tuulivoimala

Harvinainen tuplatornado Saksassa

Ma, 06/06/2016 - 11:19 Jari Mäkinen
Kaksi tornadoa Saksassa


Päivän kuva on otettu eilen Saksan Schleswig-Holsteinissa ja siinä näkyy peräti kaksi vierekkäin etenevää tornadoa.


Viime päivinä – oikeastaan koko viime viime viikon ajan – ovat sääolot keskisessä Euroopassa olleet varsin omalaatuiset: rankkasateita, tulvia, voimakkaita myrskyjä ja tuulia, jotka varsin monissa paikoissa kiertyivät pyörteiksi. Pyörremyrskyjä ja kunnollisia tornadoita havaittiin monissa paikoissa Ranskan ja Saksan pohjoisosissa, Hollannissa ja Belgiassa, sekä myös etelämpänä, sillä muun muassa Venetsiassa oli viikonlopun aikana useita tornadoita.

Omituinen kevät takana

Ilmatieteen laitoksen tilastojen mukaan toukokuun keskilämpötila oli suuressa osassa maata 3-5 astetta tavanomaista korkeampi. Poikkeama oli maan länsiosaa lukuun ottamatta poikkeuksellisen suuri, eli se toistuu keskimäärin kerran 30 vuodessa. Lisäksi noin 20 havaintoasemalla rikottiin toukokuun kaikkien aikojen keskilämpötilaennätys. Maan länsiosassa toukokuu oli harvinaisen lämmin, eli se toistuu keskimäärin kerran 10 vuodessa.

Samalla esimerkiksi Ranskassa on kevät ollut pilvinen, kylmä ja sateinen. Météo Francen mukaan osassa maata maalis-toukokuussa lämpötilat olivat yli asteen verran keskimääräistä matalampia, auringonpaistetta ollut noin 20% vähemmän ja sademäärä oli suurempi kuin 50 vuoteen. Esimerkiksi Orléansissa satoi toukokuun 30. päivänä yli 63,4 mm vuorokaudessa, ja kun koko keskisen Ranskan seudulla sadetta tuli muutenkin ennätyksellisen paljon, ei ole ihmekään että vettä mereen sielä kuljettavat joet ovat tulvineet voimakkaasti.

Suuri osa Saksasta on ollut toukokuussa Suomeakin hellineen kesäsään alla, mutta tilanne muuttui viime viikolla, kun Ranskan päälle Atlantilta puskeneet matalan alueet työntyivät sisämaahan ja Saksaan saakka. Saksan kansallinen sääpalelu Wetterdienst kertoo seikkaperäisesti matalapaineiden matkasta ja siitä, kuinka sateet olivat paikoitellen jopa trooppisia. Siis ei vain kuvainnollisesti. Muun muassa Baden-Württembergissä maan eteläosassa satoi paikoitellen enemmän tunnissa kuin yleensä koko kuukauden aikana.

Kuva: Bea Asmussen

Aurinkosähkö ei ole vitsi

Pe, 06/27/2014 - 12:49 Jari Mäkinen

Tämä kuva maailman, Euroopan ja Saksan sähköntuotannon vaatimasta aurinkopaneelipinta-alasta on levinnyt viime päivinä netissä, ja monet ovat ihmetelleet olisiko tämä totta laisinkaan. Voitaisiinko tosiaankin koko maailman energiantuotanto kattaa pienellä pläntillä aurinkopaneeleita autiomaassa?

Vastaus löytyy tutkimuksesta, mistä kuva on napattu. Kyseessä on Nadine Mayn jo vuonna 2005 Braunschweigin teknillisessä yliopistossa tekemä tutkimus “Eco-balance of a Solar Electricity Transmission from North Africa to Europe”, missä on laskettu kuinka paljon aurinkopaneelipinta-alaa esimerkiksi Saksan kaipaaman sähkövirran tuottaminen Saharassa vaatisi.

