Kuidas väikesed tuuleturbiinid töötavad: Algajate juhend

Kas oled huvitatud taastuvatest energiaallikatest ja tuuleturbiinidest, kuid leiad, et usaldusväärse, kuid samas kergesti mõistetava teabe hankimine on keeruline? Selles artiklis selgitame tuuleenergia kõige olulisemaid aspekte: kuidas seda saab kasutada elektri tootmiseks ja kes saab tuuleturbiinitehnoloogiast kõige enam kasu.

Sissejuhatus: kellele see juhend on mõeldud?

See juhend keskendub põhiteabe pakkumisele tuuleturbiinide ja taastuvenergia allikate kohta. See on ideaalne, kui kaalud investeerimist tuuleenergiasse ning sul on mõned küsimused või kahtlused.

See on väärt lugemine ka siis, kui soovid taastuvenergia teemaga paremini tuttavaks saada. Me näitame tuuleenergia rolli ülemaailmses liikumises fossiilkütustelt puhastele allikatele ning toome esile peamised eelised nii eraisikutele kui ka ärikasutajatele.

Tuuleenergia mõistmine

Mis on tuuleenergia?

Õhu loomulik liikumine, kõrgema õhurõhuga aladelt madalama õhurõhuga aladele, tekitab teatud mehaanilist energiat. Seda nimetame tuuleenergiaks. Kuid selleks, et muuta see kodumajapidamistes, ärivaldkonnas ja tööstuses kasutatavaks elektrienergiaks, tuleb see transformeerida. Seda teevad tuuleturbiinid – tänu nende labadele, rootoritele ja teistele komponentidele.

Pole üllatav, et tuule sagedus ja tugevus mõjutavad elektri tootmise protsessi. Seetõttu tuleks tuuleparkide asukohti hoolikalt valida ja teha eelnevaid uuringuid. Millised ilmastikutingimused tagavad tuulepargi vajaliku tõhususe? Väikesed tuuleturbiinid ei vaja palju – meie toodete jaoks on minimaalne tuulekiirus 2,5-3,3 m/s, olenevalt seadme mudelist. Need saavutavad kõrgeima töövõime, kui tuulekiirus on 10 kuni 15 m/s.

Taastuvad energiaallikad vs fossiilkütused

Peamine erinevus tuuleenergia ja tavaliste süsteemide vahel seisneb selles, et tuuleenergiat tootmiseks ei ole vaja kasutada fossiilkütuseid: maagaasi, naftat või söe. See on \uuml;ks selle tehnoloogia peamisi eeliseid. Fossiilkütuste kasutamise piiramine tähendab:

– puhta energia lihtsat juurdepääsu ka piirkondades, kus fossiilkütuseid ei kaevandata;

– ei ole kulusid energiaallikate transportimiseks tootmisjaama;

– kasvuhoonegaaside heitkoguste puudumist;

– allikate lõppemise riski puudumist – tuuleenergia on alati saadaval ja see ei muutu aastate jooksul.

Energiaülemineku keskkonna- ja majanduslik mõju on nii tugev, et plaanitakse fossiilkütused 2050. aastaks globaalsete taastuvenergiaallikatega asendada. Selle eesmärgi saavutamiseks on veel palju teha, kuid mõned sümptomid on juba nähtavad: taastuvenergia osakaal kogu elektritootmises jõudis 2022. aastal 29,7%-ni.

Väikeste tuuleturbiinide komponendid

Elektri tootmine tuulest poleks võimalik ilma tuuleturbiinide oluliste komponentideta, milleks on:

Labade – pikad elemendid, tavaliselt valmistatud klaaskiust. Kui tuul puhub, hakkavad need keerlema, püüdes tuuleenergiat. Freen turbiinid kasutavad pehmete labade tehnoloogiat ja meie labad on valmistatud metallist.

Rootor – see on seade, mis asub tuuleturbiini keskel, kus labad on ühendatud. Seda liigutavad keerlevad labad.

