RIJKSDIENST VOOR DE IJSSELMEERPOLDERS SMEDINGHUIS LELYSTAD RIJ. Werkdocument Bbr - WINDENERGIE - 1 door. W. de Bruyn.

Transcriptie

1 t RIJKSDIENST VOOR DE IJSSELMEERPOLDERS SMEDINGHUIS LELYSTAD RIJ Werkdocument Bbr - WINDENERGIE - 1 door W. de Bruyn 4 R & ^SL q in

2 > - WINDENERGIE - Het gebruik maken van windenergie bij het opvoeren van water. Praktijkverslag, naar aanleiding van een opdracht gegeven door de afdeling Recreatie van de Rijksdienst voor de IJsselmeerpolders te Lelystad, tijdens een stage in de periode van 17-2-'75 tot 2-5-'75 door: W. de Bruyn.

3 1 INHOUDSOPGAVE INLEIDING biz. 1. WINDMOLENS VAN NEDERLAND 'n STUKJE GESCHIEDENIS NIEUWE BESTEMMING OUDE WINDMOLENS? 9 2. WIND WINDSNELHEID Metingen van de windsnelheid Windsnelheidsduurkromme en windsnelheidshistogram Relatie hoogte ten opzichte van het aardoppervlak-windsnelheid WINDRICHTING ENERGIE THEORETISCHE INLEIDING M.B.T. WINDENERGIE Arbeidsvermogen van beweging Theoretisch te benutten energie van door de wind geleverde arbeid 18 a Theoretisch beschikbare energie in PK per m2 werkzaam werkoppervlak PRAKTISCHE BESCHIKBARE ENERGIE Verliezen Totaal rendement van de molen Effectief beschikbare energie HET WATEROPVOERWERKTUIG TOELICHTING EN GEBRUIK VAN DE GRAFIEKEN INVENTARISATIE WINDMOLENS MOLENBOUW-BOSMAN N.V Alternatieven op de standaarduitvoering Fa. GEBR. BARKER FIRMA C. REM WINDMOLENS UIT HET BUITENLAND KOSTENVERGELIJKING EERSTE VERGELIJKING Windmolens Dieselmotorpomp Elektro-pomp TWEEDE VERGELIJKING Windmolens Dieselmotorpomp Elektro-pomp CONCLUSIES ALTERNATIEVE WERKWIJZE WINDGENERATOREN Protentiele energie-opbrengst voor De Bilt CONCLUSIES 42 -» SAMENVATTING 42 LITERATUUR 44 BIJLAGE A Voorbeeld verstrekking windsnelheidsgegevens door K.N.M.I. BIJLAGE B Frekwentieverdeling van de gemiddelde windsnelheid, Lelystad- Haven. BIJLAGE C Windsnelheidsduurkromme

4 BIJLAGE D Windsnelheidshistogram. BIJLAGE E Relatie hoogte t.o.v. aardoppervlak-windsnelheid. BIJLAGE F Voorbeeld verstrekking windrichtinggegevens door K.N.M.I BIJLAGE G Benodigd vermogen voor het opvoeren van water, met een vijzel. BIJLAGE H Benodigd vermogen voor het opvoeren van water, met een centrifugaalpomp. BIJLAGE I Relatie van Q (ra3/uur), H (m), N (pk per m2 werkzaam wiekopp.), v/m(sec.) en F (m2). BIJLAGE J Idem. BIJLAGE K Idem. BIJLAGE L P(v)- karakteristieken.

5 INLEIDING In Nederland zijn en worden meerdere recreatieobjecten en natuurterreinen aangelegd waarbij sprake is van een verhoogde waterstand. Deze verhoogde waterstand wordt in de meeste gevallen verkregen door het opvoeren van (polder)water met behulp van een pomp of een gemaal (diesel/elektrisch). Opvoeren van water met behulp van het natuurelement "wind" komt nauwelijks voor. Met het oog op een verdere beperking van het energiegebruik, geringere milieubelasting e.d. heb ik nagegaan in hoeverre windenergie meer toepasbaar is. De mens maakt al sinds eeuwen gebruik van de in de wind aanwezige energie, zowel op het land als op zee. In hoofdstuk 1 wordt een indruk gegeven, hoe men in Nederland de in de wind aanwezige energie in de loop der eeuwen heeft benut (op het land). Met de uitvinding van de stoommachine (tweede helft 18e eeuw) is er een teruggang gekomen in de benutting van de windenergie. Hierdoor is er ook een teruggang te zien geweest, van het aantal windmolens in Nederland in de laatste 100 jaar. De windmolens verloren hun functie, omdat er machines kwamen, die onafhankelijk waren van de wind, en het werk dat de windmolens altijd hadden gedaan gingen overnemen. In 1.2. wordt ingegaan op de vraag of de oude windmolens te gebruiken zijn bij het opvoeren van water in de daarvoor bestemde gebieden (natuurgebieden, recreatieobjecten). In hoofdstuk 2 is de factor wind behandeld. De wind wordt niet uitsluitend bepaald door een getalwaarde, zoals bijv. de temperatuur, maar door een getalwaarde, de windsnelheid en de windrichting. Wil men windenergie gaan gebruiken bij opvoeren van water dan is het van belang een inzicht te hebben in de verdeling van de gemiddelde windsnelheid in het gebied. Bij het gebruiken van windmolens voor het opvoeren van water zijn vooral de windsnelheden van 4 m/sec. tot 10 m/sec. van belang. Bij een windsnelheid kleiner dan 4 m/sec. zullen de meeste windmolens niet werken door een gebrek aan energie, terwijl men, bij een windsnelheid groter als 10 m/sec. de windmolen zal moeten uitschakelen (met de hand

6 - 2 - of automatisch) om schade aan de molen te voorkomen. Dus de windmolens zullen alleen water kunnen opvoeren bij windsnelheden van 4-10 m/sec. In hoofdstuk 3 is een poging gedaan een relatie te leggen tussen de beschikbare, door een windmolen geleverde energie en de energie behoefte van een wateropvoerwerktuig. Wil men de in de wind aanwezige energie gaan gebruiken voor het opvoeren van water dan denk ik aan een direkte werkwijze met windmolens, of aan een meer indirekte werkwijze, met windgeneratoren. In hoofdstuk 4 is een inventarisatie gegeven van de windmolens die in Nederland verkrijgbaar zijn. Met de direkte werkwijze van deze molens bedoel ik dat ze direkt een wateropvoerwerktuig drijven, dit in tegenstelling tot de windgeneratoren. Bij het gebruik van een windgenerator wordt de windenergie eerst omgezet in elektrische energie en opgeslagen in accu's, om het in een later stadium weer te kunnen omzetten in mechanische energie om het wateropvoerwerktuig te kunnen drijven. Hierover in hoofdstuk 6 meer. Tenslotte is in hoofdstuk 5 nog een kostenvergelijking gemaakt voor verschillende methoden van wateropvoer in twee gefingeerde gebieden. 1. WINDMOLENS VAN NEDERLAND Wanneer men een buitenlander vraagt, wat hem nu in Nederland het meest is opgevallen, dan zal hij heel vaak als antwoord geven: de molens. En dan bedoelt hij natuurlijk de windmolens, die vooral het vlakke polderland van Noord- en Zuid-Holland zo typisch Nederlands markeren, of die wiekendragers, die nog menig stadssilhouet, al zwaaiende, verlevendigen. Want, hoewel de windmolen reeds lang op de terugtocht is, verslagen door stoommachine, diesel- en electromotor, door staduitbreiding of brand, zijn er in Nederland nog ruim 900 te vinden, waarvan een derde deel vrij regelmatig werkt. Zij malen graan of veevoer, zagen hout of slaan het overtollige regenwater uit de laagliggende polders 'n STUKJE GESCHIEDENIS