Tulos on kuvan osoittama, tosin ongelmana ei ole niinkään sähkön tuottaminen, vaan sen siirtäminen. Hävikki pitkissä siirtolinjoissa on kohtalainen ja tuhansien kilometrien mittaisten, supertehokkaiden kaapeleiden vetäminen on teknisesti haastavaa ja kallista. Lisäksi ympäristön kannalta vähemmän optimaalista.

Tutkimuksessa keskityttiinkin juuri tähän ongelmaan, ja tulos kaikkien laskujen jälkeen oli selvä: sähkön tuottaminen Pohjois-Afrikassa aurinkopaneeleilla ja sen siirtäminen Eurooppaan olisi mahdollista ja jopa taloudellista.

Kuva ei kuitenkaan ole enää täysin relevantti, koska luvut laskettiin liki kymmenen vuotta sitten olleella aurinkopaneelitekniikalla. Nykyisin vastaava sähköntuotto voitaisiin toteuttaa jopa pienemmillä pinta-aloilla.

Parantunut hyötysuhde tekee myös aurinkosähköstä taloudellisen vaihtoehdon alueilla, missä Aurinko paistaa vähemmän kuin Saharassa. Niinpä Saksassa lyötiin eräänlainen ennätys 9. kesäkuuta, kun puolet koko maan tarvitsemasta sähköenergiasta tuotettiin valosähköisesti aurinkopaneeleilla. Tuolloin keskipäivällä valosta saatiin 23,1 gigawattia tunnissa sähköä, minä oli 50,6% kaikesta tuona hetkenä tuotetusta sähköstä.

Ennätys oli mahdollinen siksi, että 9. kesäkuuta oli vapaapäivä, jolloin sähköntarve oli normaalipäivää pienempi. Se kuitenkin osoittaa erittäin konkreettisesti, että vaihtoehtoiset sähköntuotantomenetelmät eivät ole enää pelkkää haihattelua. Ja myös sen, että aurinkosähköä ei tarvitse siirtää Saharasta pitkien voimalinjojen avulla, vaan sitä voidaan tuottaa suuria määriä paikallisesti – myös maissa, joissa Aurinko ei paista mitenkään erityisen paljon.

Päinvastoin kuin ajatellaan, tuottavat aurinkopaneelit sähköä myös talven pilvisinä päivinä. Niiden tuottama virta on luonnollisesti pienempi kuin aurinkoisina kesäpäivinä, jolloin pollukka paistaa suoraan korkealta taivaalta paneeleihin.

Suurin ongelma aurinkosähkössä on kuitenkin sen keskittyminen päiväsaikaan. Onneksi kuitenkin kulutus on päivällä myös yötä suurempi, joten parhaimmillaan esimerkiksi toimistorakennusten tarvitsema sähkö saadaan pihalla olevista paneeleista juuri silloin kun sitä eniten kaivataan. Aurinkopaneelit kaipaavat kuitenkin rinnalleen sähkön varastointia sekä varavoimaa.

Uusiutuvat energiamuodot ovat etenkin Saksassa nyt suosiossa, koska maa koittaa irrottautua ydinenergiasta. Siksi siellä on rakennettu runsaasti tuuli- ja aurinkovoimaa, ja näihin on pumpattu paljon tukirahaa. Esimerkiksi pelkästään aurinkopaneelien asennukseen annettiin tukea viime vuonna 16 miljardia euroa ja kapasiteetti on lisääntynyt voimakkaasti.

Tuulivoimaloita Kiinassa

Tuulivoima on uusiutuvien energiamuotojen selkäranka niin Saksassa kuin muuallakin. Suurimmat Euroopassa olevat tuulivoimapuistot (630 MW London Array ja 504 MW Greater Gabbard Iso-Britanniassa) ovat teholtaan suurten voimalaitosten luokkaa ja maailman suurin avomerellä sijaitseva tuulivoimapuisto (1320 MW Oak Creek-Mojave Yhdysvalloissa, Kaliforniassa) on teholtaan jo suurempi kuin monet ydinvoimalat. Esimerkiksi Suomeen tekeillä oleva Olkiluoto 3, lajissaan maailman suurin, on teholtaan 1 600 MW.

