Turbulent waterturbines: duurzame energie opgewekt door een waterkolk

Hoe is Turbulent ontstaan?  

“Eigenlijk is Turbulent ontstaan uit mijn onderzoeksthesis. Ik bestudeerde hoe een draaikolk of vortex in de natuur ontstaat en hoe je er energie mee kan opwekken. Tijdens de Cleantech Challenge ontmoette ik huidig CEO Jasper Verreydt met wie ik in 2015 Turbulent oprichtte. Maar eigenlijk was ik met de theorie dus al langer bezig. 

Maar Turbulent is ook ontstaan uit mijn fascinatie voor water en rivieren. Ik vind het heerlijk om langs een rivier te wandelen en te kijken wat de stroming doet. Een draaikolk is bij wijze van spreken een stukje ‘natuurlijk design’. Ik vind het verschrikkelijk dat hele rivieren en ecosystemen vernietigd worden door ons huidig watermanagement met stuwen en dammen. Als een rivier stopt met stromen, gaat ze dood.  

Als ingenieur ben ik altijd op zoek naar nieuwe mogelijkheden van technologie, in mijn geval waterkrachttechnologie. En zo is de cirkel rond. Bij Turbulent ontwikkelen, testen en valideren wij onze waterturbines. Momenteel telt ons team 14 medewerkers. Voor de productie van onze turbines rekenen we op een netwerk van professionele partners in Vlaanderen.” 

Wat is jullie visie? 

“Onze waterturbines kunnen de planeet helpen redden door op een kostenefficiënte manier schone, betrouwbare elektriciteit te leveren. Bovendien zijn we ervan overtuigd dat we nieuwe mogelijkheden creëren voor geïsoleerde plattelandsgemeenschappen. Turbulent kan helpen bij de ontwikkeling van deze afgelegen gebieden en de lokale economie. Eigenlijk willen we mensen over de hele wereld, en in het bijzonder in moeilijk toegankelijke bieden, helpen om duurzame energie op te wekken.  

Wist je dat heel veel dorpen, ook in afgelegen regio’s, nu eenmaal aan het water liggen? Het is eigenlijk geen breinbreker om waterkracht hier als oplossing aan te bieden in de plaats van bijvoorbeeld een vervuilende dieselgenerator. Een waterkrachtcentrale met een kleine opslagcapaciteit om de pieken op te vangen is in een dorp zoals Long Busang in de jungle van Borneo de uitgelezen oplossing. Op zulke plaatsen waar er nog geen stroomnetwerk is, kunnen we de huizen rechtstreeks aan onze miniwaterkrachtcentrale koppelen. Met één turbine kunnen we veertig tot honderd gezinnen van stroom voorzien, al hangt het exacte aantal af van de hoeveelheid stroom die ze effectief nodig hebben. 

Voordeel van zo een kleine waterturbine is ook dat de energie voortdurend wordt opgewekt door de waterkolk en niet afhankelijk is van wisselende parameters zoals wind of zon. Er is dus minder opslag nodig door batterijen, waardoor je de onderhoudskost op 10 jaar kan delen door 3 in vergelijking met bijvoorbeeld zonnepanelen.” 

Kan je de werking van jullie turbines kort toelichten? 

“Vanaf een hoogteverschil van 1,5 meter kan je met een draaikolk al stroom opwekken. Naast de waterloop bouwen we een aftakking van enkele meters. De draaikolk lokken we uit op het einde van die bypass in een spiraalvormig bassin. Via een schroef in het midden wordt de draaibeweging omgezet in energie en vervolgens stroom. De kleinste turbine van 15 kilowatt levert voldoende stroom voor een 30-tal Europese gezinnen, onze grootste met een capaciteit van 100 kilowatt kan elektriciteit voor 200 gezinnen produceren.” 

Wat is het verschil met andere waterturbines? 