7 - 3 - Waar en wanneer de windmolen, zij het dan in die vroegste tijd nog zeer primitief van bouw en inrichting, voor het eerst in Nederland opgericht is, zal wel nooit meer te achterhalen zijn. Het tijdstip zal heel waarschijnlijk gelegen hebben in de tweede helft van de 13e eeuw. Het oudste bekende document in Nederland, waarin sprake is van windmolens is het privilege, dat door Graaf Floris de Vijfde in het jaar 1274 aan de poorters van Haarlem werd geschonken. Dit privilege hield in, dat de burgers van deze stad maar zes schillings belasting moesten betalen voor een windmolen en drie voor een rosmolen(paardenmolen), terwijl niet- burgers van Haarlem er twintig moesten betalen. Hieruit blijkt tevens, dat de windmolen ter plaatse reeds als een algemeen bekend werktuig werd aangemerkt. De boeken van de Hertog van Gelre geven het bouwen van een windmolen in 1294 te Lochem aan. Verdere documenten wijzen op het bestaan van windmolens te Delft en St. Oedenraode (Beide in 1299). Dit eerste type windmolen was de STANDERDMOLEN gebruikt voor het malen van graan. De standerdmolenwas een geheel uit eikenhout vervaardigde molen, met een relatief hoge onderbouw. Om een verticaal staande "standerd" kon het hele molenhuis met wieken en staart gedraaid worden in de juiste windrichting. In het molenhuis bevonden zich de maalstenen. De standerdmolen moet lange tijd het enige type molen geweest zijn, want eerst in de 15e eeuw wordt melding gemaakt van een ander type molen, de zgn. stenen TORENMOLEN. Open standerdmolen De torenmolen kwam echter niet erg veel voor. De reden hiervoor was misschien gelegen in de hoge bouwkosten.

8 - 4 - Torenmolen Halfgesloten standerdmolen Een enkele keer werden bestaande torens (kruit- of verdedigingstorens) tot korenmolen omgebouwd. Door de bedijking van bijna alle grote rivieren aan het eind van de 13e eeuw, ontstonden in westelijk Nederland moerassige vlakten, doorsneden door grotere of kleinere rivieren, die uitmondden in de zee of de grote open riviermonden. Om betere bescherming te krijgen tegen overstromingen van de zee, werden zij bij hun uitmondingen afgedamd, zoals bijv. het geval was te Amsterdam, Zaandam en Rotterdam. De door deze afdamming ontstane plassen, vaarten en moerassige gronden, werden door sluizen afgesloten van het buitenwater en vormden een boezemgebied, waaruit bij eb het overtollige water natuurlijk geloosd werd. Door allerlei oorzaken, o.a. inklinken van de bodem, werd deze natuurlijke lozing later bemoeilijkt. De boeren zochten toen naar kunstmatige middelen om het water te lozen. Met behulp van een scheprad (bekend van de reeds lang bestaande waterradmolen) aangedreven door mens en dier, slaagde men hierin. Dat de 14e eeuwse "hollanders" met afgunst keken naar de windkorenmolens, met hun drijfkracht, onafhankelijk van de beperkte energie van mens en dier, spreekt voor zich. Ook dat men die windkracht ging benutten voor het bemalen van de landerijen. De hoofdvorm van de standerdmolen werd overgenomen doch zodanig, dat de door de wieken veroorzaakte ronddraaiende beweging door een holle standerd of koker naar de benedenverdieping werd overgebracht op een zich daarin

9 - 5 - bevindend scheprad. Rond de holle standerd kon dan toch het molenhuis met wiekenkruis naar de wind gedraaid worden. Zo ontstond de WIPWATERMOLEN. De oudste gegevens omtrent dit molentype dateren van 1414 en hebben betrekking op 2 wipmolens in de Oude Riederwaard (het tegenwoordige IJsselmonde). Wipwatermolen In 1430 en 1449 worden wipmolens genoemd in de Bonrepaspolder bij Schoonhoven, in Spangen (1434), Petten (1438), Delfland en Schieland (1440) en vele andere plaatsen. Na 1450 komen de wipmolens in grote delen van Zuid- en Noord-Holland voor. De molenbouwers brachten vele verbeteringen aan de windmolens aan, niet alleen aan de vorm van het molengebouw, maar ook aan de wieken en de gebruikte opvoerwerktuigen als scheprad en vijzel. Met het voorkomen van grotere aantallen molens werden de molenhuizen groter en verrezen er grotere wipmolens. Men zag uit naar een hechtere, meer stabiele constructie met groter vermogen dan de wipmolen. Met de reeds bestaande ronde stenen torenmolens als voorbeeld ontstond na 1500 de achtkant, houten met riet gedekte poldermolen met een draaibare kap, die van binnenuit gekruid (d.i. naar de goede windrichting gedraaid) kon worden. Het ontstaan van deze BINNENKRUIER-POLDERMOLEN lag voor de hand als men b'edenkt dat de houten molen veel lichter in gewicht was dan de stenen

10 - 6 - en daardoor beter geschikt om gebouwd te worden op de slappe veengronden. De achtkante poldermolen werd voor het eerst in 1526 genoemd, toen n.l. vergunning verleend werd om een wipwatermolen bij Loosduinen te vervangen door een achtkante watermolen. In de tweede helft van de 16e eeuw werd de krui- inrichting aan de buitenzijde van de kap bevestigd, een uitvinding van omstreeks 1573, die waarschijnlijk toe te schrijven is aan de in Alkmaar wonende Vlaming Lief Jansz. Andries van Moerbeek. Zo ontstond de BUITENKRUIER- POLDERMOLEN. Achtkante Zuidholl. poldermolen 4 ** Binnenkruier-poldermolen De korenmolens, die het graan moesten malen voor de stedelijke bakkers, werden bij voorkeur op de wallen van de steden geplaatst. Door stadsuitbreidingen kwamen de standerdmolens vaak in het gedrang; hun werd vaak "de wind uit de zeilen genomen". De mulder liet dan meestal z'n standerdmolen vervangen door een hoog boven de omringende bebouwing uitstekende stenen korenmolen met de zgn. zwichtstelling of balie. Het was n.l. technisch onmogelijk om de wieken onbeperkt te verlengen en daarom moest de mulder halverwege de molenromp de beschikking hebben over een houten omloop of balie, om de wieken met zeilen te beleggen (het zgn. zwichten) en om de molenkap te kunnen kruien. Op deze manier ontstonden de soms wel 25 a 30 meter hoge WALMOLENS.