Võll – metallvarras, mis on ühendatud rootoriga ja vastutab energia edastamise eest süsteemi teistele osadele.

Generaator – seade, kus mehaaniline energia muudetakse elektriks.

Torn – keskmiselt 12 kuni 120 meetri kõrgune element, millele on kinnitatud labad, rootor ja muud tuuleturbiini osad.

Kuidas näeb välja elektri tootmise protsess tuuleturbiinis? Selgitame seda üksikasjalikult lõigus “Kuidas väikesed turbiinid töötavad” – vt allpool.

Tuuleturbiini põhiline ehitus ja tööpõhimõte jäävad väikeste erinevustega samaks. Kuid see ei tähenda, et tehnoloogia ei muutuks. Vastupidi – teadlased ja kommertslikud teadus- ja arendusosakonnad töötavad pidevalt tuuleturbiinide tõhususe suurendamise ja nende hoolduskulude vähendamise nimel.

Väikeste tuuleturbiinide tüübid

Horisontaalsed tuuleturbiinid, mis meenutavad suurt ventilaatorit, on kõige populaarsem lahendus. Kuid see pole ainus võimalik lahendus! Uuri, kuidas horisontaalsed ja vertikaalsed tuuleturbiinid on ehitatud ja kuidas need töötavad.

Horisontaalsed tuuleturbiinid (HAWT)

Seda tüüpi tuuleturbiinidel on kolm laba, mis on ühendatud rootoriga, mille võll on maapinnaga paralleelne. Tuul puhub otse labadele, pannes need liikuma. Horisontaalsed tuuleturbiinid on tuntud oma kõrge tõhususe poolest. Need on populaarsed peamiselt suurtes tuuleparkides, kuid väiksemaid mudeleid saab kasutada ka kodumajapidamistes.

Vertikaalsed tuuleturbiinid (VAWT)

Kodused vertikaalsed tuuleturbiinid on iseloomulike labadega, mille kuju võib võrrelda munavahustajaga. Nende rootor ja võll asuvad tsentraalselt, põiki maapinna suhtes. Labad keerlevad, kui neid tuul liigutab, ja nad ei vaja kalibreerimist ega ümberorientatsiooni, kui tuule suund muutub. Seda tüüpi tuuleturbiine saab edukalt kasutada piiratud ruumiga kohtades, näiteks linnapiirkondades.

Kuidas väikesed tuuleturbiinid töötavad

Väikeste tuuleturbiinide tööpõhimõte on põhimõtteliselt sama, mis suurtel süsteemidel. Tuule energia püütakse kinni turbiini labade abil ja seejärel antakse edasi rootorile. Keerlevad labad panevad rootori liikuma. Kui see pöörleb, hakkab see liikuma viima võlli, mis kannab liikumise generaatorisse – osasse, mis muundab mehaanilise energia elektriks. Generaator koosneb magnetitest ja traadipoolidest, mis loovad elektrivälja. Lihtsamalt öeldes on see väga sarnane sellele, mis juhtub siis, kui liigutad jalgratta pedaale, et toota energiat rattatule toiteks. Erinevus seisneb protsessi ulatuses – generaator toodab palju rohkem elektrit.

Väikeste tuuleturbiinide eelised äridele

Ettevõtted, olgu need suured või väikesed, saavad tuuleenergiasse investeerimisest palju kasu. Eelised on nii majanduslikud kui ka mainega seotud. Tuuleenergia kasutamine elektriallikana on uuendusliku mõtlemise ja keskkonnateadlikkuse märk. Uuri, millised väikeste tuuleturbiinide eelised on äri jaoks kõige olulisemad!

Süsiniku jalajälje vähendamine

Kuna väikesed tuuleturbiinid ei eralda elektri tootmisel kasvuhoonegaase, kas võime öelda, et need on 100% süsiniku jalajäljeta? Vastus pole nii lihtne. Tuuleturbiini süsiniku jalajälg tõesti eksisteerib – see tuleneb peamiselt tootmis-, transpordi- ja paigaldusprotsessidest.