Vaikka siirtolinjat Afrikasta ovat todennäköisesti vielä kaukana tulevaisuudessa, on jo nyt Euroopassa sähköverkostoa uudistettu paitsi tehokkaammaksi, niin myös älykkäämmäksi. Näin esimerkiksi tuulivoimaa voidaan siirtää paremmin tuulisilta alueilta sinne, missä on tyynempää. Jossain tuulee aina, joten vaikka vieressä oleva tuulivoimala ei pyörisikään, toisaalla vastaavat viuhuvat vinhastikin. Samoin aurinkosähköä voidaan siirtää päivänpaisteisilta alueilta pilvisille.

Mitä vielä otsikkokuvaan tulee, niin kannattaa muistaa, että siinä on laskettuna mukaan vain sähköenergia - ei esimerkiksi kaikkea sitä (pääosin öljystä tulevaa) energiaa mitä liikenne vaatii. Se kuitenkin osoittaa sen, että energiasta ei maapallolla ole pulaa, vaan halusta ottaa se oikeasti käyttöön.

Öljylle on olemassa varteenotettavia vaihtoehtoja jo nyt, eivätkä vaihtoehtoiset energiamuodot ole mitään haihattelua. Pian ihmettelemme nykyistä öljymässäilyämme samaan tapaan kuin nauramme edelleen monien talojen katutasossa oleville luukuille, joista vain muutamia kymmeniä vuosia sitten lapioitiin koksia kellarikerrokseen lämmittämistä varten...

Tuulivoimaa lennokilla

To, 04/03/2014 - 11:56 Jari Mäkinen
Makani Power -lennokki kuvakollaasissa

Simon Leipiössä vihittiin eilen käyttöön neljä uutta tuulivoimalaa. TuuliWatti -yhtiön 4,5 megawatin voimalat ovat Suomen suurimpia ja niiden myötä yhtiön voimalat tuottavat sähköä 18 MW:n nimellisteholla Simossa. Periaatteessa tämä riittää yli 50.000 kerrostaloasunnon tarpeisiin.

Espanjalaisen Gamesan toimittama uusi voimalatyyppi on suunniteltu nimenomaan maa-alueiden tuuliolosuhteisiin. Sen napakorkeus on 140 m ja roottorin halkaisijan on 128 m, eli roottorin lavan pää nousee korkeimmillaan 268 metrin korkeuteen.

Tuulivoima on erinomainen tapa tuottaa sähköä, mutta suuret tuulivoimalat häiritsevät joidenkin silmää. Valitettavasti mitään energiaa ei voi nyhjäistä tyhjästä, ja vaikka siro tuulivoimala on kauniimpi kuin vaikkapa suuri hiilivoimalaitos, on voimaloiden joka tapauksessa sijaittava jossakin.

Yksi tapa vähentää visuaalista haittaa on sijoittaa esimerkiksi tuulivoimaloita asumattomille alueille ja merten ulapoille.

Toinen tapa on tehdä voimalasta entistä näkymättömämpi. Tätä suunnittelee Makani Power, vuonna 2006 perustettu ja viime vuonna Googlen ostama amerikkalaisyhtiö, joka kehittää lennokkivoimalaa.

Idea on yksinkertainen: suurikokoisessa lennokissa on sähkömoottorit ja potkurit, jotka nostavat koneen ilmaan. Siellä maahan pitkällä ja kestävällä vaijerilla kiinnitetty lennokki ohjataan lentämään silmukkaa siten, että puhaltava tuuli pitää lennokin radallaan samaan tapaan kuin leijan. Kun tuuli pitää leijalennokin pyörivässä liikkeessä, sen moottorit ja potkurit voidaan kytkeä "toisinpäin", eli tuottamaan virtaa tuulivoimalan tapaan. Syntyvä sähkö johdetaan vaijeria pitkin alas maahan.

