keten van vliegers die zo zijn gemonteerd dat de wind ze in de rondte stuurt. “Het plan is eigenlijk een jaar geleden ontwikkeld, toen we ons realiseerden hoe sterk de energiedichtheid van de atmosfeer op hogere hoogte toeneemt. Vanaf dat moment zijn we begonnen te zoeken naar een mogelijkheid om dat potentieel te benutten”, zegt Ockels.

Op verzoek van de gebroeders Ockels leverde het KNMI gegevens over windsnelheden op verschillende hoogten. Statistische gegevens over de periode 1951 tot 1980 leren dat er op 1.000 meter hoogte 6 maal zoveel energie is als op aardniveau, op 5.000 meter is de energiestroom 17 keer hoger, en op tien kilometer hoogte zelfs 30 maal zoveel als op aarde.

DE LUCHT IN

De voorgestelde molen kan een constructie zijn die slechts 100 meter de lucht in gaat, maar even goed zou de laddermolen uit zoveel aan elkaar geschakelde vliegers kunnen bestaan dat ze tot 10 kilometer hoogte gaan. De sliert vliegers, die met slechts 10 tot 20 kilometer per uur relatief langzaam ronddraait, drijft een op de aarde staande generator aan, die met de wind mee moet kunnen draaien.

De laddermolen zou een boerderij van energie kunnen voorzien. De vleugels hebben in dit geval een grootte van 10 vierkante meter en zitten op een onderlinge afstand van 5 meter bevestigd. Bij een totaal aantal van honderd vleugels, waarbij de 'ladder' een hoogte van 160 meter krijgt, zou de constructie een gemiddeld vermogen van 8 kiloWatt krijgen, ruim genoeg voor de energiebehoefte van een gemiddeld boerenbedrijf.

De laddermolen is ook bruikbaar op grotere schaal, bijvoorbeeld op de Maasvlakte of de Markerwaard. De keten van vliegers maakt gebruik van de windsnelheid op ruim 500 meter, waar gemiddelde windsnelheden van meer dan 10 meter per seconde heersen. Prof.dr. Wubbo Ockels, verantwoordelijk voor de berekeningen achter de laddermolen: “Met een laddermolen van 200 vleugels, elk 20 bij 5 meter groot, die op een afstand van ongeveer 15 meter zijn geplaatst, bereiken we een hoogte van 1.200 meter. Deze molen zal een vermogen van gemiddeld 1 megaWatt leveren, meer dan tien van de grootste bestaande windmolens samen.”

Oplaten van de vliegende constructie lijkt geen probleem. “Je begint gewoon met het oplaten van één vlieger. Vervolgens koppel je daar een volgende exemplaar aan vast, en zo ga je verder”, verzekert Jan Hendrik Ockels. Ook ziet hij weinig andere technische problemen. In de war raken zal de vliegende constructie niet snel. Het is - onder meer van Chinese vliegers - een bekend gegeven dat de stabiliteit toeneemt naarmate er meer vliegers aan elkaar zijn verbonden. Ook een eventuele blikseminslag moet met de huidige bekende techniek op te vangen zijn. Onderhoud van de afzonderlijke vliegers is een kwestie van het hanteren van een handig bevestigingsmechaniek, zodat elke vlieger eenvoudig te vervangen is. De langzaam draaiende laddermolen zal volgens de gebroeders Ockels geen hinder voor vogels veroorzaken. De vliegers zullen verder een radar-reflector krijgen, een strookje aluminium, waardoor de laddermolen op het radarscherm van vliegtuigen te zien zijn. Op zo'n manier kan het vliegverkeer met de aanwezigheid rekening houden, net zoals dat gebeurt met andere aanwezige objecten in het luchtruim, zoals andere vliegtuigen en weerballons.

Het in oprichting zijnde bedrijf O-Mill, waarbij de 'O' op Ockels slaat, en 'Mill' zoals te verwachten op windmolen, is nu een eerste experiment aan het voorbereiden. Er lopen verschillende contacten, onder meer met Energieonderzoek Centrum Nederland ECN te Petten, met Akzo vanwege de benodigde kabels en met de KNMI, dat al heeft toegezegd een proefterrein beschikbaar te stellen. “Met name de KNMI is erg enthousiast”, zegt Jan Hendrik Ockels. “Het is voor het eerst, dat aan hen de vraag is voorgelegd hoe de weersomstandigheden op een dergelijke hoogte zijn. Zo'n molen is voor hen misschien ook wel erg interessant, omdat ze er meetinstrumenten mee de lucht in kunnen sturen. Als dat zou lukken, zouden ze helemaal geen weerbalonnen meer nodig hebben.”

Een van de sterkste punten van het ontwerp, waar inmiddels octrooi voor is aangevraagd, lijkt de lage prijs, die de opgewekte elektriciteit gaat kosten: een vleugel hoeft niet meer te kosten dan 100 tot, bij meer ingewikkelde structuren, 1.000 gulden per vierkante meter, aldus berekeningen van Wubbo Ockels. “Ervan uitgaande dat de vleugels de helft van de kostprijs van de totale laddermolen uitmaken, kost elk kiloWatt vermogen 200 tot 2.000 gulden, wat in beide gevallen laag is vergeleken met een traditionele windturbine.”

LUCHTSCHIP

Overigens kwam enkele maanden geleden ook een plan voor een zwevende windturbine in het nieuws. In dit plan van ir. A. van Maldegem is een windturbine in een soort hol uitgevoerd luchtschip aangebracht. Ook bij deze zweefwindturbine is de hoge energie-opbrengst op grote hoogten boven de aarde een belangrijk argument. Kwam de publiciteit voor deze zweefwindturbine voor de gebroeders Ockels als een onaangename verrassing? Jan Hendrik Ockels: “In eerste instantie wel. Het grappige was, dat veel mensen uit mijn directe omgeving dachten dat het om ons idee ging. Maar in tegenstelling tot onze laddermolen gaat het bij Van Maldegem toch om bestaande windmolentechnologie, die hij op een grensverleggende manier toepast. Het is goed dat er ruimte komt voor vernieuwende ideeën. Misschien dat O-Mill zelfs een platform zou kunnen zijn, waar een uitwisseling van al dit soort nieuwe plannen tot stand kan komen.”