Tuuliturbiinigeneraattori - uusi ratkaisu ilmaiseen energiaan

Mitä on tuulienergia?

Ihmiset ovat käyttäneet tuulen voimaa tuhansien vuosien ajan. Tuuli on liikuttanut veneitä Niilillä, pumpannut vettä ja jauhanut viljaa, tukenut ruoantuotantoa ja paljon muuta. Nykyään luonnollisten ilmavirtojen liike-energiaa ja voimaa, jota kutsutaan tuuleksi, valjastetaan valtavassa mittakaavassa sähkön tuottamiseen. Yksi nykyaikainen merituuliturbiini voi tuottaa yli 8 megawattia (MW) energiaa, mikä riittää lähes kuuden kodin puhtaaseen energiantuotantoon vuoden ajan. Maalla sijaitsevat tuulipuistot tuottavat satoja megawatteja, mikä tekee tuulienergiasta yhden planeetan kustannustehokkaimmista, puhtaimmista ja helpoimmin saatavilla olevista energialähteistä.

Tuulivoima on edullisin laajamittainen uusiutuvan energian lähde ja nykyään Yhdysvalloissa suurin uusiutuvan energian lähde. Yhdysvalloissa on lähes 60 000 tuuliturbiinia, joiden yhteenlaskettu kapasiteetti on 105 583 megawattia (MW). Se riittää yli 32 miljoonan kodin sähköntarpeeseen!

Sen lisäksi, että tuulienergiaratkaisuilla on keskeinen rooli energiantuotannossamme, ne auttavat myös kaupallisia yrityksiä saavuttamaan uusiutuvan energian tavoitteet ja luotettavan ja puhtaan energian velvoitteet.

Tuulienergian edut:

1. Tuuliturbiinit maksavat tyypillisesti takaisin käyttöönottoonsa liittyvät elinkaaren aikaiset hiilidioksidipäästönsä alle vuodessa, ennen kuin ne tarjoavat jopa 30 vuotta käytännössä hiilivapaata sähköntuotantoa.
2. Tuulivoima auttaa vähentämään hiilidioksidipäästöjä – vuonna 2018 se esti 201 miljoonaa tonnia hiilidioksidipäästöjä.
3. Tuulienergia tuottaa verotuloja yhteisöille, jotka isännöivät hankkeita. Esimerkiksi Texasissa tuulivoimahankkeista maksettiin osavaltion ja paikallisia veroja yhteensä 237 miljoonaa dollaria.
4. Tuulivoimateollisuus tukee työpaikkojen luomista, erityisesti rakentamisen aikana. Vuonna 2018 teollisuus tuki 114 000 työpaikkaa Yhdysvalloissa.
5. Tuulienergia tarjoaa vakaan, täydentävän tulonlähteen: Tuulivoimahankkeet maksavat vuosittain yli miljardi dollaria osavaltioille ja paikallishallinnoille sekä yksityisille maanomistajille.

Miltä tuulivoimaprojekti näyttää?

Tuulivoimapuistolla tarkoitetaan suurta määrää lähekkäin rakennettuja tuuliturbiineja, jotka toimivat paljolti kuten voimalaitos eli lähettävät sähköä verkkoon.

Kayn piirikunnassa Oklahomassa sijaitseva Frontier Wind power I -projekti on ollut toiminnassa vuodesta 2016 lähtien, ja sitä laajennetaan Frontier Wind power II -projektilla. Valmistuttuaan Frontier I ja II tuottavat yhteensä 550 megawattia tuulienergiaa – riittävästi 193 000 kodin tarpeisiin.

Miten tuuliturbiinit toimivat?

Sähköä tuotetaan pyörivillä tuuliturbiineilla, jotka valjastavat liikkuvan ilman liike-energian, joka muunnetaan sähköksi. Perusajatuksena on, että tuuliturbiinit käyttävät lapoja tuulen potentiaali- ja liike-energian keräämiseen. Tuuli pyörittää lapoja, jotka pyörittävät roottoria, joka on kytketty generaattoriin sähköenergian tuottamiseksi.

Useimmissa tuuliturbiineissa on neljä perusosaa:

• Terät on kiinnitetty napaan, joka pyörii lapojen pyöriessä. Terät ja napa yhdessä muodostavat roottorin.
• Konehuoneessa sijaitsevat vaihteisto, generaattori ja sähkökomponentit.
• Torni pitää roottorin lavat ja tuotantolaitteet korkealla maanpinnan yläpuolella.
• Perustus pitää turbiinin paikallaan maassa.

