Kivirekiretki

Osa tuulivoiman ylijäämäsähköstä pitää varastoida myöhempää käyttöä varten tuotannon tasaamiseksi kulutuksen mukaan.
Kivi on edullinen ja tehokas materiaali tuulisähkön väliaikaiseen varastointiin tuotannon piikkien tasaamiseen. Kivimassat muodostavat tehokkaan akun.

Hampuriin valmistuu parhaillaan täyden mittakaavan kivivarasto tuulisähkölle, kapasiteetiltaan noin 30 MWh. Laitos kattaa noin 1 500 kotitalouden päivittäisen energiatarpeen. Tavoitteena on mahdollisimman halpa vaihtoehto akuille. Kivet lämmititetään tuulisähköllä toimivalla puhaltimella 600 celciusasteen kuumuuteen. Kiveen varastoitu lämpö purkautuu tarvittaessa taas sähköksi johtamalla kuuma ilma lämmönvaihtimen kautta höyryturbiiniin, joka puolestaan pyörittää generaattoria.

Yksinkertaisuudessaan nerokasta. Mutta voisiko myös sähköauton kemiallisen akun korvata samalla menetelmällä. Mahtaisi tulla liikaa massaa. Tällaista ajoneuvoa voitaisiin kutsua vaikka kivireeksi :)

Vauhtipyörä à la Suomi

Tuuli- ja aurinkoenergian käytön lisääminen vaatii tehokkaiden energiavarastojen kehittämistä koska sähköntuotanto näillä tavoilla on sääolojen mukaan vaihtelevaa. Kun tuotantoa on paljon energiaa ladataan varastoon, josta sitä käytetään kun ei tuule ja/tai paista. Tarvittava varastointikapasiteetti on niin suuri että kemiallisilla akuilla tämä tulisi kohtuuttoman kalliiksi.

Yksi mahdollisuus on säilöä energiaa pyörivän massan liike-energiaksi eli vauhtipyörään. Kun energiaa varastoidaan pyörää kiihdytetään ja kun energiaa puretaan pyörä pyörittää generaattoria (ja samalla hidastuu).

Suomalainen Teraloop on keksinyt muuntaa vauhtipyörän ideaa niin että perinteisen pyörivän kiinteän massapyörän sijaan siinä on ympyrärataa ajava "juna". Eli donitsin muotoisessa tyhjiössä kiitää hurjaa vauhtia isomassainen magneettilevitaatio juna. Energiaa varastoidaan kiihdyttämällä vaunujen vauhtia ja puretaan jarruttamalla ja ottamalla energia talteen. Halkaisijaltaan 500 metriseen looppiin voitaisin varastoida huikeat 16 gigawattituntia ja purkaa 500 megawatin teolla. Kuulostaa melko scifiltä mutta Teraloop on tekemässä prototyyppiä ja myös teollisen mittakaavan 100-metrinen ja 100 megawatin tehoinen testilaitos on suunnitelmissa. Valmistuessaan se olisi maailman suurin energiavarasto kun laskuista jätetään pumpatut vesivarastot ja paineilmavarastot.

Tuulipuut

Tarviiko tuulivoimalan olla maiseman pilaaja? Ei tarvi.
Ranskalaiset on keksinyt tehdä puun näköisiä tuulimyllyjä. Laviéren Tree Wind on puun mallinen hökötys jonka oksilla pyörii 72 tyyliteltyä lehteä muistuttavaa roottoria. Puun teho on 3.1 kW ja hinta alle 30 kE. Aika veikeitä.
Tässä elävää kuvaa aihesta: p.s. Lasten Hautausmaa bändin Tuulipuut biisi tuskin kertoo näistä mutta muuten hyvä kappale ;)

Lennokkivoimaa

Google on ostanut Makani Power yrityksen, joka tuottaa sähköä lennätettävien liidokkien siipiin kiinnitetyillä propelleilla. Liidokkeja lennätetään maahan ankkuroidun narun päässä kuuden sarjoissa 250-600 metrin korkeudella maanpinnasta. Energia syntyy tuulen osuessa turbiineihin kun liidokit kiertävät ympyränmuotoista reittiä ilmassa. Sähkö ohjataan maahan narussa olevan johdon avulla. Tarkoituksena on, että järjestelmä on täysin automaattinen: liidokki lähtee ohjausjärjestelmän avulla itsestään lentoon, leijuu, tuottaa energiaa ja laskeutuu. Yritys on saanut hyviä tuloksia 30 kW prototyypillä. Lopullinen järjestelmä tulee olemaan 600 kW kokoluokkaa.

