Vindkraft

Locales logo
Forgot your your password?

Tuulivoima tuottaa sähkö tuhansiin kotitalouksiin

Tuulivoiman avulla voidaan tuottaa sähköä tuhansien omakotitalojen tarpeisiin. Tuulivoima puiston tunnistaa jo kaukaa, valkoiset tuulimyllyt siellä pyörivät jylhinä korkeuksissaan. Mutta miten tuulesta käytännössä saadaan watteja ja miten pyörivän turbiinin tuottama energia siirtyy kahvinkeittimeen? Tuulisähkön toimitus ja jakelu hoidetaan erityisen sähköaseman kautta. Tuulivoimalat ovat kymmenkertaistuneet teholtaan viimeisen kymmenen vuoden aikana. Nykyään uuden tuulivoimalan teho on 2 000 ja 3 000 kilowatin välillä ja tehokkuus kasvaa jatkuvasti. Tuulivoimalan tornit ovat korkeudeltaan 100-140 metriä ja roottorin halkaisija on 100-130 metriä. Yksi tuulivoimala tuottaa sähköä noin 2 000 kotitalouden tarpeisiin. Tuulivoimaloista saadaan sähköä noin 80-90 prosenttia ajasta.

Mutta miten tuulisähkö käytännössä toimii? Tuulivoimalaa voi verrata polkupyörän lamppuun, joka syttyy kun pyörää poljetaan tarpeeksi nopeasti, lamppu saa energian renkaan pyörimisestä. Tuuli syntyy, kun aurinko lämmittää ilmakehää ja ilmaan syntyy lämpötilaeroja. Tästä taas muodostuu paine-eroja, joka saa ilmamassat lähtemään liikkeelle ja näin syntyy tuuli. Tuulta on hyödynnetty pitkään esimerkiksi mekaanisissa tuulimyllyissä ja vesipumpuissa. Moderni tuulivoimala kykenee muuntamaan energiaksi noin kolmasosan roottoriin osuvien tuulten voimasta. Voima siirtyy vaihdelaatikon kautta tuuliturbiinin generaattoriniin, joka muuttaa siivekkeiden pyörinnän sähköenergiaksi. Vaikka periaate on sama polkupyörän lampussa, kyseessä on kuitenkin huomattavasti suurempi mittakaava, joten energiaa ei voi syöttää suoraan tarvittavaan laitteeseen vaan se täytyy tasata. Muutoin esimerkiksi kodin valaistus vilkkuisi sen mukaan, kuinka kovaa tuulee. Sähkö kulkee tuulesta pistorasiaan siis neljän pisteen kautta: tuuliturbiinista sähkö siirtyy sähköaseman kojeistolle, kojeistolta muuntajalle, muuntajasta kantaverkkoon ja kantaverkosta toisen muuntajan ja sähköaseman kautta koteihin ja kuluttajan käyttöön.

Tuuliturbiinin pyöriessä generaattori tuottaa siis sähköä, joka lopulta siirtyy kaapeleihin kuljetettavaksi. Tuulivoimalaan on aina kytkettynä maan alla kulkevia kaapeleita, jotka johtavat sähköasemaan. Asemalla kaapelit ohjaavat sähkön haluttuihin kennoihin eli katkaisijoihin. Nämä toimivat samalla tavoin kotoa tuttu valokatkaisija. Yhdessä kennot muodostavan kojeiston, joka on sähköaseman tärkein osa. Sähköasemalla on lisäksi automaattikoneisto sähkönjakelua varten, jota voidaan ohjailla etänä valvomosta käsin. Samalla periaatteella kuin kodinkin sähkölaitteissa, myös kennoissa on oma ”sulakkeensa”. Jokainen kenno on suojattu erikseen vikatilanteita silmällä pitäen ja suojalaitteisto katkaisee sähköt vian ilmetessä. Tämän varmistuksen avulla vikatilanteessakin saadaan vahingot rajattua mahdollisimman pienelle alueelle. Sähkö tulee tuulivoimalasta muodossa, jossa sen jännite on 20 kilovolttia. Sähkön jännitettä täytyy siis nostaa, jotta se voidaan siirtää suurjännitteiseen jakeluverkkoon. Tätä varten aseman vieressä on muuntaja, jonka tehtävänä on nostaa jännite 110 kilovolttiin. Kuluttajalle siirrettäessä sähkön jännite lasketaan jälleen sopivalle tasolle. Sähkön varastoiminen on hankalaa, joten sähköntuottajat joutuvat hakemaan tasapainoa tuotetun sähkön ja sen kulutuksen välillä. Tässä otetaan huomioon ennustetut tuulet ja lämpötilat. Jos tuuliennusteet heittävät paljon arvioidusta, saattaa tuulisähköä tulla markkinoille liikaa. Tällöin tilanne hoidetaan sähköverkkoa säätämällä, meillä yleensä vesivoiman avulla.

Tuulivoiman kysyntä on kovassa kasvussa. Pohjolassa tuuliolosuhteet ovat erittäin otolliset tuulivoiman kehittämiselle ja tuulivoimarakentaminen on lähtenyt vauhtiin Suomessakin. Suurin osa Suomen tuulivoimaloista sijaitsevat länsi- ja etelärannikolla ja Ahvenanmaalla. Hyvistä tuuliolosuhteista huolimatta kylmä ilmasto asettaa omat haasteensa tuulivoiman käytölle. Talvella roottorin lapoihin saattaa kerääntyä jäätä, joka voi hidastaa sähköntuotantoa ja aiheuttaa tappiota. Jäänmuodostus vaihtelee tuulen tavoin vuodesta toiseen. Jäänmuodostuksen aiheuttama tuotantotappio otetaan huomioon jo suunnitteluvaiheessa ja lasketaan topografiaan perustuvien meteorologisten mallien pohjalta. Tuotannon menetyksiä pyritään estämään myös erityisen jäänpoistojärjestelmän avulla, jota kehitetään jatkuvasti, sillä tuulivoiman tuotanto on muuten parhaimmillaan vuoden kylmimpien kuuden kuukauden aikana.