Energiebedrijven wereldwijd ontwikkelen duurzamere en efficiëntere apparatuur voor hernieuwbare energie om de wereldwijde groene transitie te versnellen. De afgelopen decennia is aanzienlijke vooruitgang geboekt, met grotere en sterkere windturbines en veerkrachtigere zonnepanelen. Nu dit onderzoek voortduurt, kunnen verschillende opkomende innovaties de productie van hernieuwbare energie in de komende jaren aanzienlijk verhogen.

Naar verwachting bereikt de wereldwijde uitbreiding van windenergie 160 GW in 2026, omdat landen blijven investeren in schone energie, volgens een januarianalyse van Wood Mackenzie. Dit betekent een daling van 6 procent ten opzichte van 2025, toen een recordhoeveelheid van 170 GW werd toegevoegd. Het onderzoeksbureau schreef een deel van de daling toe aan de afronding van een vijfjarige ontwikkelingscyclus in China. De Verenigde Staten zullen Naar verwachting 46 GW aan nieuwe windcapaciteit toevoegen tussen 2025 en 2029, hoewel het beleid van de Trump-regering dat windenergieontwikkeling belemmert, de Amerikaanse windenergiesector negatief zou kunnen beïnvloeden.

In het afgelopen decennium heeft zware investering in onderzoek en ontwikkeling aanzienlijke vooruitgang in windturbine-technologie mogelijk gemaakt. Onderzoekers hebben het bladontwerp verbeterd, terwijl bedrijven offshore- en drijvende technologieën, integratie van slimme netwerken en batterijopslag hebben ingezet om de productie van schone energie te verhogen. Deze inspanningen zijn versterkt door gunstig beleid in verschillende landen dat zowel de inzet van onshore- als offshore-windenergie ondersteunt.

Moderne windturbines bestaan doorgaans uit een rotor met twee of drie bladen bevestigd op een naaf. Deze bladen zijn aerodynamisch ontworpen om de kinetische energie van de wind op te vangen tijdens het draaien. Wind zet de rotor in beweging, waardoor windenergie wordt omgezet in mechanische energie die via een as naar een versnellingsbak wordt gestuurd, die de rotatiesnelheid verhoogt en een generator aandrijft. De generator zet vervolgens de mechanische energie om in elektrische energie voor transport via het elektriciteitsnet.

Het bladontwerp is aanzienlijk verbeterd. Nieuwe turbines beschikken over grotere, lichtgewicht rotorbladen die meer windenergie kunnen opvangen, zelfs bij lagere windsnelheden, waardoor het aantal geschikte locaties toeneemt. Sommige van 's werelds grootste turbines, zoals de GE Haliade-X, hebben een rotordiameter van 220 meter. Onderzoekers hebben ook geavanceerde technologie in de bladen geïntegreerd, waaronder sensoren en actuatoren die de bladhoek in real-time aanpassen om de energieproductie te optimaliseren. Turbines worden ook hoger, waarbij sommige een hoogte van meer dan 150 meter bereiken. Moderne turbines overschrijden inmiddels 15 MW per eenheid, wat betekent dat er minder turbines nodig zijn om grote hoeveelheden schone elektriciteit op te wekken. Het opschalen van de turbinemoot is een primaire strategie geworden om de levelized cost van windenergie te verlagen, omdat grotere eenheden kapitaal- en installatiekosten spreiden over een grotere elektriciteitsoutput.

Offshore-windenergie kent bijzonder aanzienlijke vooruitgang. Het Spaanse start-up Optimised Generators heeft een 15 MW-windturbinegenerator ontwikkeld die goedkoper, lichter en eenvoudiger te repareren is dan huidige modellen, als onderdeel van het door de EU gefinancierde LIGHTWIND-project. Deze ontwikkeling wordt naar verwachting van betekenis voor drijvende offshore-windtechnologie.

Een groot deel van het wereldwijde offshore-windpotentieel ligt in wateren dieper dan 60 meter, te diep voor turbines met een vaste bodem. Landen waaronder Japan, de Verenigde Staten en verschillende Europese naties hebben aanzienlijke diepwaterkustlijnen waar drijvende technologie bronnen kan ontsluiten die met vaste-bodeminstallaties niet bereikbaar zijn. Bedrijven zetten steeds meer drijvende offshore-turbines in in deze wateren, maar uitdagingen zoals complexe installaties, hoge reparatiekosten en topzware nacelles hebben een bredere toepassing beperkt. Het OptiGen-ontwerp kan energiebedrijven helpen enkele van deze obstakels te overwinnen en de verdere ontwikkeling van drijvende windparken stimuleren, aldus het CORDIS-onderzoeksportaal van de EU.

In China hebben onderzoekers met succes een zwevende turbine getest die elektriciteit kan opwekken terwijl deze op hoogte zweeft. Het S2000 Stratosphere Airborne Wind Energy System is getest op 2.000 meter in de zuidwest-Chinese provincie Sichuan, waar onderzoekers aantoonden dat het apparaat stroom kon opwekken en via bovengrondse kabels van de lucht naar de grond op het net kon afleveren. De technologie werkt als een zwevend krachtstation, bestaande uit een luchtschipplatform uitgerust met windturbines. Winden op grote hoogte zijn over het algemeen sterker en consistenter dan die vlak bij het oppervlak, daarom zijn meerdere onderzoeksgroepen wereldwijd bezig met zwevende systemen die toegang hebben tot windbronnen die niet beschikbaar zijn voor conventionele torenmontage-turbines.

Een ander ontwerp dat aandacht krijgt, is de bladloze turbine. Het start-up Vortex heeft een 3 meter hoge bladloze turbine ontwikkeld met een cilinder met een gebogen bovenkant, verticaal bevestigd met een elastische staaf. Het apparaat is ontworpen om binnen het windbereik te oscilleren en elektriciteit op te wekken uit trillingen. Vortex ziet zijn technologie gebruikt worden in stedelijke en woonwijken waar traditionele turbines onpraktisch zijn, in lijn met een bredere branchtetrend naar gedistribueerde opwekking die grootschalige windparken aanvult met kleinere, gelokaliseerde installaties.

David Yáñez, de uitvinder van Vortex Bladeless, legde uit: "Wij zijn niet tegen traditionele windparken… Onze technologie heeft andere kenmerken die kunnen helpen de leemten op te vullen waar traditionele windparken mogelijk niet geschikt zijn."

Onderzoekers hebben de afgelopen jaren aanzienlijke vorderingen gemaakt in het ontwerp en de ontwikkeling van windturbines, waardoor de efficiëntie en productiecapaciteit van windparken wereldwijd is verbeterd. Naar verwachting zullen in de komende jaren verschillende nieuwe windopwekkingstechnologieën worden ingezet, waaronder innovatieve drijvende windturbines, zwevende krachtstations en bladloze turbines.

Door Felicity Bradstock voor Oilprice.com