Tuuleenergia jalajälg kogu turbiini elutsükli jooksul ei ole siiski suur. Meie toodete puhul on see vaid umbes 25 g CO2 iga toodetud 1 kWh kohta. Võrdluseks: sama kogus energiat söe põletamisel põhjustab 1002 g CO2 heitkoguseid.

Kui kaua kulub aega, et väikesed tuuleturbiinid muutuksid süsinikuneutraalseks? Uuri seda ja teisi fakte nende panuse kohta jätkusuutlikkusse.

Jätkusuutlikkuse eesmärkide edendamine

Jätkusuutlikkuse fookuses hoidmine muutub erinevates valdkondades prioriteediks: IT, tööstus, tervishoid jne. Ja see pole ainult turundus ja positiivse maine loomine – kuigi investeerimine rohelisse energiasse võib suurendada müüki keskkonnateadlike klientide seas. Samuti on see seotud poliitika ja uute seadusandlike regulatsioonidega. Võime eeldada, et kõrge arengutasemega riikide valitsused kehtestavad seadused, mis mingil määral sunnivad ettevõtteid järgima jätkusuutlikkuse eesmärke. Heaks näiteks on regulatsioonid, mis nõuavad tööstusest kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamist.

Ärivõimalused

Äriinvestorid saavad tuuleenergiast kasu mitte ainult oma tootmisettevõtete või andmekeskuste energiaga varustamisel. Taastuvenergial põhinevat energiat saab ka müüa ärilisel eesmärgil – teistele ettevõtetele või kohalikele kogukondadele. Uuri lähemalt väikeste tuuletehnoloogiate kohta kui ärivõimalusest.

Väiksed tuuleturbiinid tööstuslikes rakendustes

Tuuleenergia toetav roll tööstuses tekitab seoseid suurte süsteemidega, mille võimsus on arvestatud megavattides. Kuid kas suured tuuleturbiinid on ainus võimalik lahendus tööstuslikes rakendustes?

Ka väiksed tööstuslikud tuuleturbiinid võivad olla selles valdkonnas tõhus tugi. Kõik oleneb kogu süsteemi võimsusest, mitte ühe tuuleturbiini võimsusest. Tuuleenergiaga süsteemid on skaleeritavad – neid saab ehitada ühe tuuleturbiiniga või lausa sadadega. Skaalitavus on eelis ka siis, kui tööstusettevõttel on laienemisplaane – iga tuuleenergiaga süsteemi saab laiendada, et vastata jooksvale vajadusele.

Väikeste tuuleturbiinide integreerimine oma äri

Tasuvuse hindamine

Iga tuuleenergiaga süsteem on piisavalt tõhus ainult siis, kui see vastab kasutaja vajadustele. Kuidas hinnata väikestesse tuuleturbiinidesse investeerimise tasuvust ja kasumlikkust?

Peamine tegur on ettevõtte energiavajadus. Selle teabe alusel saame eeldada, milline tuuleturbiin on piisavalt tõhus, et pakkuda vajaminevat elektrit. Samuti palume investoritel kaaluda ja vastata järgmistele küsimustele:

– milline eelarve neil on investeerimiseks – ja kas nad on teadlikud, et esialgsed kulud moodustavad suure osa investeeringust;

– kas nad plaanivad kasutada tuuleenergiat ise või müüa seda äri- või munitsipaalvajadusteks;

– kas neil on koht, kuhu saab paigaldada vertikaalse tuuleturbiini – ja kui ei, kas nad on valmis rentima või ostma sobiva koha;

– milline investeeringu tasuvusaeg on nende jaoks rahuldav;

– kas nad plaanivad tulevikus süsteemi laiendada.