Leijalennokkivoimalan etu on se, että se ei vaadi korkeaa mastoa ja suuria roottoreita, mutta sen tuottama teho on luonnollisesti paljon pienempi. Toinen huono puoli on se, että tuulen nopeuden pudotessa alle 10 m/s lennokki ei lennä enää hyvin, ja putoaa alas, jolloin sitä pitää hallita – se täytyy joko ohjata laskeutumaan kauko-ohjauksella tai lennokki muuttuu tuulen laskiessa leijaksi, minkä jälkeen se vain hilataan vaijerilla alas. Korkealla puhaltavia voimakkaampia ja tasaisia tuulia käyttämällä tämä ei kuitenkaan ole olennainen ongelma.

Perinteinen tuulivoimala ja Makani-lennokki

Monissa sovelluksissa pienitehoinen, kauempaa katsottuna lähes näkymätön lennokkileijavoimala olisi erinomainen ratkaisu. Sen valmistus- ja käyttökustannukset ovat pienet, minkä lisäksi  voimala on helppo laittaa pystyyn melkein minne vain: maa-asema voi olla vain kuorma-auto, missä on pieni masto vaijerin kiinnittämiseen.

Yhtiö testasi ideaansa ensimmäisen kerran keväällä 2012 kärkiväliltään 8 metriä olleella laitteella. Se paitsi toimi, niin myös tuotti 5 kW:n tehon. Suunnitelmissa on nyt 26-metrinen lentokone, joka voisi tuottaa 600 kW, eli jo noin kolmasosan tyypillisen perinteisen tuulivoimalan tehosta.

Otsikokuvassa on samaan kuvaan laitettuna lennokki ratansa eri osissa. Alla on yhtiön esittelyvideo. Kuvat ja video: Makani Power.

21.3.2013 - Tuuligeneraattorit kokovertailussa

To, 03/21/2013 - 08:55 admin

Tanskalaisen Vestas-yhtiön tekemät tuuligeneraattorit kokovertailussa: vasemmalla on yhtiön uusin ja suurin tuote, 7,0 MW tuottava V164. Sen koekappaletta ollaan asentamassa parhaillaan Frederikshavniin Jutlandin pohjoisosassa. V164 on ainoastaan avomerelle asennettava jättivoimala, jonka roottorin halkaisija on 164 metriä; lapojen pyyhkimä alue on 21 000 m2, eli noin kolme jalkapallokentällistä. Kyseessä on eräs maailman tehokkaimmista ja suurimmista tuulivoimaloista.

Vestasin mukaan yhden turbiini tuottama sähkö riittää kattamaan 6000 normaalin talon keskimääräisen sähköntarpeen. Saksalaisen Siemensin valmistamat V164:n lavat ovat uuden muottivalutekniikan ansiosta 20% kevyemmät kuin perinteisesti tehdyt lavat. Jättituulivoimaloita on tarkoitus asentaa mm. 300 kappaletta Iso-Britanniaan.

Kuvassa keskellä on yksi 111:stä Anholtin tuulivoimalapuistossa olevista 3,6 MW:n voimaloista ja sen vieressä on kokovertailuna Lontoon kuuluisa maailmanpyörä, suuri London Eye. Pienin turbiineista on Vindebyn voimalapuistossa Itämerellä oleva 0,45 megawatin generaattori ja oikeanpuoleisin rakennus on Kööpenhaminan observatorion kuuluisa, vuonna 1642 rakennettu pyöreä torni, Rundetårn. Sen korkeus on 36 metriä ja se on eräs Kööpenhaminen maamerkeistä.

Kuva: Vestas