11 - 7 - In de eerste helft van de 17e eeuw was de windmolen zodanig tot ontwikkeling gekomen, dat de windkracht ook voor het verrichten van andere karweien dan het malen van graan en het opmalen van water benut werd.» Met behulp van meestal achtkante bovenkruier-windmolens ging men olie slaan uit oliehoudende zaden, hout zagen, lakens vollen, papier maken, gort en rijst pellen, verfhout, eikenschors, cacao, specerijen of snuif malen. De reeds eerder genoemde Vlaming van Moerbeek bouwde in 1582 te Alkmaar Walmolen de eerste windolieraolen in Noord-Holland; in Friesland waren er in 1566 al drie'. - het was een standerdmolen. De rollende, verticaal staande molenstenen, de zgn. kantstenen werden door Cornells Cornelisz van Uytgeest in 1597 uitgevonden en de toepassing ervan in de industriemolens bleek heel belangrijk te zijn. De eerste windpapiermolen werd in 1586 door Jan Jacobsz. du Bois aan het Zeglis te Alkmaar opgericht. De uitvinder van de kantstenen, Cornells Cornelisz. van Uytgeest, heeft nog een belangrijke vinding op zijn naam gebracht. In 1593 verkreeg hij van de Staten van Holland octrooi op zijn uitvinding om met behulp van een windmolen hout te zagen. Zijn primitieve houtzaagmolen werd rond 1600 door Zaanse molenmakers verbeterd tot het later veel voorkomende type PALTROKMOLEN. Vooral in de Zaanstreek kwam het houtzagen door windkracht tot zeer grote bloei. In 1604 liet Dirik Sybrandtz te Zaandam de eerste achtkant bovenkruier- zaagmolen bouwen, "De Grauwe Beer". Deze molen was eerst met 4, later met 8 zaagramen uitgerust. De houtzaagmolen bracht ongekende besparing van tijd en kosten; voordien moest men immers alle hout met de hand zagen'. In de Zaanstreek was ten gevolge van versterkte privileges grote vrijheid van handelen mogelijk.

12 - 8 - Bovendien gaf het het vlakke land een onbelemmerde windstroming en kon de Zaan met de vele aansluitende sloten en vaarten uitstekend dienen voor aanvoer en afvoer van allerlei produkten. Allemaal factoren, die bijdroegen tot de grote ontwikkeling van de industriemolens in de Zaanstreek. rs**- Paltrokhoutzaagmolen Een molentype dat in die tijd en nu nog veel in de Zaanstreek voorkomt zijn de petmolens. Het is een klein molentje dat gebruikt werd om water uit putten te pompen. Daar de Zaankanter putten een moeilijk woord vond, sprak men van pet ten. Men noemde die molens dus petmolens, welke naam nog voortleeft bij de tegenwoordige weidemolentjes, Het water dat de petraolen oppompte was veelal bestemd voor een industriemolen. Dit is ook de reden, dat men de petmolens vaak in de nabijheid van industriemolens aantrof. Tegenwoordig gebruikt men dit molentype nogal eens bij een onderbemaling. Petmolen (of aanbrengertje) (model van de firma C. Rem, Wormer) Qe toepassing van de tonmolen, en vooral later in 1634 van de vijzel, maakte het mogelijk de lager gelegen en diepere plassen leeg te maken.

13 - 9 - Met behulp van grote aantallen windmolens werden in de 17e eeuw de grote meren in Noord-Holland leeggemalen, zoals de Purmer, de Beemster en Schermer. In de noordelijke provincies, vooral in Friesland en in de kop van Overijssel, beschikten veel boeren voor de bemaling van hun landerijen over een TJASKER. Dit nu bijna verdwenen molentype bestaat eigenlijk alleen maar uit een stel wieken en een as met daaraan een tonmolen. Ook het invoeren van ijzeren in plaats van houten onderdelen in de molenbouw, zoals de molen assen, roeden, schepraderen en vijzels en de uitvinding en toepassing van nieuwe wiekvormen en wiekverbeteringen, zorgden voor een grotere capaciteit en daardoor groter profijt van de windmolen. Tjasker De uitvinding van de stoommachine en de toepassing ervan in de tweede helft van de 18e eeuw was het begin van de strijd, die in het nadeel van de windmolen zou gaan uitvallen. In 1787 ging een stoomgemaal in de polder Blijdorp bij Rotterdam met veel succes aan het werk, ten koste echter van de poldermolens. Ruime toepassing vonden de mechanische werktuigen op den duur ook in de koren- en industriemolens; de mulder was niet meer afhankelijk_van_de wind. Het gevolg was een groot verlies aan molens in het Nederlandse landschap, dat helaas tot op heden doorwerkt NIEUWE BESTEMMING OUDE WINDMOLENS? Voor het behoud van de in Nederland nog aanwezige oude windmolens wordt veel gedaan door de "Vereeniging De Hollandsche Molen".

14 De "Vereeniging De Hollandsche Molen" tracht samen met de moleneigenaren, zowel particulieren als overheid, een nieuwe economisch verantwoorde bestemming te vinden voor het restant oude windmolens in Nederland. Men zou kunnen overwegen de oude windmolens te gaan gebruiken bij het opvoeren van water in bijvoorbeeld natuurterreinen. Staat er een oude windmolen in de nabijheid van een natuurterrein of recreatieobject waar een verhoogde waterstand gewenst is, dan moet men zeker de mogelijkheid onderzoeken om hiervoor de windmolen te gaan gebruiken. Een andere mogelijkheid ligt in de verplaatsing van een oude windmolen naar een recreatieobject of natuurterrein waar een verhoogde waterstand gewenst is. Komt een windmolen bijvoorbeeld in de verdrukking door de uitbreiding van een stad of dorp dan zou men kunnen overwegen zo'n molen te verplaatsen. Deze mogelijkheid zal zich echter in de toekomst niet of nauwelijks voor doen. Men is de molen gaan zien als een landschapsverfraaiend element. Bij het vaststellen van bestemmingsplannen is men met dit gegeven dan ook rekening gaan houden. Als gevolg van de energiecrisis heeft men de laatste tijd nogal wat onderzoek gedaan naar de mogelijkheid, om de oude windmolens te gaan gebruiken voor de opwekking van elektriciteit (Stichting Elektriciteitsopwekking door Windmolens). Hieruit is gebleken dat elektriciteitsopwekking door oude windmolens technisch gezien een zeer zware opgave is. Een ander punt is dat men vooral binnenin de molen nogal wat wijzigingen moet aanbrengen. Komt men in een molen die nog in zijn oude staat is, dan proeft de bezoeker- zowel letterlijk als figuurlijk- hier de sfeer van het oude molenaarsambacht. Brengt men nu wijzigingen aan door plaatsing van bijvoorbeeld accu's dynamo's etc. dan zal dit zeker ten koste gaan van die sfeer. Een bezoek aan zo'n molen wordt veel minder aantrekkelijk als voorheen. Dit in overweging nemend en de technische problemen (verliezen bij het opslaan van de elektrische energie, gasontwikkeling in de accu's etc.) die meh erbi.i ondervindt, maken de oude windmolens mijns inziens ongeschikt voor de opwekking van elektriciteit.

