Het CBS maakte onlangs bekend dat 4% van de totale energievoorziening in ons land duurzaam wordt opgewekt. Benjamin Sanderse, promovendus van het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI), ontwikkelde een geavanceerde wiskundige methode waarmee in Nederland windparken op zee betrouwbaar gesimuleerd kunnen worden. Zijn onderzoek, dat hij uitvoerde voor het Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN), kan het opwekken van energie met windturbines een belangrijke nieuwe impuls geven. Sanderse verdedigde zijn proefschrift op 19 maart 2013 aan de Technische Universiteit Eindhoven en kreeg daarvoor het predicaat 'cum laude'.
Windturbines op zee beïnvloeden elkaar door honderden meters lange zoggen, grillige turbulente windstromingen die uit talloze grote en kleine wervels bestaan. Een grote uitdaging in het onderzoek van Sanderse was het nauwkeurig voorspellen van deze windstromingen. Turbines stroomafwaarts hebben door zoggen een lagere energieopbrengst en ervaren een hogere belasting, maar zoggen werken ook de aanvoer van verse lucht in de hand waardoor het harder gaat waaien. Door de zeer grote aantallen wervels vergt het veel rekencapaciteit om de stroming in het zog te bepalen.
Met de wiskundige methode die Sanderse ontwikkelde kan de turbulente stroming in het zog betrouwbaar worden voorspeld en kunnen in een ‘virtueel windpark’ verschillende ontwerpen en opstellingen van windturbines worden getest. De simulatie maakt het mogelijk het ontwerp van grootschalige windparken uit te rekenen. Het onderzoek vormt hiermee ook de basis voor nieuwe onderzoeksvragen zoals de optimale afstand tussen de windturbines en de optimale stand van de windturbines.
Sanderse ontwierp zijn wiskundige methode aan de hand van de beroemde Navier-Stokes vergelijkingen. Deze vergelijkingen beschrijven turbulente stromingen en worden ook veel gebruikt om lucht- en waterstromingen te berekenen, bijvoorbeeld om vliegtuigen en schepen. De Navier-Stokes vergelijkingen worden gezien als één van de moeilijkste problemen in de wiskunde omdat niet bekend is of ze eenduidig oplosbaar zijn. Het bewijs hiervoor is nog niet geleverd. Het is één van de zeven wiskundige vraagstukken waarvoor het Clay Mathematics Institute een Millennium Prize van 1 miljoen dollar heeft uitgeloofd.
