Stroom uit zacht wervelend water

Trillingen in onderzeese kabels worden doorgaans onderdrukt, maar vormen nu de basis van een nieuwe techniek om energie te halen uit waterstromen.

Als water om een ronde vorm heenstroomt, ontstaan achter het ronde lichaam wervelingen of vortices. Deze hebben een zuigende werking. Als het ronde voorwerp een kabel is die in het water hangt, kan het gebeuren dat de kabel plaatselijk een stukje naar zo’n vortex toebeweegt. Die wordt daardoor verstoord en verdwijnt, waarna de kabel de volgende vortex opzoekt, meestal in de tegenoverliggende richting. De kabel gaat bibberen. Bij booreilanden bijvoorbeeld veroorzaakt dit verschijnsel ongemak en schade.

Michael Bernitsas van de universiteit van Michigan heeft lange tijd gewerkt aan het onderdrukken van de wervelingen. Hij heeft toen bedacht dat dergelijke bewegingen energie vertegenwoordigen. Volgens hem kun je deze energie oogsten en hij heeft daarvoor een bedrijf opgericht, Vortex Hydro Energy.

Bernitsas’ techniek gaat uit van cilinders in stromend water. Eén uiteinde van de cilinder is vrij, het andere is via wat mechanica (lagering, veer, tandwiel) bevestigd aan een generator. Een video op de website van Vortex Hydro Energy (vortexhydroenergy.com) laat zien hoe er gloeilampjes gaan branden als een prototype van zo’n cilinder door een bad wordt getrokken.

Een van de aantrekkelijke kanten hiervan is het feit dat dit ook werkt bij lage watersnelheden. Water gaat meestal niet zo hard en dat maakt het lastig een turbine aan te drijven. Het Amerikaanse Electric Power Research Institute (EPRI) gaat uit van een minimumsnelheid van zes knopen (11 km/u). De meeste vormen van waterkracht halen energie niet uit stroming, maar uit iets anders, bijvoorbeeld hoogteverschil. (En dank zij zo’n hoogteverschil kan het water dan met hoge snelheid door een turbine stromen.) Bernitsas zegt dat zijn techniek werkt vanaf watersnelheden van één knoop.

Hij heeft intussen financiële steun van de National Science Foundation, het Amerikaanse ministerie van Energie en van de marine. Samen hebben ze twee miljoen dollar op tafel gelegd.

Bernitsas is bezig met een proefproject in de Detroit River waar snelheden heersen van circa twee knopen. Behalve aan rivieren denkt hij aan oceaanbodems, waar hij velden rechtopstaande cilinders denkt kwijt te kunnen in stromingen van een knoop of drie.

Op dit moment studeert Vortex nog op de vorm van de cilinders. Er wordt geëxperimenteerd met staartachtige structuren (in de stroomafwaartse richting). Dat heeft Bernitsas afgekeken van de vissen, die met hun staart volgens hem ook profiteren van vortices.

Maar hij heeft nog wel meer problemen te overwinnen. Grote bouwwerken in water zijn vaker niet dan wel mogelijk. Waar het ondiep is, heb je te maken met scheepvaart en visserij, en op grote diepte loop je tegen hoge kosten aan. Dus zelfs als de techniek werkt, is hij er nog lang niet.