15 Ik heb dit punt aangehaald, omdat men zou kunnen overwegen de elektriciteit, opgewekt door een oude windmolen, te gaan gebruiken om een elektro-pomp, opgesteld bij een natuurterrein of recreatieobject, te voeden. Samenvattend kunnen we zeggen, dat de mogelijkheid om de oude windmolens te gebruiken voor het in de inleiding gestelde doel niet groot is. Spreken we in het vervolg in dit verslag over een windmolen dan bedoelen we hiermee de kleinere modellen, zoals de weidemolentjes en de tjaskers. Deze modellen worden nog steeds gemaakt, zijn gemakkelijk ergens te plaatsen en landschappelijk toch ook wel aantrekkelijk. Modern weidemolentje:(model van de Molenbc Bosman N.V., Piershil)

16 WIND Iedere luchtbeweging ten opzichte van het aardoppervlak heet wind. De oorzaak van het bestaan van wind is gelegen in luchtdrukverschillen, die op hun beurt weer ontstaan als gevolg van zon- instraling in kombinatie met verschillen in oppervlakte eigenschappen (b.v. reflektiegraad) In veel gevallen speelt ook de rotatie' van de aardbol (corioliskracht) een belangrijke rol. De wind wordt niet uitsluitend bepaald door een getalwaarde zoals bijv. de temperatuur, maar door een getalwaarde, de windsnelheid en de windrichting WINDSNELHEID De windsnelheid is het gevolg van de beweging van luchtdeeltjes. Deze wordt als atmosferisch verschijnsel in de eerste plaats bepaald door de meteorologische verhoudingen en in de tweede plaats door regionale en plaatselijke omstandigheden. De windsnelheid kan in verschillende eenheden worden uitgedrukt. We noemen: meters per seconde, kilometers per uur (weinig gebruikt) en knopen, veelal afgekort als kt;s van het Engelse woord knots. Een knoop is een zeemijl per uur en komt in getalwaarde vrijwel overeen met de windsnelheid in halve meters per seconde. Zo is 3 m/sec. gelijk aan 6 kts, Behalve met behulp van deze eenheden kan men de windsnelheid ook aangeven in de zgn. Beaufortschaal. Deze is oorspronkelijk ontworpen voor het schatten van de wind op zee. Men spreekt bij het gebruik van deze schaal van windkracht. De Beaufortschaal wordt in Nederland o.a. gebruikt in de berichten van de Wind- en Stormwaarschuwingsdienst. Tabel I geeft het verband tussen de windsnelheid in meters per seconde, kilometers per uur en de windkracht in schaaldelen Beaufort. Bovendien is de omschrijving toegevoegd die in Nederland voor de verschillende windkrachten wordt gebruikt.

17 TABEL I. Intern, s chaal Beaufortschaal Benaming Grenzen Gemidd. 0 stil 0-0,5 1 flauw en stil 0,6-1,7 4 2 flauwe koelte 1,8-3,3 9 3 lichte koelte 3,4-5, matige koelte. 5,3-7, frisse bries 7,5-9, stijve bries 9,9-12, harde wind 12,5-15, stormachtig 15,3-18, storm 18,3-21, zware storm 21,6-25, zeer zw. storm 25,2-29, orkaan >29 >104 N.n. Windsnelheid geme ten op 6 meter hoc gte boven vlak terrein. H Metingen van de windsnelheid De windsnelheid wordt gemeten met een anemometer (fig 1.) Deze bestaat uit een molentje met 4 holle halve bollen, die om een verticale as in een horizontale vlak draaien. De holle kanten ondervinden een grotere druk dan de bolle kanten, waardoor het molentje gaat draaien. Uit het aantal omwentelingen per seconde is na ijking de windsnelheid te meten. ( l_""n De meting van de windsnelheid in Nederland is in handen van het Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, De Bilt (K.N.M.I.). ) Fig. 1, De plaatsen waar metingen worden verricht liggen over het gehele land verspreid. Een aantal plaatsen zijn: Schiphol,

18 De Bilt, Lelystad-Haven, Beek(L). Heeft men nu voor een onderzoek windsnelheidsgegevens nodig, dan kan men deze ten alle tijde opvragen bij het K.N.M.I. Men is bijvoorbeeld met een onderzoek bezig, naar het mogelijk gebruik van windmolens in de maand oktober in het oostelijk deel van Flevoland. Voor dit onderzoek is het van belang dat je een overzicht van de windsnelheden hebt van een aantal voorgaande jaren in de maand oktober. okt-b.r Aan de hand van fig. 2 kan men zien, dat de windsnelheidsgegevens van Schiphol het meest representatief voor het oostelijk deel van Flevoland zullen zijn en niet zoals men misschien wel zou verwachten Lelystad- Haven. " _3_ Hl'pHoL. - lysr/to - f//,ve// ZZZ] 0o TEXJ/c- et.ee I F/ V0l*rio. Fig Windsnelheidsduurkromme en windsnelheidshistogram Heeft men de gevraagde gerevens voor het K.N.M.I., De Bilt binnen (BIJLAGE A), dan kan men er he: volgende meedoen: - het maken van een frekwjntieverdeling van de gemiddelde windsnelheid (BIJLAGE B); - een windsnelheidsduurkromme tekenen, met gegevens verkregen uit de frekwentieverdeling BIJLAGE C).

19 een windsnelheidshistogram tekenen, ook weer met uit de zojuist genoemde frekwentieverdeling (BIJLAGE D). Over de totstandkomihg van de windsnelheidsduurkromme het volgende. Uit de frekwentleverdeling (BIJLAGE B) kunnen we halen, dat 8,4% van de tijd van het jaar (100% = 1 jaar) de windsnelheid kleiner is dan 2 m/sec. Door nu, 8,4% van de 100% af te trekken vinden we het percentage dat _ de windsnelheid gelijk of groter is dan 2 m/sec. (v^-2 m/sec; 91,6%) We kunnen dit voor meerdere windsnelheden doen (b.v. v//3, vff 4 etc.). Door de gevonden percentages in een grafiek af te zetten en de nu verkregen punten met elkaar te verbinden, krijgen we een windsnelheidsduurkromme. Naast de windsnelheidsduurkromme van Lelystad-Haven is er in BIJLAGE C ook een getekend voor De Bilt. Uit windsnelheidsduurkromme voor De Bilt kunnen we de volgende gegevens halen: 80% van de tijd is v(windsnelheid)_*3 m/sec; 60% van de tijd is v^4 m/sec; * dus = 20% van de tijd is 3 m/sec. ^v\4 m/sec. Deze interpretatie leidt via het bijvermelde tabelletje (BIJLAGE D) tot een bruikbaar windsnelheidshistogram van het weerstation De Bilt. Op de zelfde wijze is het windsnelheidshistogram van Lelystad-Haven t o t s t andgekomen. De windsnelheidsduurkromme en het windsnelheidshistogram worden nogal veel gebruikt bij de vergelijking van de verdeling van de gemiddelde windsnelheid van verschillende plaatsen in Nederland (BIJ LAGEN C en D). De windsnelheidsduurkromme, zoals die in BIJLAGE C grafisch is weergegeven, geldt voor een periode van een jaar. Een windsnelheidsduurkromme zou ook voor een kortere periode b.v. een maand of een seizoen, opgesteld kunnen worden. In dat geval moet een registratie van de gemiddelde windsnelheid gedurende een en dezelfde periode (b.v. de maand januari of de winter) over + 15 jaar beschikbaar zijn. «\ kleiner aan. ^ gelijk of groter dan.