Tuuliturbiinien tyypit:

Suuret ja pienet turbiinit voidaan jakaa kahteen perusluokkaan roottorin suunnan perusteella: vaaka-akseliset ja pystyakseliset turbiinit.

Vaaka-akseliset turbiinit ovat nykyään ylivoimaisesti yleisimmin käytetty tuuliturbiinityyppi. Tämän tyyppinen turbiini tulee mieleen tuulivoimasta, sillä sen lavat näyttävät paljolti lentokoneen potkurilta. Useimmissa näistä turbiineista on kolme lapaa, ja mitä korkeampi turbiini ja mitä pidempi lapa, sitä enemmän sähköä tyypillisesti tuotetaan.

Pystyakseliset turbiinit näyttävät paljon enemmän vatkaimelta kuin lentokoneen potkurilta. Näiden turbiinien lavat on kiinnitetty pystysuoran roottorin sekä ylä- että alaosaan. Koska pystyakseliset turbiinit eivät suoriudu yhtä hyvin kuin vaakasuorat vastineensa, ne ovat nykyään paljon harvinaisempia.

Kuinka paljon sähköä turbiini tuottaa?

Se riippuu. Turbiinin koko ja roottorin lapojen läpi kulkevan tuulen nopeus määräävät, kuinka paljon sähköä tuotetaan.

Viimeisen vuosikymmenen aikana tuuliturbiineista on tullut korkeampia, mikä mahdollistaa pidemmät lavat ja paremman tuulivoiman hyödyntämisen korkeammilla korkeuksilla.

Perspektiivin vuoksi: Noin 1 megawatin tehoinen tuuliturbiini voi tuottaa tarpeeksi puhdasta energiaa noin 300 kotitaloudelle vuodessa. Maalla sijaitsevilla tuulipuistoilla käytettävät tuuliturbiinit tuottavat tyypillisesti 1–lähes 5 megawattia. Tuulen nopeuden on tyypillisesti oltava noin 9 mailia tunnissa tai enemmän, jotta useimmat sähkölaitoskokoiset tuuliturbiinit alkavat tuottaa sähköä.

Jokainen tuuliturbiinityyppi pystyy tuottamaan maksimisähkönsä tietyllä tuulennopeusalueella, usein 48–90 kilometriä tunnissa. Jos tuuli kuitenkin heikkenee, tuotanto tyypillisesti laskee eksponentiaalisesti sen sijaan, että se pysähtyisi kokonaan. Esimerkiksi tuotetun energian määrä vähenee kahdeksankertaiseksi, jos tuulen nopeus laskee puoleen.

Kannattaako harkita tuulienergiaratkaisuja?

Tuulivoiman tuotanto on edelleen yksi pienimmistä hiilijalanjäljeltään kaikista energialähteistä. Sillä on keskeinen rooli kansakuntamme energiahuollon tulevaisuudessa, sillä se tukee maailman energiamurrosta ja kestävien energialähteiden kasvavaa kysyntää.

Tuulivoima on myös yksi parhaista menetelmistä yrityksille, yliopistoille, kaupungeille, yleishyödyllisille laitoksille ja muille organisaatioille siirtyä nopeasti päästöttömään energiaan laajamittaisesti. Yksi virtuaalinen sähkön ostosopimus (VPPA) voi varmistaa kymmenien tai satojen megawattien nettonollasähkön tuotannon 10–25 vuodeksi. Useimmat sopimukset täyttävät myös täydentävyyden kriteerit, mikä tarkoittaa, että uusien puhtaiden energialähteiden käyttö korvaa mahdollisesti vanhempia, korkeampipäästöisiä energialähteitä.

Mikä on paras sijainti tuulivoimahankkeelle?

Tuulivoimahankkeissa on kuusi perusnäkökohtaa:

• Tuulen saatavuus ja halutut sijainnit
• Ympäristövaikutukset
• Yhteisön panos ja paikallinen tarve uusiutuvan energian tuotannolle
• Suotuisa politiikka osavaltioiden ja liittovaltion tasolla
• Maan saatavuus
• Mahdollisuus kytkeytyä sähköverkkoon

Aivan kuten kaupallisten aurinkosähköprojektien kohdalla, myös tuulivoima-asennuksen aloittamiseen on hankittava luvat. Tämä ratkaiseva vaihe auttaa määrittämään, onko projekti taloudellisesti kannattava ja onko sillä suotuisa riskiprofiili. Loppujen lopuksi tavoitteena on, että kaupallisen mittakaavan tuulivoimaprojektit toimittavat elektroneja verkkoon vuosikymmenten ajan. Rakentajan JA projektin taloudellisen vakauden varmistaminen varmistaa menestyksen sukupolven tai useamman ajan.