Tuuliturbiini

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tuuliturbiini

Tuuliturbiini on kone, jolla tuulen eli virtaavan ilman liike-energiaa muutetaan turbiinin akselin pyörimisenergiaksi eli mekaaniseksi energiaksi. Akseli pyörittää edelleen sähköä tuottavaa generaattoria ja tuottaa tuulivoimaksi kutsuttavaa sähköä. Mikäli energia käytetään suoraan esimerkiksi jauhinkivien pyöritykseen, käytetään laitteesta nimitystä tuulimylly.

Usein tuuliturbiinista puhuttaessa tarkoitetaan koko tuulivoimalaitosta, johon turbiinin lisäksi kuuluu muun muassa generaattori, vaihteisto, masto ja perustukset.

Yleisimmän tuuliturbiinimallin rakenne on aksiaalinen, eli siinä ilma virtaa akselin suuntaisesti. Myös radiaalisia tuuliturbiineja valmistetaan, mutta ne soveltuvat lähinnä pienille tehoille, korkeintaan noin 25 kW.

Tuuliturbiinin suurin teoriassa mahdollinen hyötysuhde on 16/27 (eli noin 59,3 %), kuten Albert Betzin vuonna 1919 muotoilema Betzin laki osoittaa.[1]

Tuulivoimalaitoksia asennetaan yleensä lähekkäin niin sanotuiksi tuulipuistoiksi, joissa voi olla jopa satoja yksittäisiä tuuliturbiineja. Tuuliturbiinit eivät vaikuta toistensa toimintaan, kun ne sijoitetaan 5 kertaa potkurin pyörimiskehän halkaisijan päähän toisistaan. Tuulipuistoja on maalla, rannikolla ja merellä.

Tuulivoimalaitoksen tekniikka[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tuulivoimalaitoksen rakentamisessa suuri tekninen haaste on se, että tuulen sisältämä energia on verrannollinen tuulen nopeuden kolmanteen potenssiin. Käytännössä tämä johtaa sellaisiin ratkaisuihin, että tuulivoimalaitos rakennetaan toimimaan vain tietyllä tuulennopeusalueella. Toisin sanoen se ei tuota sähköä pienellä ja pysäytetään hyvin suurella tuulennopeudella. Toinen ongelma on tuulen nopeuden tasaisuus. Tuotettavan vaihtosähkön täytyy olla verkon vaatimassa taajuudessa, joten huolimatta tuulennopeuden vaihteluista tuuliturbiinin pyörintänopeuden täytyy olla vakaa. Tämän vuoksi pyörintänopeutta säädetään tuuliturbiinin lapojen kulmaa muuttamalla. Myös generaattorin kuorman lisääminen eli tehon nosto jarruttaa turbiinia. Kun tuuliturbiinin lavat ovat kymmeniä metrejä pitkiä, ei sitä voi pyörittää kovin nopeasti ilman, että kiihtyvyys rikkoisi lavat. Vaikka tuulivoimalaitoksissa käytettävät generaattorit ovat tyypillisesti moninapaisia ja sen vuoksi hitaasti pyöriviä, joudutaan käyttämään vaihteistoja, joilla turbiinin akselin pyörintänopeus nostetaan riittävän suureksi generaattorille. Vaihtoehto vakionopeudella pyörivälle tuulivoimalalle on ratkaisu, jossa vaihtovirtageneraattorin tuottama sähkö muutetaan taajuusmuuttajalla verkkotaajuiseksi. Tällöin roottorin pyörimisnopeus ja generaattorin tuottaman sähkön taajuus voivat vaihdella.

Potkurityyppistä tuuliturbiinia käännetään tuulen suuntaan tuotannon maksimoimiseksi. Tätä varten mitataan niin tuulensuuntaa kuin tuulennopeutta. Nopeuden mittamiseen käytetään anemometria. Turbiinikoneistoa käännetään suuntauslaitteistolla.[2]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Tuuliturbiini.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Chaline, Eric: 50 konetta, jotka muuttivat maailmaa (50 Machines that Changed the Course of History). Suom. Veli-Pekka Ketola. Quid Publishing, (suom. versio Moreeni 2013), 2012. ISBN 978-952-254-160-4. Suomi

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tämä tekniikkaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.