Levinud eksiarvamuste kummutamine

Taastuvenergia kasutamine elektri tootmiseks on suhteliselt uus kontseptsioon. Ja on loomulik, et see võib tekitada kahtlusi ja vastuväiteid. Kui neid korralikult ei selgitata ega hajutata, võivad need muutuda müttideks. Peamine probleem on see, et sellised uskumused ja põhjendamatud arvamused levivad meie internetiajastul väga kergesti. Enamik neist on tõele mittevastavad – kuid avalikkuse veenmiseks vajame selgeid, terviklikke ja usaldusväärseid andmeid ja teavet.

Siin on mõned eksiarvamused ja mütid, mis on seotud tuuleenergiaga ja mida on lihtne kummutada:

1. Tuuleenergia tootmine on kallis.

Tõsi on see, et tuulepargid tekitavad suhteliselt kõrgeid esialgseid kulusid, mis on seotud seadmete ostmise, transportimise ja paigaldamisega. Kuid külgede täielikuks pildiks peame arvestama ka tegevusperioodi kulusid. Objektiivne tegur reaalsete kulude näitamiseks ja võrdlemiseks teiste süsteemidega on LCOE (keskmine tasakaalustatud elektrikulu). Uute suurte tuuleenergia süsteemide jaoks on see 0,081 dollarit kWh kohta (2022. aastal).

2. Tuuleturbiinid on loodusele kahjulikud.

Tuuleenergia eksperdid nõustuvad, et need seadmed ei ole loomade, eriti lindude ja nahkhiirte, aga ka putukate jaoks täiesti neutraalsed. On arvutatud, et USA-s on tuuleenergia vastutav 0,27 linnu surma eest iga 1 GWh kohta. Probleem tekib siis, kui tuulepargid asuvad loomade elupaikades või nende rändeteedel. Selle saab lihtsalt lahendada tuuleturbiinide asukoha eelneva kontrollimise ja sellise asukoha valimisega, mis on loomadele ohutu. Samuti on heaks lahenduseks tuuleturbiinide paigutamine piisava vahemaa tagant ja piisavalt kõrgete tornide kasutamine.

3. Tuuleturbiinide tekitatud müra võib olla tärkamatu ja kahjulik läheduses elavatele inimestele.

Tõsi on, et keskmine tuuleturbiini müratase on umbes 45 dB. See on tunduvalt vähem kui liiklusmüra.

4. Tuuleenergia kasutamine on võimalik ainult vähesel arvul aladel.

Sobiv asukoht on tuulepargi tõhususe tagamiseks äärmiselt oluline. Kuid on palju alasid, mis vastavad tuuleturbiinide tingimustele. Nagu me varem mainisime, on elektri tootmiseks vajalik tuulekiirus vaid 3,5 m/s. Kui ala ei ole tuule eest varjatud või tihedalt arendatud, ei tohiks enamikul turbiinidel tuuleenergia püüdmisega probleeme olla.

5. Tuuleturbiinid sobivad ainult suurtele ettevõtetele ja tööstusele, mitte erakasutajatele.

Kõik sõltub tuuleturbiini sobitamisest kasutaja vajadustega. Turul on saadaval palju lahendusi – alates väikestest tuuleturbiinidest (nagu Freen vertikaalsed tuuleturbiinid, mille võimsus on 5, 20 või 50 kW) kuni suurte seadmeteni, mis sobivad tuuleparkidesse. Tuuleenergia saab toetada kodumajapidamisi, tööstust, põllumajandust jne.

Kokkuvõte

Tuuleenergia eelised ei piirdu ainult keskkonna- või majanduslike eelistega. Me peaksime vaatama seda kui osa suuremast pildist. Energiaüleminek fossiilkütusel põhinevatelt süsteemidelt taastuvatele energiaallikatele on samuti toimumas. Selle osaks olemine on kindlasti väärt kaalumist – eriti kuna investeerimine tuuleenergiasse on viimastel aastatel muutunud vähem kulukaks ja palju lihtsamaks.