20 Zulke verfijningen hebben het voordeel dat op die manier seizoensinvloeden achterhaald kunnen worden. Het nadeel is echter dat, naarmate de periode waarop de windsnelheidsduurkromme betrekking heeft kleiner wordt het aantal jaren, waarover informatie beschikbaar moet zijn, groter wordt. Dit geldt ook voor het windsnelheidshistogram. Het nut van het maken van het maken van een windsnelheidsduurkromme en/of een windsnelheidshistogram zal later in dit verslag (o.a. in hoofdstuk 6) duidelijk worden Relatie hoogte ten opzichte van het aardoppervlak- windsnelheid Er blijkt een relatie te bestaan, tussen de hoogte ten opzichte van het aardoppervlak en de windsnelheid. In BIJLAGE E is deze relatie hoogte-.windsnelheid in een grafiek uitgezet, Vanuit deze grafiek is onderstaande tabel afgeleid. TABEL II Relatie hoogte t.o.v. het aardoppervlak en windsnelheid hoogte t.o.v. het aardoppervlak in meters mate van stijging windsnelheid met de hoogte 0-5 sterke stijging 5-25 matige stijging 725 geen stijging N.B.: De relatie hier aangeduid geldt voor een vlak terrein. Een inzicht te hebben in de relatie hoogte- windsnelheid kan van belang zijn bij de keuze van de hoogte van de te gebruiken installatie (windmolen, windgenerator); om het in de inleiding gestelde doel te kunnen verwezenlijken WINDRICHTING "De windrichting is steeds de richting waaruit de wind waait. Bij westenwind komt de lucht uit het westen en beweegt dus naar het oosten.

21 Wil men meer weten over de verdeling van de windrichting in een periode (maand, seizoen, jaar.), dan kan men hiervoor ook terecht bij het K.N.M.I. (BIJLAGE F). Dat het vaak toch wel belangrijk is dat men enig inzicht heeft in de verdeling van de windrichting in een periode ( maand, etc.), blijkt uit het hierna volgende voorbeeld. Er is een gebied waar men water wil gaan opvoeren met een aantal weidemolentjes. Deze molentjes moeten vooral in de maand oktober een grote hoeveelheid water leveren. Aan de westzijde van de plaats waar de molentjes mogelijk opgesteld worden ligt een stukje bos. Dit stukje bos zal bij een westenwind de functie van een windscherm hebben voor de molentjes. Blijkt nu uit gegevens _at we in de maand oktober in het gebied een overheersende westelijke windrichting hebben, dan kan men de plaatsing van de molentjes wel vergeten. Ze krijgen dan te weinig wind en leveren hierdoor te weinig water. Komt de wind hoofdzakelijk uit een andere richting dan het westen, dan wil dit nog niet zeggen dat men de molentjes dan wel kan plaatsen. Men moet dan nog rekening houden met factoren als: opvoerhoogte, gevraagde hoeveelheid water etc. Hierop wordt in dit verslag nog nader teruggekoraen. 3. ENERGIE In dit hoofdstuk is een poging gedaan een relatie te leggen tussen de beschikbare, door een windmolen geleverde energie en de energiebehoefte van een wateropvoerwerktuig THEORETISCHE INLEIDING M.B.T. WINDENERGIE

22 De in de wind aanwezige energie wordt bepaald door de windsnelheid. Het is echter niet mogelijk om alle in de wind aanwezige energie aan de wieken van een molen af te geven, omdat de snelheid van de wind niet tot 0 gereduceerd kan worden; de hoeveelheid lucht die het wiekoppervlak passeert moet ook afgevoerd worden. Uitaanvaardbare theoretische afleidingen is bekend, dat de door de wind te leveren energie evenredig is met de derde macht van de windsnelheid. Hierover in subpar meer. Zoals reeds in par is gesteld, is de windsnelheid het gevolg van de beweging van luchtdeeltjes. Als in de luchtstroming een wiekenstel staat opgesteld (fig. 3), dan bewegen de luchtdeeltjes zich op enige afstand voor het wiekenstel met een snelheid van v m/sec. Direct v66r en achter het wiekenstel zijn de windsnelheden gelijk (v.m/sec); op enige afstand achter het wiekenstel is de windsnelheid: v_ m/sec. stroombuis v v 1 Vj v 2 fig. 3 wiekenstel Het is mogelijk om langs theoretische weg te bepalen hoe groot de verhouding v : v moet zijn, om een zo groot mogelijke hoeveelheid ai energie aan de wind te onttrekken. Het blijkt dan, dat deze verhouding gelijk is aan: v : v = 1 : 3. ai De windsnelheid op enige afstand v66r het wiekenstel is dus driemaal zo groot als die op enige afstand daarachter. Uit onderzoekingen is gebleken, dat deze wiskundig afgeleide verhouding v = _1 v, met de werkelijkheid zeer goed in overeensteraming is * 3 (HAVINGA, 1934) Arbeidsvermogen van beweging

23 De in beweging zijnde luchtdeeltjes hebben een bepaalde snelheid en beantwoorden in deze toestand aan de wetten van de mechanica. Het arbeidsvermogen van beweging wordt voorgesteld door de formule: 1 2 A = J m v, waarin_m de massa en v de snelheid voorstelt Theoretisch te benutten energie van door de wind geleverde arbeid. 2 3 De energie, die volgens de formule A_=_J_m_v =_0 i 06_v J5g_m/sec i alle in de luchtstroom aanwezige arbeid aangeeft, wordt na theoretische afleiding voor de maximum te benutten energie voorgesteld door de formule: 3 A = 0,04 v kg m/sec. per m2 stroombuisoppervlak (fig 3.). N.B.: De luchtdeeltjes bewegen zich in de stroombuis (zie fig. 3) voort met een snelheid v m/sec. 3 Per seconde wordt door de buis verplaatst v.m bij een doorsnede van 1 m2. S.g lucht bij 0 C en 1 atmosfeer = 1,226 kg/m3. 2 Versnelling zwaartekracht (g) = 9,81 m/sec.. Om de massa (m) te vinden moet m3 v gedeeld worden door g, zodat voor de door wind per seconde en per m2 opp. te leveren arbeid bij een snelheid van v m/sec. gevonden wordt: L,226i 2 3 A = \ l,226v 9,81 = V _f_0 i 06_y kg_m/sec i Ter plaatse waar de windsnelheid v^ is, blijkt de stroombuis kleiner te zijn dan in het vlak van de wieken (fig. 3.). Als de wiekdiameter wordt voorgesteld door_d z dan is het oppervlak F_ van de stroombuis ter 1 2 plaatse waar de windsnelheid v is: F = 2/3 "IT* D. (2/3 is een uit er- 4 varing afgeleide waarde, HAVINGA 1934). De arbeid, die aan een wiekenstel met een middellijn van_d_meter bij een windsnelheid van v m/sec. kan worden afgegeven, kan uitgedrukt worden in de formule: A _ 0,04 v 3 2/3 IT D 2. 4 Voor D moet de werkzame diameter worden ingezet. Als in het midden van het wiekenstel b.v. 1/5 gedeelte van de diameter niet bijdraagt tot de energievorming, dan resteert voor de werkzame diameter: (5) 2 '_ (l) 2 = 24 = 0,96 D. (5) (5) 25