“Onze turbines maken gebruik van kleine hoogteverschillen in waterlopen – watervallen of sluizen – om energie op te wekken. Ze hebben slechts een klein verval (1,5 m) nodig. De snelheid van het water wordt door een draaikolk vergroot, waardoor er elektriciteit opgewekt wordt.” Eigenlijk zijn onze turbines helemaal niet hetzelfde als het beeld dat velen hierbij hebben. Je kan ze beter vergelijken met een traag draaiend waterwiel. Door dit design zorgen we er ook voor dat al het aquatisch leven gezond en wel door de turbine kan passeren. 

Sinds wanneer zijn jullie turbines op de markt? 

“Ons eerste prototype plaatsten we in Tielt-Winge in 2016. Via Start-up Chile en FIT (Flanders Investment & Trade) geraakten we vervolgens in Chili binnen later dat jaar. Chili was een prima testmarkt voor ons product waar we ook ons eerste industriële prototype van 15kW konden plaatsen. Vanaf dan zijn we verder gaan schalen, onze oplossing meer commercieel gaan maken en in 2019 installeerden we de eerste commerciële turbine in Bali voor de Green School. Ons plan was om in 2020 meer internationale samenwerkingsverbanden af te sluiten maar daar stak corona helaas een stokje voor. De groei waarop we dit jaar gehoopt hadden, werd daardoor aanzienlijk afgeremd. Intussen zijn we in Europa wel bezig met enkele projecten in Portugal, Frankrijk en Italië.” 

Wie zijn jullie klanten? 

“Onze waterkrachtcentrale maakt een gemeenschap op een afgelegen locatie, een dorp, een bedrijvenpark of industrieterrein, plantage of productiesite volledig zelfvoorzienend qua elektriciteit. Onze primaire doelgroep zijn bedrijfsleiders, plantmanagers en lokale overheden. Maar samenwerkingen met ontwikkelingsorganisaties, energieproviders en nutsbedrijven behoren ook tot de mogelijkheden.  

Vaak zijn wij de oplossing van de laatste kans. De opdrachtgever krijgt geen vergunning voor de standaard hydro oplossing of de bevolking biedt weerstand tegen bijvoorbeeld een ontwerp met een dam die een heel gebied onder water. Dan komen wij in het vizier: onze turbine heeft een lagere kostprijs en geen impact op het ecologisch systeem. Bij de meeste turbines is de bypass 100 meter tot 1 km maar voor onze miniturbine moet de rivier maar over een paar meter afgeleid worden. Bovendien is ons systeem erg compact: bvb voor 15kW is dit 1,20 m. diameter en 1,30 m hoog en een gewicht van 700 kg t.o.v. bijvoorbeeld een Archimedes schroef die een diameter heeft van 2 m., 5m. lang is en 2 à 3 ton weegt.” 

Dat klinkt veelbelovend! Tegen welke hindernissen lopen jullie dan nog aan? 

“In Europa is dat het wetgevend kader en het krijgen van vergunningen. Afgelegen lokale gemeenschappen in andere continenten hebben nood aan compacte en robuuste turbines die niet te prijzig zijn ter vervanging van andere niet duurzame systemen of gewoon omdat er nog niets is. Op die gebieden zetten we nu vooral in en we werken daar samen met lokale agenten die alles regelen in verband met vergunningen. Voor ons is het immers onmogelijk om ons daarin voor elk ver land te verdiepen.” 

Zulke projecten in afgelegen gebieden lijken niet eenvoudig. Je moet niet alleen op de hoogte zijn van de regelgeving en procedures om vergunningen aan te vragen maar ook van de omgevingsfactoren ... Hoe pakken jullie dat aan? Gaan jullie altijd zelf ter plaatse?  

