Tuuliturbiinit kehitetty huippuunsa?


Sekä historiallisia tuulimyllyjä että nykyaikaisempia tuuliturbiineja on kehitelty monenlaisia versioita. Mikä on yllättävää, niin se, että moderni kolmilapainen tuuliturbiini on jo niin lähellä teoreettista hyötysuhdemaksimiaan(Linkki), ettei lisäkehitystyö enää tuottaisi merkittävää parannusta hyötysuhteeseen. Teoreettinen maksimihyötysuhde on 59% ilmavirtauksen kineettisestä energiasta ja parhaimmillaan nyt saadaan talteen jo 50%.  Esimerkiksi lämpövoimakoneilla teoreettinen maksimi on paljon kauempana käytännöstä.

Kuva 1. Pystyakselinen Darrius-turbiini. Lähde: Wikipedia

Kuva 1. Pystyakselinen kaksoisturbiini. Lähde: Wikipedia

Toki edelleen voi pyrkiä keksimään parempia tuuliturbiineja, mutta silloin ei juurikaan kannata tavoitella parempaa hyötysuhdetta, vaan jotain muuta.  Esimerkiksi wattiteholuokan tuuliturbiineissa on Akira Obata keksinyt sudenkorennon ruttuisen siipiprofiilin käyttökelpoiseksi(Linkki).  Tuoreessa englanninkielisessä artikkelissa on myös kuva näistä mikroturbiineista(Linkki). Kyse on ryppyjen tuottamista pyörteistä, joiden ansiosta syntyy noste alhaisellakin nopeudella. Megawattiluokan tehot vain vaatisivat miljoona turbiinia. Ryppythän eivät skaalaudu rajattomasti aerodynamiikan kärsimättä.

Kolmilapainen vaaka-akselinen turbiini on myös materiaalitehokkaimpia, jos verrataan pyykäisypinta-alaa ja materiaalin pinta-alaa tai määrää. Tämän turbiinityypin eräänä haittana voinee pitää sitä, että huoltotoimet joudutaan suorittamaan korkealla.  Tulipalotilanteessa huoltohenkilökuntaa on kuollutkin tämäntyyppisisessä turbiinissa. Kuvassa 1 näkyvät pystyakseliset tuuliturbiinit (darrieus, savonius) ratkaisevat huolto-ongelman, toki toisten ongelmien esiintymisen hinnalla.

Taloudellisen optimin hakeminen on sitten johtanut yhä suurempiin tuuliturbiineihin, oikeisiin jättimyllyihin. Ja tämä taas on pahentanut tuuliturbiinien meluhaittaa.  Melusektorilla onkin innovaatioille vielä tilaa. Erityisen hiljainen on spiraalimainen darrieus-turbiini, jota markkinoidaan Quietrevolution-merkillä.  Sellainen asennettiin erääseen Walesin hallintorakennukseen(Linkki). Arvioitu takaisinmaksuaika sähkön tuotannon perusteella on 452 vuotta ilman korkomenoja.

Kun tuuliturbiinien pyyhäisypinta-alasta laskettua hyötysuhdetta ei voi enää olennaisesti parantaa, on parempaa sähköntuottoa haettu myös kilometrien korkeuksissa puhaltavista tuulista. Näiden hyödyntäminen vaatii sitten jotain uudenlaista teknologiaa myös jalustan tai paremminkin kiinnitysvaijerin osalta. Olisihan sitä navakasti samasta suunnasta lähes jatkuvasti puhaltavaa tuulta eteläisen jäämeren ympärilläkin, mutta ongelmaksi tulee sähkönsiirto kuluttajille.

Se tuulienergian perusongelma, ettei sähköä tuoteta, jos ei tuule, on ja pysyy. Tätä ongelmaa on pyritty ratkaisemaan mm. uusilla sähköakkukeksinnöillä(Linkki). Kukaan ei kuitenkaan ole vielä valmistanut niin edullisia energiasäilöjä, että sähkövarastoista olisi tullut yleinen valtakunnan verkon osa.  Jos näin pääsisi lopulta käymään, sähköverkkojen toimintavarmuuskin samalla paranisi. Esimerkiksi kuluttaja voisi saada hälytyksen 15 minuutin päästä tapahtuvasta sähkökatkosta, jolloin ehtisi tehdä tarvittavat toimet vahinkojen välttämiseksi. Tuo 15 minuuttia siis olisi toiminta-aikaa paikallisten sähkövarastojen varassa ja sehän vielä pitenisi, jos vähemmän tärkeät sähkölaitteet kytkettäisiin pois verkosta hälytyksen jälkeen.

Tulevaisuuden ennustaminen on vaikeaa, varsinkin jos pyrkii osuviin ennusteisiin. Tuuliturbiinirintamalla voisi ennustaa, että myllyjen kokoa edelleen kasvatetaan muodon pysyessä nykyisellään. Tuotantotukien loputtua maapallo on täynnä miltei valmiita lintujen ja lepakoiden pesimispaikkoja.

Mainokset

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s