24 -19- Deze factoren gelden dus ook voor de berekening van het werkzamewiek- _«2 TT_ D en TT oggervlak F, aangezien F = "JJ_ D en Tf constant is Theoretisch beschikbare energie in PK per m2 werkzaam wiekoppervlak De formule A - 1/27 v 2/3 TT D 4 gaat over in: N* = 0,00026 v 3, D 2 PK 2 2 2~~ F =TT D ; D =4_F;D = 4 F = 1,27 F. 4 3 IT 3,4 _,_ = 0,00033 v. F PK per m2 werkzaam wiekoppervlak. th 3.2. PRAKTISCHE BESCHIKBARE ENERGIE. De theoretisch beschikbare energie kan niet voor 100% in nuttige arbeid worden omgezet. Er zullen zeker verliezen gaan optreden Verliezen De optredende verliezen zijn het gevolg van: a. luchtwrijving en luchtwerveling, welke afhankelijk zijn van het wiekprofiel en de wiekconstructie van de molen. Het aerodynamisch rendement (?ae) ligt tussen 40% en 85%. Cl = rendement) b. lagerwrijving, welke afhankelijk is van de lagerconstructie, lagerbelasting en smering van het mechanische deel van de molen. Het mechanisch rendement {J mech) ligt tussen 90% en 95%. N = vermogen th = theoretisch N. - theoretisch vermogen th

25 c. het rendement van een wateropvoerwerktuig, indien windenergie benut moet worden voor bemaling c.q. bevloeiing. Het mechanisch rendement van het opvoerwerktuig ligt tussen 50% en 85%. De punten a en b hebben betrekking op de verliezen en het rendement van de molen. Punt c heeft betrekking op een vijzel c.q. pomp Totaal rendement van de molen Het totaal rendement van de molen is het produkt van J De uiterte grenzen daarvan zijn: - minimum 0,4 (40%) x 0,9 (90%) = 0,36 (36%) - maximum 0,85 (85%) x 0,95 (95%) - 0,81 (81%). ae x^mech. Afgerond:3 totaal (totaal rendement) = 0,35 tot 0,8 max. Bij 100% totaal rendement van de molen isy totaal = 1 De theoretisch beschikbare energie die kan worden verkregen bij windsnelheden van 4 tot 10 m/sec. en bij een werkzaam wiekoppervlak van 10 m2 is berekend in tabel III. Het maximum voor N. blijkt dan te zijn: 3,3 PK. th

26 TABEL III uitkomsten voor F = 10 m2 v m/sec. N th 4 0,21 4,5 0,3 5 0,41 5,5 0,55 6 0,71 6,5 0,9 7 1,13 7,5 1,39 8 1,69 8,5 2,03 9 2,41 9,5 2, ,3 Molen bij: 1 tot. = J ae x 2 mech. 1 N = 0,00033 V F PK per m2 werkzaamwiekopp. F _ werkzaamwiekopp Effectief beschikbare energie N totaal x N PK eff / th N = effectief vermogen N eff " (0,35->0,8) x 3,3 _ (l,16-»2,64) PK per 10 m2 werkzaamwiekopp.

27 TABEL IV N th = 3,3 pk N eff? tot. x N th Uitkomsten voor F = 10 m2 en v = 10 m/sec. J totaal PK 0,35) 1,16 0,375) 1,24 0,4) 1,32 0,425) 1,4 0,45) 1,48 0,475) 1,56 0,5) 1,65 0,525)x 3,3 1,73 0,55) 1,82 0,575) 1,9 0,6) 1,98 0,625) 2,06 0,65) 2,14 0,675) 2,23 0,7) 2,71 0,725) 2,39 0,75) 2,48 0,775) 2,56 0,8) 2, HET WATEROPVOERWERKTUIG In tegenstelling tot het vermelde t.a.v. de windsnelheid, is de opbrengst van een wateropvoerwerktuig niet evenredig met de derde macht, maar bij benadering rechtevenredig met de windsnelheid. De opbrengst is nl. vrijwel evenredig met het toerental, dat op zijn beurt praktisch evenredig is met de windsnelheid. Het vereiste vermogen neemt toe bij opvoering van het toerental; de bereikbare opvoerhoogte en de uitstroomsnelheid worden daarbij ook groter. De opbrengst bij een bepaalde opvoerhoogte en toerental moet aan de molen worden aangepast.

28 Het theoretisch benodigd vermogen kan worden geformuleerd als volgt: N th _ Q x H N - 2,5 pk th Q = liters per uur = N. x 270 = m3/uur H = opvoerhoogte in meters th H Voor de uitkomsten van de opbrengsten in m3/per uur bij N, = 2,5 PK th en opvoerhoogte van 0,5 tot 10 meter zij verwezen naar tabel V. Zoals reeds eerder is vermeld heeft een opvoerwerktuig ook zijn verliezen. De PK's die de molen uiteindelijk aflevert zullen niet voor de voile 100% worden gebruikt voor het verplaatsen van water. Geeft een molen bijvoorbeeld 2,5 PK aan de as van een vijzel c.q. pomp, met een rendement van 80%, dan zal uiteindelijk 2 PK over blijven voor het verplaatsen van water, v.b.: Geldt voor een wateropvoerwerktuig (vijzel c.q. pompgedeelte) N tot. x N, eff th. De uiterste grenzen van 1 tot. zijn 0,5 >0,85. Bij J tot. = 1 geeft N TABEL VI : 2,5 PK van de pomp. 7 totaal PK 0,5) 1,25 0,525) 1,31 0,55) 1,37 0,575) 1,44 0,6) 1,50 0,625) 1,56 0,65) 1,62 0,675 x 2,5 1,69 (N, POMP) th 0,7) 1,75 0,725) 1,81 0,75) 1,88 0,775) 1,94 0,8) 2,- 0,825) 2,06 0,85) 2,12

29 TABEL V RELATIE OPVOERHOOGTE,DEBIET BIJ N th = 2,5 PK. H = opvoerhoogte H in meter Q in m3/uur 0, , , , , , , , , , TOELICHTING EN GEBRUIK VAN DE GRAFIEKEN Aan de hand van het voorgaande hier behandelt en gegevens verkregen uit de BIJLAGEN G en H zijn er een drietal grafieken getekend (BIJLAGEN, I, J en K). Bij het gebruik van deze grafieken moet men er wel rekening mee houden dat het hier om een voorbeeld gaat. Er is bijvoorbeeld voor de molen een 3 totaal van 0,675 aangehouden. Heeft men een molen in een redelijk goede staat dan is, zo is uit praktijkervaringen gebleken, de waarde? tot. = 0,675 voor de molen, een aanvaardbare maat. Een. andere aanname is het gebruik van een vijzel bij een opvoerhoogte tot 3 meter en bij grotere opvoerhoogtes een centrifugaalpomp.

