Tuulen määritelmä
Jokainen voi tuntea tuulen ja kuulla tuulen äänen, mutta miten tuuli syntyy? Tutkitaanpa asiaa. Tuuli syntyy ilman liikkuessa tiettyjen ilmamassojen paine-ja lämpötila-erojen seurauksena. Tuulen tuottama sähköenergia on alun perin aurinkoenergiaa. Tiesitkö, että jokainen uusiutuva luonnonvara maakaasua ja vuorovettä lukuunottamatta tulee auringosta. Auringosta tulevasta energiasta noin 2–3% muuttuu suoraan liike-energiaksi, eli tuuleksi. Käytännössä saadaan aikaan energiamäärä, joka on 40-kertainen verrattuna koko globaalin maailman nykyiseen energiankulutukseen.
Tuulen oma liike-energia muuttuu nopeaksi pyörimisliikkeeksi tuulivoimalaan kuuluvien siipien avulla. Korkealuokkainen tuulivoimateknologia on nykyaikaa, jonka avulla tuulivoiman tuotanto on tehokkaampaa kuin muutamia vuosikymmeniä sitten. Tuulivoiman perusperiaatteet ovat kuitenkin aina pysyneet samana. Tuulivoimaa syntyy, kun tuulivoimalan siivet alkavat pyörittämään generaattoriin valmiiksi kytkettyä akselia. Generaattori muuttaa pyörimisenergian sähköksi, joka puolestaan johdetaan ensin muuntajaan ja sieltä edelleen suoraan sähköverkkoon.
Nykyaikaiset tuulivoimalat
Jokainen nykyään rakennettava tuulivoimala perustuu alun perin lentokonetekniikkaan. Huomattava osa voimaloista on vaaka-akselisia ja kolmilapaisia, joissa roottorit voivat kääntyä aina tuulen suunnan mukaisesti.
Tuulivoimala rakennetaan perustuksista, lavoista, muuntajasta, konehuoneesta ja tornista. Tuulivoimalan konehuone puolestaan koostuu muun muassa generaattorista ja vaihteistosta. Maailmalla on runsaasti erilaisia tuulivoimaloita, joissa näkyvä ulkoinen ero on yleensä tornien ja konehuoneiden koossa tai muodossa.
- Tehokkaat tuulivoimayksiköt
Viime vuosina uusien tuulivoimalayksiköiden ulkoinen olemus on huomattavasti kasvanut. Uudet voimalat ovat kooltaan vähintään yhden megawatin suuruisia. Kaikkein suurimpien käytössä olevien tuulivoimaloiden koko on nykyään 5 MW. Tällä hetkellä monien suunnitteilla olevien ja parhaillaan rakennettavien tuulivoimaloiden teho on noin 3–5 megawattia.
Tuulivoimaloiden suunnittelu vaatii korkeaa teknologiaa ja osaamista, jota hyödynnetään myös voimalaitosten sijoituspaikkaa määriteltäessä. Nykyään puhutaan jo olemassa olevista tuulipuistoista, joissa toimii toisiinsa kytkettyjä voimaloita, jotka on kokonaisuutena liitetty alueella olevaan sähköverkkoon.
Voimaloiden sijoitusetäisyys määräytyy tuulivoimaloiden lukumäärän, turbiinien koon ja sijoituspaikan perusteella. Isojen voimaloiden sijoitusetäisyys vaihtelee, eli ne sijoitetaan noin 400–1 000 metrin etäisyyteen toisistaan.
Tuulivoimala tarvitsee käynnistyäkseen noin 3,5 m/s tuulen, ja teho lisääntyy aina tuulen nopeuden lisääntyessä. Tuulen nopeuden kasvaessa 15–25 metriin/sekunnissa, tehoa voidaan rajoittaa passiivisen sakkaussäädön tai aktiivisen lapakulmien säätöjen avulla. Voimala pysäytetään yli 25 m/s tuulen nopeuksissa, jotta laitevauriot voidaa estää. Yhden tuulivoimalan käyttöikä on noin 20–30 vuotta.