Een wankel zwerktuig
om wind te oogsten

De laddermolen zoals die hierboven is gepresenteerd, kent een aantal structurele problemen die zonder ingrijpende ontwerpwijzigingen nauwelijks oplosbaar lijken.

De windomstandigheden zijn op grotere hoogte wel beter maar niet ideaal. Ook op honderden meters boven de grond komen windarme of zelfs windstille perioden voor, bijvoorbeeld bij de wisseling van land- naar zeewind die 's zomers dagelijks kan plaatsvinden. Het gevolg daarvan is dat constructies met vleugels dan niet in de lucht blijven, tenzij ze gevuld zijn met helium of waterstofgas. Dat verstoort echter de laddermolenkringloop. Voor een gunstige exploitatie is het op onvoorspelbare momenten neerkomen van tientallen tot honderden vleugels niet prettig.

Een andere onhebbelijkheid van de atmosfeer is het gelijktijdig uit verschillende richtingen waaien van windstromen in boven elkaar liggende luchtlagen. Een vliegerketting kan dan verward raken, met alle problemen van dien. Het in de knoop raken is overigens een altijd blijvend gevaar, doordat met name in de onderste luchtlagen veel luchtwervelingen (turbulenties) optreden.

De windsnelheid neemt toe met de hoogte. Dat houdt in dat de vleugels tijdens het omhooggaan steeds meer trekkracht opleveren, tot ze de top naderen. Omdat de snelheid van de kabel overal gelijk is, betekent dit dat de vleugels in de overige posities een remmend effect hebben. Het rendement van de laddermolen zal derhalve laag zijn. Voor een groot vermogen zijn dan forse afmetingen en dus grote materiaalhoeveelheden nodig.

Een sterke wind zal de vleugels niet alleen omhoog maar ook opzij blazen. Dat betekent dat de zijdelingse uitwijking maximaal gelijk kan zijn aan de te bereiken hoogte. Er is dus niet echt sprake van een louter verticale constructie: er wordt ook horizontaal een flink stuk luchtruim in beslag genomen. Vanwege neerstortingsgevaar zal het onderliggende grondgebied voor andere menselijke activiteiten niet meer geliefd zijn. Hierdoor is er geen wezenlijke ruimtebesparing ten opzichte van andere windturbinesystemen.

De krachtwerking in de kabel kan bij grote vermogens fors oplopen. Windvariaties kunnen daarbij voor vervelende dynamische effecten zoals resonanties zorgen. De transmissieconstructie op de grond zal zowel windstoten als windrichtingvariaties soepel moeten kunnen opvangen. Dat stelt zeer zware eisen aan het materiaal en aan de besturing. Het starten en stoppen vereist ingewikkelde en moeilijk automatiseerbare handelingen, en blijft door het onvoorspelbare windgedrag riskant.

Diverse weersomstandigheden bedreigen de laddermolen. Onweersbuien, ijzel en storm nopen snel tot bedrijfsonderbreking. De kabel kan door de combinatie van wind en regen aan 'Erasmusbrug-kwaaltjes' gaan lijden. Maar zelfs mooi zomerweer kan naast windstilte ook dusdanige thermiek veroorzaken, dat de vleugelrondgang erdoor ontregeld raakt. De jaarlijkse bedrijfstijd en energieproductie kunnen zo aanzienlijk lager uitvallen.

De laddermolen is door het grote aantal bewegende vleugels hinderlijk zichtbaar. Zowel reflecties als schaduwhinder kunnen in een wijde omtrek voor visuele luchtverontreiniging zorgen. Door de naar verwachting betrekkelijk lage snelheden lijkt het gevaar voor 'aanvaringen' met vogels acceptabel klein. Dat geldt helaas wat minder inzake vliegtuigen. Het idee van Nederland als wind-OPEC-land botst met de gewenste mainport-functies.

Zo analyserend lijkt dit concept –waaraan overigens door anderen al halverwege de jaren '70 is gewerkt– niet onverdeeld voordelig uit te pakken. Toch is de grondgedachte juist: op grotere hoogte is de beschikbaarheid van wind groter en constanter.

Met een aantal ontwerpwijzigingen kunnen problemen worden ondervangen. De interessantste vorm lijkt die van een enkele vleugel aan een heen en weer gaande kabel te zijn. Door alleen op grotere hoogte een vlieger te laten stijgen en dalen wordt optimaal gebruikgemaakt van de daar aanwezige sterke winden en kan de remmende en riskante turbulente onderste luchtlaag worden vermeden.

Als de vlieger iets lichter dan lucht wordt gemaakt (heliumvulling), is windstilte geen bedreiging meer. De kabel –die door een afwisselend als generator of motor werkende machine strak gehouden moet worden– loopt geen gevaar meer om in de knoop te raken. De constructie op de grond kan eenvoudiger worden gehouden omdat geen vleugelpassage meer hoeft plaats te vinden.

Deze ontwerpversimpeling betekent een enorme vermindering in componenten, materiaaleisen, complexiteit, start/stop-acties, zichthinder, en niet te vergeten in de investeringskosten. Nadeel is de pulserende energieopbrengst. De vleugel blijft ook hier de halve cyclus onbenut, maar kan door de beweging haaks op de windrichting in principe veel energie aan de wind onttrekken. Het lijkt al met al dan ook aantrekkelijk om de laddermolen om te werken tot een 'windjojo'.