30 In de praktijk worden ook wel centrifugaalpompen gebruikt bij opvoerhoogtes, kleiner dan 3 meter. Er is zelfs een duidelijke tendens gaande in die richting. Nu twee voorbeelden over de wijze waarop, men zo'n grafiek kan gebruiken. - Er is een gebied, waarin in de maand juli 20 m3/uur water zal moeten worden gepompt om de waterstand op een gewenste hoogte te kunnen houden De opvoerhoogte is 3 meter. De gemiddelde windsnelheid ligt rond de 6 m/sec. in die maand. Met deze gegevens ter hand kan men in BIJLAGE K het werkzaam wiekoppervlak aflezen dat de molen zal moeten hebben om aan de gestelde eisen te kunnen voldoen. Gebruikt men vijzel als opvoerwerktuig dan zal het werkzaam wiekoppervlak ongeveer 6,5 m2 moeten bedragen. Bij het gebruik van een centrifugaalpomp 7 m2. - Men heeft ergens een windmolen liggen en wil nu wel eens weten wat men er mee zou kunnen doen. Het werkzame wiekoppervlak van deze molen is 8 m2. Uit BIJLAGE K kan men nu allerlei gegevens halen over opvoerhoogtes, Q m3/uur en N' 's in PK per 8 m2 werkzaam wiekopp. bij verschillende gemiddelde windsnelheden. Bij een windsnelheid van 7 m/sec. zal het molentje, dat een vijzel aandrijft, 28,5 m3/uur water geven bij een opvoerhoogte van drie meter. Bij de aanschaf van een windmolen kan men de uitkomsten verkregen uit een BIJLAGE als K beschouwen als een goede ruggesteun bij de keuze van een model. Wil men in een natuurterrein een bepaald model windmolen hebben, dan kan men door gebruikmaking van de grafieken het aantal te plaatsen modellen te weten komen als de eisen van opvoerhoogte, benodigd aantal Q m3/uur vast staan. Dit is mogelijk omdat men van het te plaatsen model het werkzaam wiekoppervlak kan uitrekenen. Daf men ook hier een inzicht zal moeten hebben in de verdeling van de gemiddelde windsnelheid, spreekt voor zich.

31 INVENTARISATIE WINDMOLEN Dit hoofdstuk geeft een vergelijkend overzicht van windmolens, die commercieel nog verkrijgbaar zijn in Nederland. Er zijn in Nederland een drietal bedrijven, die nog regelmatig windmolens fabriceren. De drie bedrijven zijn: - Molenbouw-Bosman N.V. Phiershil, Zuid-Holland tel Fa. Gebr. Bakker IJlst, Friesland tel Firma. C. Rem Wormen, Noord-Holland tel Met het noemen van deze drie bedrijven wil ik niet zeggen dat er geen andere mogelijkheden zijn om aan windmolens te komen. Er zijn in Nederland zeker bedrijven (timmerbedrijven, staalconstructiebedrijven) te vinden die, als men er met een (eigen) ontwerp van een molen komt, het kunnen maken. Zo'n molen zal dan hoger in prijs liggen, dan de molens die in "serie" gemaakt worden bij eerder genoemde drie bedrijven. Een andere mogelijkheid is dat men windmolens, die in het buitenland gangbaar zijn, naar Nederland haalt. Hierover in 4.4. meer MOLENBOUW-BOSMAN N.V. Dit bedrijf is het grootste en meest vooraanstaande in Nederland op het gebied van de windmolens. De"firma Bosman levert een type molen, met de volgende leverings-

32 mogelijkheden: - met een vier meter hoge toren (normaal model). - " " drie - " " zeven ' - molen is geverfd. - molen is gegalvaniseerd. In tabel VII is een overzicht gegeven van de aanschafprijzen van een Bosman windmolen in de verschillende leveringsmogelijkheden. TABEL VII PRIJS, EXCL. B.T.W. torenhoogte geverfd gegalvaniseerd 3 meter 4 7 / 4890, , ,- / 5470, , ,- N.B. de prijzen gelden voor windmolens in standaarduitvoering. De prijsopgave dateert van In grafiek I en tabel VIII is de relatie opvoerhoogte windsnelheid, debiet per tijdseenheid weergegegeven, geldend voor een Bosman windmolen met een 7 meter hoge toren. In grafiek I en tabel VIII neemt men aan dat de molen een maximum opvoerhoogte van twee meter heeft. TABEL VIII In de praktijk blijkt dat het maximum rond de 1.50 m ligt. windsne lh. Vm/sec. H Q 0,5m H Q 1,-m H Q 1,50m H 4,- 0,7 _ _ 4,5 1,0 0,4 5 1, ,44 _ Q 2,-m 6-7 1,85 1,5 1, 0, ," 1, ,1 10 2,1 2, 1,9 1,7

33 GRAFIEK I 1.00 m * _ I O T-O too \DOO l5-_ "iooo -»- Q lit trs/mir Alternatieven op de standaarduitvoering wind. Het grootste nadeel van de windmolen is de afhankelijkheid van de Er zullen perioden zijn dat aan- of afvoer van water gewenst is, maar door een tekort aan wind (V /4 m/sec.) of een te krachtige wind w x (V ^10 m/sec.) geen gebruik kan maken van de molen. W' De firma Bosman levert naast de molens in standaarduitvoering ook molens met alternatieve mogelijkheden om de molenpomp te drijven. De alternatieve mogelijkheden zijn: - Koppeling geschikt om de molenpomp te drijven met tractor via aftakas of riemoverbrenging.

34 Koppeling geschikt om de molenpomp te laten werken met behulp van een in de molen te monteren verbrandingsmotor. - Koppeling voorzien van aangeflensde electromotor (2j pk) welke de pomp drijft bij wateroverlast of- tekort in zojuist geschetste perioden. Staat men in de toekomst voor de keuze, wel of geen windmolens te gebruiken in een gebied dan is zeker het aan te bevelen om aan de hier geschetste alternatieve mogelijkheden aandacht te besteden Fa. GEBR. BARKER De firma Bakker levert twee modellen. Het eerste model, de windmolen no. 7, kan gebruikt worden in gebieden met een grootte van 5-6 ha. bij een opvoerhoogte van cm. Het tweede model, de windmolen no. 9, is geschikt voor gebieden met een grootte van 8-10 ha. bij opvoerhoogte van cm. De prijs van de windmolen no. 7 is / 2400,-- excl. B.T.W. De prijs van het andere model, de windmolen no. 9, is / 2700, excl. B.T.W. De molens van de firma Bakker liggen wat lager in prijs als die van de firma's Bosman en Rem (prijs + / 4000,- excl. B.T.W.) De oorzaak ligt er in de materiaal keuze van de onderbouw en het opvoerwerktuig. Bij de firma's Bosman en Rem is de onderbouw (fundering) uitgevoerd in beton. De firma Bakker heeft een houten onderbouw. Ook het wateropvoerwerktuig (centrifigaalpomp dat de firma Bakker gebruikt, is van andere kwaliteit. als dat van de beide andere firma's. Model no. 7 (windmolen van de Fa. Bakker)

35 FIRMA C. REM De firma C. Rem is een klein timmermansbedrijfje in Wormen. Ze maken een type windmolen en wel de verbeterde weidewatermolen (petmolen of aanbrengertje). Het molentje heeft een houten bovenbouw en een betonnen onderkast (- bouw). Het kan gebruikt worden in gebieden met een grootte van 4-6 ha. bij een opvoerhoogte van cm ( maximum opvoerhoogte 1 meter). De prijs van het molentje ligt rond de / 4000, excl. B.T.W. Een plus punt van dit molentje is dat het landschappelijk gezien aantrekkelijker is dan de molens van de firma Bosman en Bakker WINDMOLENS UIT HET BUITENLAND Landen waar ook veel windmolens voorkomen zijn o.a.: Australia, Thailand, Spanje (Majorca) en India. De molens die men in die landen gebruikt zijn kwa constructie (wiekvorm en- constructie) afgestemd op de ter plaatse voorkomende verdeling van de gemiddelde windsnelheid. De verdeling van de gemiddelde windsnelheid kan per land (ook in het land zelf) nogal eens sterke verschillen vertonen. Dit is ook een reden dat molens uit het buitenland in Nederland niet veel worden en zullen worden toegepast, omdat ze door hun constructie voor Nederland niet geschikt zijn. 5. KOSTENVERGELIJKING Willen we in een gebied overgaan tot het opvoeren van water, dan zullen we eerst een kostenvergelijking moeten opstellen voor de verschi LI ende methoden van wateropvoer.

