Tuuliturbiinien

Tuuliturbiinit ovat laitteita, jotka muuntavat tuulen kineettisen energian sähköenergiaksi. Ne koostuvat roottorista, jonka lavat pyörivät navan ympärillä, sekä generaattorista, joka sijaitsee kotelon sisällä ja muuntaa mekaanisen pyörimisliikkeen sähköenergiaksi. Ohjausjärjestelmä mittaa tuulen nopeuden ja suunnan sekä säätää lapojen kulmaa sekä tornin asentoa optimoidakseen tuotannon ja suojatakseen laitteen kuormilta.

Rakenne ja tyypit: Nykyisiä turbiineja on pääosin vaakasuuntaisia (horizontal-axis). Pystysuuntaiset (vertical-axis) ovat harvinaisempia, mutta niitä käytetään joissakin pienemmissä sovelluksissa, joissa tuulen suunta on vaihteleva. Sijoitusvaihtoehdoista erotellaan onshore-maatuulivoima ja offshore-meretuulivoima. Offshore-turbiinit ovat usein suurempia ja tarvitsevat merellisiä rakennus- ja huoltostrategioita.

Toiminta ja teho: Teho riippuu tuulen nopeudesta, roottorin koosta ja käytetyistä asetuksista. Lapojen kulmaa säädetään pitch-mekanismilla ja tornin suuntaa ohjataan yaw-säätöfiniteillä. Betz-laki rajoittaa teoreettisen maksimin noin 59 prosenttiin tuulen kineettisestä energiasta; käytännössä modernit turbiinit hyödyntävät tyypillisesti noin 20–50 prosenttia. Onshore-turbiinien teho on yleisesti 2–4 MW, rotoridiameet 80–120 m ja hub-korkeus noin 80–100 m; offshore-turbiinit ovat suurempia ja roottorit pidempiä.

Hyöty ja vaikutukset: Tuulivoima on puhdasta, päästövapaata sähköä, jonka elinkaaripäästöt ovat huomattavasti pienemmät kuin fossiilisilla polttoaineilla. Haasteisiin kuuluvat melu, visuaalinen vaikutus sekä linnustoon ja lepakoihin kohdistuvat vaikutukset, lisäksi tarve sovittaa tuotanto sähköverkkoon ja hoitaa merellisiä asennuksia offshore-ympäristössä.

Historia ja tulevaisuus: Modernin tuuliturbiinien kehitys kiihtyi 1970–80-luvulla öljykriisien seurauksena, ja Tanska sekä muut Pohjois-Euroopan maat ovat olleet johtavassa asemassa. Viime vuosina offshore-voima on kasvanut, ja kehitteillä on suurempia, tehokkaampia sekä direct-drive- ja floating-tekniikoita syvissä vesissä.