Tuulivoiman monet muodot

Millaisia tuulivoimaloita on olemassa?

Kun ajatellaan tuulivoimaa, tulee useimmille mieleen pilviin kurkottava torni, jonka huipulla on tuuleen kääntynyt nokka ja siihen kiinnitettynä kolme lapaa. Tämä onkin maailman yleisin tuulivoiman muoto, mutta muitakin malleja on olemassa. Osa niistä on niin erikoisia, ettei niitä tunnista tuulivoimaloiksi.

Tuulivoimalat voidaan perinteisesti jakaa kolmeen luokkaan niiden pyörimisakselin mukaan:

– Horisontaaliset eli vaakasuorat akselit
– Vertikaaliset eli pystysuorat akselit
– Solid state turbiinit eli kiinteät turbiinit. Myös lavattomia turbiineja on olemassa.

Viimeksi mainitut solid state turbiinit poikkeavat toimintaperiaatteeltaan vaaka- ja pystyakselisia, sillä niissä ei tyypillisesti ole tuulen liikuttamia osia. Perinteisiä vaaka-akselisia turbiineja on saatavissa useissa koko luokissa, myös pieninä mökkipihaan sopivina malleina.

Tuulen nopeus on maanpinnan lähellä pienempi kuin korkealla. Lisäksi rakennukset, puut ja muut esteet tekevät tuulesta pyörteistä eli turbulenttia. Jos tuulivoimalan haluaa asentaa matalalle, kannattaa valita turbiini, joka toimii hyvin turbulentissa tuulessa pienillä nopeuksilla.

Pystyakselisten tuulivoimaloiden eduiksi voidaan lukea niiden toimintakyky juuri pienemmillä tuulennopeuksilla ja turbulentissa tuulessa. Ne eivät käänny kohti tuulta, vaan pyörivät tuulensuunnasta riippumatta. Niiden konehuone on tyypillisesti voimalan juuressa, joten niiden huolto on helpompaa kuin vaaka-akselisten, joiden konehuone on korkealla nasellissa. Lisäksi ne voidaan sijoittaa lähemmäs toisiaan kuin vaaka-akseliset voimalat, sillä ne eivät häiritse toistensa toimintaa, vaan jopa tehostavat sitä. Tyypillisesti ne ovat myös hiljaisempia kuin vaaka-akseliset ja näiden etujen takia pystyakseliset soveltuvat hyvin rakennettuun ympäristöön. Huono puoli pystyakselisissa on niiden vaaka-akselisia pienempi sähköntuotantopotentiaali.

Yleisin pystyakselisista on Darrieus-roottori. Suomalaisen Sigurd Savoniuksen kehittämä ja hänen mukaansa nimetty Savonius-roottori pyörii hyvinkin pienillä tuulen nopeuksilla, mutta sillä on myös huono sähköntuotantopotentiaali. Kummastakin on olemassa useita muunnelmia.

Ranskalainen New World Wind on kehittänyt tuotteen, jossa puumaisen rungon oksiin kiinnitetään useita mikrokokoisia Savonius roottorin muunnelmia, Aeroleafeja. Yhtiön tuotteissa puumaiseen runkoon voidaan laittaa myös aurinkopaneelein varusteltuja ”lehtiä”. Sovelluksen voi asentaa hyvinkin lähelle rakennuksia. Flower Turbines tarjoaa tulppaania muistuttavia turbiineja. Flower Power menee askeleen pidemmälle, kun taiteilijat maalaavat turbiiniin taideteoksen.

Vuonna 2021 Fast Company lehden haastattelema Joe Doucet suunnitteli tuuliturbiiniseinän, jossa useat pienet savonius roottorin muunnelmat pyörivät kineettisen taideteoksen tavoin. Doucet oli tehnyt prototyyppinsä kaupallisesti saatavista tuuliturbiineista. Prototyyppiä on sitten kehitetty ja Airiva pyrkii kaupallistamaan sen.

Aerominen tuulivoimala on tarkoitettu asennettavaksi teollisuusrakennusten tasakatoille, jossa se hyödyntää rakennuksen seinään törmäävää tuulta. Harjakatoille asennettavan mallin kehitti RidgeBlade, mutta yrityksen nettisivut vaikuttavat hiljentyneen.

Huoltovarmuuden kannalta mielenkiintoisia ovat islantilaisen IceWindin tuuliturbiinit. Ne on suunniteltu kuljetettavaksi ja asennettavaksi nopeasti toimintakuntoon. Myös IceWindin nettisivut vaikuttavat hiljentyneen. Siirreltäviä turbiineja myy myös Shine, jonka tuotteet on suunniteltu retkeilyyn.

Motivalla on tietopankki pientuulivoimasta, josta voi lukea pientuulivoimalan hankinnan käytännöistä, toimintaohjeista ja kustannuksista. Sijoituspaikan ja tuulisuuden arviointi ovat erittäin tärkeitä.

Pientuulivoimaa näkee toistaiseksi harvoin. Suurin syy tähän on taloudellinen. Pieni, matalalle sijoitettu turbiini ei tuota suurta määrää sähköä, joten asennuksilla voi olla haasteita maksaa itsensä takaisin. Aurinkovoimaan verrattuna tuulivoima tarvitsee enemmän huoltoa, mikä nostaa käyttökustannuksia. Pientuulivoima on myös kalliimpaa kuin aurinkovoima tuotantoon suhteutettuna.

Suurin osa tuulivoimasta tulee isoista tuulivoimaloista maalla ja merellä. On kuitenkin hyvä muistaa, että tuulivoima ei tarkoita pelkästään kerrostaloakin korkeampia torneja, vaan sitäkin saa eri muodoissa eri sovelluksiin. Itse en pahastuisi, jos jokin veistoksellisemmista malleista saisi paraatipaikan kaupungin aukiolla.