36 In dit hoofdstuk zijn twee kostenvergelijkingen opgesteld voor twee gefingeerde gebieden. De methoden van wateropvoer die hier met elkaar vergeleken zullen worden zijn de volgende: - met windmolens. - met een dieselmotorpomp. - met een elektro-pomp EERSTE VERGELIJKING We hebben van het gebied de volgende gegevens: - gem. opvoerhoogte 1.50 m. " windsnelheid 5 m/sec. op zeven meter hoogte gemeten. - op te voeren hoeveelheid water (debiet) m3. - beschikbare tijd 40 etmalen. - opp. gebied 100 ha. - de plaats waar het (de) opvoerwerktuig(en) opgesteld kan (kunnen) worden ligt op meter van de openbare weg en verschillende nutsleidingen Windmolens Voor het opvoeren van het water in het gefingeerde gebied met windmolens, maken we gebruik van het type van de firma Bosman met de 7 meter hoge toren. De gemiddelde opbrengst van deze molen is 0,44 m3/min. bij een gemiddelde windsnelheid van 5 m/sec. (TABEL VIII) en een opvoerhoogte van 1.50 m. Berekening: - 40 x 24 x 60 x 0,44 = m3 per molen in de periode van 40 dagen. - Benodigd = ca 16 molens van het zojuist genoemde type i) Ingeval met een buffervoorraad kan worden gewerkt kan dit aantal worden teruggebracht.

37 Prijs per molen, incl. plaatsen bedraagt / 7045,- Investering 16 x / 7045 = / ,-. Afschrijving +.15 jaar. Restwaarde = 0 Afschrijving f ,-. = / 7574,- 15 Rente gem. 5% van / = ,- Onderhoud + reparatie +15% van / ,- = ,- Jaarkosten 16 windmolens 5.1.2, Dieselmotorpomp We gebruiken de volgende dieselpomp: - de Bernard dieselmotorpomp W 44 - SA 200, een pomp van 40 pk met een debiet van 425 m3/h bij 10 meter waterkolom. Bij het opmaken van de jaarkosten van een dieselmotorpomp gaat men meestal uit van ca draaiuren/per jaar. Een Bernard dieselmotorpomp, type W 44 - SA 200, is in staat in 1000 uur (+ 40 dagen) het gevraagde debiet van m3 water te leveren. Berekening: - Investering Afschrijving + 15 jaar Restwaarde = 0 / ,- Afschrijving / ,- = / 1334,- 15

38 Rente gem. 5% van / 20.OOO = / 1000,» Reperatie = , Brandstof, etc. Jaarkosten = , Elektro-pomp Willen we het totaal debiet van m3 water ook hier in draaiuren verplaatsen dan hebben we een elektro-pomp nodig van + 24 PK. Met 1 KW kan men ongeveer 24 m3/uur water opvoeren. Rekenen we het om tot een debiet van m3/uur water dan komen we tot een elektropomp van 18 KW = 24 PK. Berekening: - Investering 1 elektro-pomp a / ,- Afschrijving + 15 jaar Restwaarde = 0 _ 500 meter kabel a / 60,- m' (gelegd, afgeraonteerd etc.). Totaal kosten / ,- Afschrijving + 40 jaar. Restwaarde = 0 Afschrijving / 30.OOO,- 15 Rente gem. 5% van / ,- / 2000, , Kabel (afschrijving / ,-) = -40 Reperatie + onderhoud 800,- 750,- Stroom kosten (/ 0,15 per Kwh) = ,- Jaarkosten f 7750,_- _ Richtprijs verstrekt door het Provinciaal Elektriciteitsbedrijf Noord-Holland.

39 TWEEDE VERGELIJKING. Van het tweede gefingeerde gebied zijn er de volgende gegevens: - gem. opvoerhoogte 1.00 m. - " windsnelheid 5 m/sec. op zeven meter hoogte gemeten. - op te voeren hoeveelheid water (debiet) m3. - beschikbare tijd 40 etmalen. - opp. gebied 10 ha. - de plaats waar het (de) opvoerwerktuig(en) opgesteld kan (kunnen) worden ligt op + 50 meter van de openbare weg en verschillende nutsleidingen Windmolens Ook in dit gebied zullen we gebruik maken van het type windmolen van de firma Bosman met de 7 meter hoge toren. De gemiddelde opbrengst van deze molen is 1,00 m3/min. water bij een gemiddelde windsnelheid van 5 m/sec. en een opvoerhoogte van 1.00 meter (TABEL VIII). Berekening: - 40 x 24 x 1,00 x 60 = Benodigd = ca 1 molen. Prijs per molen, incl. plaatsen bedraagt / 7045,- Investering 1 x / 7045,- = / 7045,-. Afschrijving + 15 jaar. Restwaarde = 0. Afschrijving / 7045,- = / 470,- 15 Rente gem. 5% van / 7045, = - 325,25

40 Onderhoud + reperatie 15% van / 7045,- = , Dieselmotorpomp Ook hier gaan we weer van ca. 10O0 draaiuren/per jaar bij het opmaken van de jaarkosten van een dieselmotorpomp. We gaan over tot de aanschaf van de volgende dieselmotorpomp: - de Bernard dieselmotorpomp, type W KG 080, met een debiet van 70 m3/uur max. bij 20 meter waterkolom. (m.w.k.) Berekening: Investering / 4000,- Afschrijving + 15 jaar. Restwaarde = 0. Afschrijving / 4000,- 15 Rente gem. 5% van / 4000,- = / 267,- = - 200,- Reperatie = - 800,- Brandstof, etc. Jaarkosten = ,- / 2767, Elektro-pomp Met een elektro-pomp van 2,5 KW kunnen we het debiet van m3 water in het tijdsbestek van 40 dagen gemakkelijk verwerken. De keuze is gevallen op de Stork electrische verticaal dompelpomp

41 ' VRDA 21-8 van 2,5 KW, met een debiet van 54 m3/uur water bij 6 meter waterkolorn. Berekening: Investering / 4500,- Afschrijving + 15 jaar. Restwaarde 0. m 500 meter kabel a / 18,- m' (gelegd, afgemonteerd etc.). Totaal kosten / 9000,-. Afschrijving + 40 jaar. Restwaarde =0. - Afschrijving / 4500,- = / 300,- 15 Rente gem. 5% van / 4500,- = - 225,- Reperatie + onderhoud = - 600,- Kabel (afschrijving / 9000,-= / 225,-) =- 225,- 40 Stroomkosten / 0,15 per Kwh'' = - 375, CONCLUSIES Wanneer men water wil gaan opvoeren in een gebied, dan moet men het volgende eerst goed onder ogen zien. Het debiet mag beslist niet te groot zijn. Bij een te groot debiet worden de kosten die men maakt, bij het opvoeren van het water met windmolens, te groot in verhouding tot de kosten die men moet maken bij de andere methoden van wateropvoer. _ Prijsopgave van het Provinciaal Elektriciteitsbedrijf. Noord-Holland,