Opbouw

De rotor

De moderne windturbine bestaat uit een rotor met twee of drie wieken. Ze worden gemaakt uit polyester versterkt met glasvezels of koolstofvezels of uit een hout-epoxy combinatie. Soms zijn deze wieken volgens hun lengte as verdraaibaar, men spreekt dan van bladhoekverstelling of pitchregeling.

De motorgondel

De gondel kan beschouwd worden als de machinekamer van de windturbine. De gondel is draaibaar gemonteerd bovenop de meestal stalen mast, dit om de rotor in de goede windrichting te plaatsen of te kruien. Dit gebeurt volledig automatisch gebruik makend van een hydraulisch of elektrisch aandrijfsysteem en wordt gestuurd door de windvaan op de gondel. Deze gondel is via de mast bereikbaar en bevat alle belangrijke componenten zoals de as, de overbrenging, de generator, de remmen en het kruisysteem.

De as

De rotornaaf is bevestigd aan de hoofdas die via de lagers alle krachten die inwerken op de rotor overbrengt op de structuur. Deze hoofdas brengt het koppel over naar de overbrenging (tandwielkast). Bij turbines kleiner dan 400 kW maakt de hoofdas soms deel uit van de overbrenging.

De overbrenging (tandwielkast of versnelling)

De overbrenging verhoogt het toerental van de rotor naar het noodzakelijke generator toerental. Een 1000 KW windturbine van 52 m diameter draait ongeveer 20 omwentelingen per minuut en de generator 1500 omwentelingen per minuut, dan is de nodige overbrengingsverhouding 1500/20 = 75 Bepaalde fabrikanten gebruiken speciale lage toeren generatoren en hebben geen tandwielkast nodig. Ze zijn te herkennen aan de vrij grote ringgenerator onmiddellijk na de rotor.

De generator

De generator zet de beweging van de as om in elektriciteit. Het is eigenlijk niets anders dan een grote dynamo.

Netkoppeling

Tot het einde van de jaren negentig waren de generators direct op het elektriciteitsnet aangesloten. Dat zorgde ervoor dat de rotor altijd op constante snelheid draaide. Zo'n aansluiting is eigenlijk alleen mogelijk met een klein percentage windenergie in combinatie met een net met voldoende conventionele capaciteit om de frequentie van het net constant te houden. Tegenwoordig maken vrijwel alle fabrikanten gebruik van zogenaamde variabele snelheidstechnologie. Dat houdt in dat een deel of alle stroom van de generator via een AC-DC-AC omvormer wordt geleid. De windturbine geeft daardoor stroom met de gewenste frequentie af, zonder dat gewone centrales zogenaamde blindstroom hoeven te leveren. Met zo'n aansluiting kan de snelheid van de rotor variŽren. Dat heeft als bijkomend voordeel dat de rotor als een soort vliegwiel kan fungeren waardoor korte variaties in de windselheid worden afgevlakt.

De rem

Windturbines zijn zeer veilig uitgevoerd door middel van een aŽrodynamisch remsysteem. Voor noodsituaties of voor het parkeren van een turbine voor een onderhoudsbeurt is meestal een schijfrem voorzien.

Het kruisysteem

Net zoals bij een kraan drijft een hydraulische of elektrische motor met een klein tandwiel een grote tandkrans aan om de gondel in de goed windrichting te plaatsen. Om te voorkomen dat de kabels in de mast teveel in elkaar draaien draait de gondel soms een paar keer rond zijn as tot de kabels weer goed hangen.

Het controlesysteem

Windturbines zijn hoogtechnologische machines. Een windturbine wordt na het in bedrijf stellen volledig automatisch bestuurd via een intern computersysteem.

Stall of pitchregelingen

De technische gegevens van windturbine fabrikanten vermelden vaak de begrippen stall en pitchregeling. Windturbines met pitchregeling hebben verstelbare wieken. De bladhoek wordt tijdens de werking aangepast om het vermogen te controleren. Dergelijke windturbines hebben een hydraulisch of elektrisch mechanisme nodig om de wieken te verstellen. Bij stall, ool wel overtrekregeling genoemd, maakt men gebruik van de aŽrodynamische eigenschappen van het wiekprofiel. Bij stijgende windsnelheid en constante omtreksnelheid van de wiek wordt de aanstroomhoek groter. Bij een bepaalde waarde vermindert de liftkracht als gevolg van een loslatende stroming. De wieken zijn hierbij vast met de naaf verbonden waardoor het systeem heel eenvoudig is.