“Dat klopt, het is best complex om in een land als Maleisië bijvoorbeeld aan de slag te gaan. Daarom is de samenwerking met plaatselijke partners enorm belangrijk voor ons. Zonder hen kunnen we onze projecten niet realiseren. Een lokale agent helpt ons om de haalbaarheid uit te dokteren en te kijken welke van onze turbines ‘matcht’ met de noden van de klant. Elke turbine die we produceren moet gedimensioneerd worden: ‘getweekt’ zodat die perfect past op de locatie waar ze moet komen. Om die locatie in kaart te brengen hebben we dus ook lokale knowhow nodig.  

Ook voor de civiele werken gaan we aan de slag met lokale aannemers in waterbouwkundige werken of elektriciteit op basis van het ontwerp dat we samen met de lokale agent hebben gemaakt. Met onze handleiding en trainingsmodules zouden zij zonder problemen de aannemingswerken moeten kunnen uitvoeren en de infrastructuur onderhouden. Voor de opstart, de commissie (n.v.d.r. het heel traag in gang steken van de installatie om te kijken of alles goed draait, dat er geen onverwachte trillingen zijn, dat de turbine de voorspelde energie opwekt …) en de proeftrials de twee daaropvolgende dagen gaan we wel altijd ter plaatse. Na twee dagen proef zetten we de installatie uit en starten we ze opnieuw op. Wanneer ze dan perfect uitgelijnd en geïnstalleerd is, nemen de lokale aannemers het terug van ons over.  

Vanuit België kunnen we ze mee monitoren maar ook het onderhoud kan uitgevoerd worden door de lokale partners. Mits een goed onderhoud hebben ze trouwens een verwachte levensduur van dertig jaar.” 

Wat heeft VITO voor jullie betekend? 

“In de productontwikkelingsfase, in het bijzonder bij de tweede testopstelling, toen nog op de Corda Campus in Hasselt, heeft VITO ons geholpen om een betrouwbare efficiëntiemeting uit te voeren. Voor de verdere technologieopbouw en investeringen, hebben we toen alle vermogenskarakteristieken opgebouwd met wisselende debieten. VITO heeft als externe onafhankelijke partij alles opgemeten en alle data verwerkt, opgeschoond en conclusies getrokken. Dat resulteerde in heel wat adviezen o.a. omtrent de vorm van de turbine maar ook omtrent de aansturing, het regelen van het toerental om het waterdebiet te veranderen, welke componenten ideaal zijn in de opstelling, hoe stroom op het net te zetten … VITO had hier niet alleen de nodige expertise voor maar ook apparatuur te leen.” 

Hoe zien jullie de toekomst van Turbulent? 

“Onze R&D-afdeling blijft uiteraard verder ontwikkelen op wat we al hebben gerealiseerd. We evolueren momenteel meer en meer van product- naar projectontwikkeling. We gaan de komende jaren meer inzetten op sales & marketing. We nemen deel aan vakbeurzen maar zijn ook blij dat Cleantech Flanders ons binnen hun portfolio mee promoot op buitenlandse beurzen en conferenties. Samen met FIT trokken we ook al op groepszakenreis.  

Zo krijgen we nu jaarlijks al zo een 17.000 leads binnen uit heel de wereld die we allemaal screenen op haalbaarheid. We focussen ons nu vooral op die gebieden waar we noodzaak zijn geworden: ontwikkelingslanden die vandaag nog geen toegang hebben tot elektriciteit, of waar er nog gebruik wordt gemaakt van vervuilende dieselmotoren. Deze laatste kwamen tijdens de piek van de coronapandemie trouwens zelfs in de problemen met hun elektriciteitsvoorziening omdat er geen diesel kon worden aangevoerd.  

Het zijn dus die regio’s in vooral Midden-Afrika en Zuid-Afrika en Zuid-Oost Azië (de Fillipijnen, Maleisië, Indonesië) waar we op focussen. Er zijn daar veel rivieren met een ideaal verval voor onze turbines. In eigen land zijn er genoeg mogelijkheden voor laagvervals-waterkracht, aan alle stuwen, sluizen, en oude molens. Maar hier is de regelgeving echter zo complex dat de bevoegde ambtenaar het soms zelfs niet meer weet.”