Ensimmäinen postaukseni tähän blogiin vuonna 2009 käsitteli Sky Wind Powerin kehittämiä tämän tyyppisiä voimaloita.

Erilainen tuulivoimala

Hollantilaisessa Delftin yliopistossa on kehitetty tuuli "mylly" jossa ei ole liikkuvia osia. Jättimäistä tennismailaa muistuttava voimala koostuu putkista joiden suuttimista tihkuu ilmaan pikkuriikkisiä positiivisesti varautuneita vesipisaroita. Kun tuuli puhaltaa pisarat pois sähkökentästä syntyy sähkövirta. Tutkijat ovat tehneet toimivia prototyyppejä ja varsinaisen suuren voimalan rakentamiseen haetaan rahoitusta. Tämän tyyppinen voimala ei aiheuta melua ja linnut eivät törmäile lapoihin myös maisemallinen haitta on vähäisempi kuin perinteisellä pyörivällä laitteella.

Lentotuulivoimala

Olen aiemminkin kirjoittanut leijavoimalasta jossa korkealla kovissa ilmavirtauksissa oleva leija pyörittää maassa sijaitsevaa generaattoria. Tämän tyyppinen voimala on kannattava sisämaassakin ja pystyy hintakilpailemaan jopa hiilen kanssa. Tamperelainen Alula Energy kehittää tästä versiota jossa parissa sadassa metrissä liitävä kymmenmetrinen lujitekomposiittinen siipi kiskoo vaijeria ja pyörittää generaattoria. Lakikorkeuden saavutettuaan leija ohjataan syöksyyn ja köysi vedetään takaisin kelalle. Alulan varsinainen innovaatio on siiven automaattinen ohjausjärjestelmä joka lisäksi tuulen tyyntyessä ohjaa siiven takaisin maassa sijaitsevaan alustaansa ja paremmalla tuulella se taas lähetetään automaattisesti korkeuksiin. Aululan tuotteen nimellisteho on 250kW, maassa olevan generaattori- ja ohjausyksikön koko on autotallin luokkaa. Yhtiö arvioi lentotuulivoima kaupallistuvan viiden vuoden kuluessa.

Akkusaari

Tuulivoiman ongelmana on tuotannon epätasaisuus mutta ongelma on ratkaistavissa energiavaraston avulla. Kun tuulee paljon energiaa varastoidaan akkuun josta sitä voidaan käyttää kun ei tuule. Ongelma on siinä että tämän mittaluokan akun toteuttaminen kemiallisena Li-On tms akkuna olisi tolkuttoman kallista. Onneksi on muitakin tapoja.

Belgian valtio aikoo rakentaa Pohjanmerelle tuulienergian varastosaaren. Ylijäämä energia tuotannon huippuhetkiltä käytetään pumppaamaan vettä pois keinotekoisen saaren keskeltä. Kun tuulee vähän tai lainkaan, veden annetaan virrata takaisin alas sähköä generoivien turbiinien läpi. Näin tekosaari tasaa tuulisähkön epätasaista tuotantoa.

Suuren mittakaavan energiavarasto on ollut puheissa ja kehitteillä jo vuosia eri puolilla maailmaa, mutta Belgia näyttää olevan ensimmäinen, joka todella ryhtyy toteuttamaan hanketta. Näitä nähdään varmaan vielä lisää.

Tuulipuimuri

Brittiläisessä Nottingham Trent-yliopistossa on kehitetty uudentyyppinen tuuliturbiini, jossa perinteiset pyörivät lavat on korvattu kahdella kiikussa keinuvalla vaakasiivellä. Ilmavirta saa siivet vuorotellen nousemaan ja laskemaan. Laitteen kehutaan olevan hiljainen ja toimivan jo erittäin pienellä tuulenvireellä ja toisaalta kestävän myös myrskytuulessa. Täällä on videon pätkääkin.