Tuulimyllyn turbiineista

Turbiinin tyypin valinta ja turbiinisiiven optimointi ovat varmasti suurimpia yksittäisiä hyötysuhteeseen vaikuttavia tekijöitä tuulimyllyä suunniteltaessa. Malleissa riittää valinnanvaraa. Turbiinijoukko voidaan jakaa kahtia sen mukaan, toimiiko se pysty- vai vaaka-akselilla.

Pystyakselisia tuuliturbiineja kutsutaan lyhenteellä VAWT joka tulee englanninkielisistä sanoista Vertical Axis Wind Turbine. Vaaka-akselisten joukkoa nimitetään vastaavasti lyhenteellä HAWT eli Horizontal Axis Wind Turbine.


Vaaka-akselinen tuuliturbiini muistuttaa useimmiten lentokoneen potkuria. Myös klassinen tuulimyllynsiipi toimii vaaka-akselilla.


Pystyakselisista turbiineista kannattaa mainita Suomalaiskeksintöä olevat Savonius ja Windside -tuuliturbiinit. Ensiksimainittu muistuttaa halkaistua tynnyriä, joka on koottu uudelleen s-kirjaimen muotoon. Windside on muotoilultaan kierteisempi, hieman samaa ideaa soveltaen.

Windside -tyyppisen turbiinin etuna on normaalia pienempi käyntiinlähtötuuli, turbiini pyörii jo 2m/s tuulessa, kun potkurityyppiset turbiinit tarvitsevat yleensä luokkaa 5m/s tuulen toimiakseen. Toinen, vielä huomattavampi etu on pyörteisen tuulen hyödynnettävyys. Tämä ominaisuus on kaikilla pystyakselisilla tuuliturbiineilla ja se tarkoittaa siis riippumattomuutta tuulen suunnasta.

Pystyakselinen turbiini ei vaikuta vaikealta toteuttaa, kenties kokeilemme sellaisen rakentamista itse kevään mittaan. Selvitellään vaan hieman lisää näitä kaikkia osatekijöitä ensiksi.


Windside -tuuliturbiiniin voi käydä tutustumassa tarkemmin keksijänsä kotisivuilla:

http://www.windside.com/

Tuulivoimalan perusosista

Ajattele tuulimyllyä. Mikä on ensimmäinen asia, joka siinä pistää silmään? Aivan.

Sinänsä yksinkertaisilla, staattisilla potkurinlavoilla on suuri merkitys tuulivoimalassa. Nykyaikaisen tuulivoimalan potkurin siipiprofiili on varsin erinäköinen verrattuna entisaikojen myllynsiipiin. Aerodynamiikka on ottanut edistysaskelia ja tänä päivänä voimalan siipi muistuttaa lähinnä lentokoneen propellia.

Tavallaan onkin kyse samasta asiasta kuin lentämisessä, tuulivoiman tuotannossa erona on vain energian kulkusuunta. Potkurilentokone pyrkii välittämään moottorinsa tuottaman tehon mahdollisimman pienin häviöin liike-energiaksi pyörittämällä tarkkaan laskettua roottoria eli potkuria. Tuulivoimala tekee tasan saman, mutta energian kannalta katsottuna toiseen suuntaan.

Voimalan ollessa kyseessä on erilaisia potkureja niin tuuli- kuin vesivoimaloissakin tapana kutsua turbiineiksi käyttötapansa mukaisin etuliitten varustettuna. Vesivoimalaitoksesta löydämme siis vesiturbiinin ja tuulivoimalasta tuuliturbiinin.

Pelkkä tuuliturbiini ei silti vielä tee tuulivoimalaa, vaan tuo kapine täytyy myös asentaa sopivaan kohtaan ja korkeuteen. Eikä välttämättä riitä, että ripustaa propellin tolpannokkaan, vaan hyötyä saadakseen on pyörimisenergia saatava myös käyttöön, mielellään mahdollisimman helppoon, sähköiseen siirtomuotoon jalostettuna. Tulee mieleen ainakin kaksi vaihtoehtoa tuon asian toteuttamiseen. Joko hilaamme mastoon turbiinin lisäksi myös sähkögeneraattorin, tai sitten hankimme akselistoratkaisun, jonka avulla pyörimisliike tuodaan maston juurella olevaan sähkögeneraattoriin.

Sähkögeneraattori on laite, joka tuottaa sähköä liike-energiasta. Aiemman potkurivertauksen tavoin sille saattaa löytää käänteiselementin sähkömoottorista. Sähkömoottori ottaa energiaa sähkön muodossa muuttaakseen sen liike-energiaksi. Sähkögeneraattori tekee saman, mutta jälleen energian kannalta toiseen suuntaan.

Näiden kolmen osatekijän ansiosta meillä periaatteessa on sähköätuottava tuulivoimala. Käytäntö on toki paljon mutkikkaampi, nimittäin käyttökelpoisen sähkön tuottamiseksi tarvitaan vielä koko joukko erilaisia lisäosia. Lisäksi on myös päätettävä, mitä aiomme sähköllämme tehdä; varastoimmeko sen akustojärjestelmään, syötämmekö valtakunnan verkkoon, vai lämmitämmekö sillä esimerkiksi vettä.

Sähkön omavoimainen tuottaminen: taktiikan kartoitusta osa yksi, tuulivoima.

Tuulivoima kuulostaa mielenkiintoiselta idealta ja sen toteuttamiskelpoisuus omakotitalon energiantuotannon välineenä on helpottunut viime aikoina, kun markkinoille on ilmestynyt uusia valmistajia sekä valmistajien ratkaisuja valmiiksi asennuspaketeiksi tuottavia yrittäjiä. Kotikäyttöön soveltuvan voimalan hinnat ovat vielä melko korkeita, mutta kilpailun ja tuotantomäärien kasvettua hintatasokin asettunee siedettävämmälle tasolle. Tarjontaa ainakin riittää jo nyt. Saatavilla on monenkokoisia voimaloita ja niiden kylkeen voidaan joustavasti kytkeä myös muita energianlähteitä.

Suomalaisiltakin toimittajilta saa omakotikäyttöön soveltuvia tuulivoimaloita valmiina pakettina, sellaisen löytääkseen ei tarvita Googlea kummempaa. Valmiina saatava paketti sinällään on suuri investointi, jonka kuoletusajan kutistusta silmälläpitäen saattaa olla aiheellista miettiä jonkinlaista optimointia. Suurimmat saatavilla olevat omakotitontille mahtuvat valmispaketit tuottavat ainakin teoriassa otollisella paikoilla yksinään sähköä kotitalouden koko tarpeeseen ja ylikin.

Tulevien päivien aiheenamme onkin pureutua tarkemmin tuulivoiman tuottamisen tekniikkaan, laitteiden hankintaan ja kustannusrakenteeseen. Toiveitanne kuunnellaan, joten jos mielessänne on jokin näkökulma tai lähtökohta, jota haluaisitte käsiteltävän, niin kommentoikaa vapaasti!

Eräänä ajatelmana; tähän asti on ajateltu kaikki tai ei mitään -kaavalla, eli vaihtoehtoina on pidetty sähkön ostamista tuottajalta verrattuna oman voimalan yksityiskäyttöön. Entä jos perustettaisiinkin energiaosuuskunta? Haasteeksi muodostuisi tietysti siirtäminen. Monet pitävät yhtenä motiivina omaan tuotantoon siirtymiseen siirtoverkon huonoa laatua ja vikaherkkyyttä, joten Fingridin kantaverkkosopimus ei siltä osin tulisi kysymykseen, vaan yksityinen fyysinen siirtotie tarvittaisiin osakkaiden välille. Tästä johtuen pitäisi mahdollisuus paikallisesti tuotetun energian käyttöön ottaa huomioon jo asuinalueen suunnitteluvaiheessa.

Niillä alueilla, joissa tuulivoimalan käyttöönotto on tila- ym resurssien puitteissa mahdollista, ei pitäisi yhdistymisenkään muodostua esteeksi. Tarvittaisiin lähinnä vain katto-organisaatio, joka huolehtisi pelisäännöistä ja toimisi kasvoina viranomaisten suuntaan. Lisäksi järjestön vastuulle tulisi sopivan suunnittelumallin ylläpito, eli tieto siitä, mitä rakennusvaiheessa tulisi ottaa huomioon.

Heille, jotka eivät halua tai voi esimerkiksi paikallisten määräysten tai tilanahtauden vuoksi investoida omaan tuulivoimalaan, on silti mahdollista päästä mukaan tuulivoiman käyttäjiksi ja sitä kautta edistää alan tutkimusta ja kehitystä. Esimerkiksi Fortum tarjoaa kokonaan tuulivoimalla tuotettua sähköä.