Sähköä tuottavia pientuulivoimaloita on nykyään saatavilla valmiina aika hyvin, mutta halvimmat ovat melko heikkorakenteisia ja vaativat hyvät tuuliolosuhteet toimiakseen. Vähän paremmat tuulivoimalat ovatkin sitten hinnaltaan jo paljon kalliimpia. Varsinkin ulkomailta tuodut tuulivoimalat eivät välttämättä toimi Suomen olosuhteissa riittävän luotettavasti hyvällä hyötysuhteella. Tuulivoimalan valinnassa ja hankinnassa on tärkeää huomioida millaiselle paikalle voimala on tulossa ja minkälaiset ovat tuuliolosuhteet. Esimerkiksi tuulivoimalan siivet eli roottori pitää olla sopivasti mitoitettu tuuliolosuhteisiin ja generaattoriin mikäli halutaan saada jonkinlaista sähköntuotantoa aikaiseksi vaikka omiin tarpeisiin. Valitettavan useissa valmiissa voimaloissa on säästetty esimerkiksi siipien koossa jolloin voimala käynnistyy ja alkaa tuottaa sähköä vasta kovalla tuulella ja on pysähtyeenä suurimman osan ajasta kun tuuli ei ole riittävän kova.

Yksi vaihtoehto on rakentaa itse oma tuulivoimala jolloin saa sopivan omiin tarkoituksiin. Kerron tässä hieman omasta tuulivoimalan suunnittelu- ja rakennusprojektista.

Periaatteena oli saada hyvin toimiva, kestävä ja vähän huoltoa vaativa tuulivoimala kohtuukustannuksilla. Tuulivoimalan tärkeimmät osat toiminnan kannalta ovat siivet eli roottori ja generaattori. Näiden oikea mitoitus toiminnan kannalta on tärkeää. Roottorin koko määrää tehon, joka voimalasta saadaan ja roottorin koko suhteessa generaattoriin on oltava sopiva tuuliolosuhteisiin. Näiden osien mitoitus ja valmistus vaatii tietotaitoa ja osaamista. Nämä ovat myös kalleimmat komponentit joten suurin osa kustannuksista tulee näistä. Internetistä ja kirjallisuudesta löytyy nykyään melko hyvin tietoa näiden osien mitoitukseen. Allekirjoittaneella on lisäksi usean vuoden kokemus tuulivoimaloiden suunnittelusta Winwind Oy:ssä joten se auttoi myös oman voimalan suunnittelussa.

Hyvällä ja huolellisella suunnittelulla säästää aikaa ja välttyy turhalta työltä. Tähän projektiin suunnittelin osat 3D CAD- ohjelmalla. Esimerkiksi masto, runko, siivet, peräsin ja tarvittavat lujuustarkastelut on tehty CAD-ohjelmalla. Osapiirustukset saa samalla helposti tehtyä valmistusta varten.

Työläin vaihe oli siipien valmistus lasikuidusta. Siihen menee kohtuu paljon aikaa itse tehtynä mutta lopputulos on hyvä ja kustannukset ovat kohtuulliset. Puusta voi myös valmistaa kohtuullisesti toimivia siipiprofiileja nopeasti mutta niille tulee helposti painoa melko paljon. Generaattoreita voi valmistaa myös itse, mutta tähän voimalaan valitsin Windbluen valmistaman suoravetogeneraattorin, jolla on hyvä sähköntuottokyky jo matalilla kierroksilla. Tällöin erillistä välitystä ei tarvita roottorin ja generaattorin välissä. Masto on valmistettu sinkitystä teräsputkesta ja maston yläosassa on kiinnityskohdat harusvaijereille. Vaijereita käyttämällä maston ei tarvitse olla niin jäykkä kuin ilman haruksia ja riittää ohuempi putki. Lujuustarkastelut kannattaa tehdä huolella ettei voimala pääse kaatumaan kovassakaan myrskyssä. Jos rakenne ei ole riittävän luja niin tarvitaan myrskysuojaus joka kääntää voimalan poispäin tuulesta liian kovalla tuulella. Maston yläpäähän tulee kääntölaakeri eli yaw-laakeri jonka varassa koneisto kääntyy peräsimen ohjaamana tuuleen päin. Laakerin on oltava riittävän vahvasti mitoitettu että se kestää käytössä. Laakerissa on huomioitava ettei se pääse ruostumaan ja jäykistymään vesisateessa ja talvella. Tässä voimalassa sijoitin mastoputken sisälle liukurenkaan jolloin voimala pystyy pyörimään ympäri täydet kierrokset ilman kaapelien kiertymistä. Kaapelit saa hyvin vietyä alas maahan putken sisällä. Maston pituus riippuu paikasta, johon voimala sijoitetaan. Jos lähellä on puita tai taloja niin vaaditaan pitempi masto että tuuli pääsee tarpeeksi siiville. Mastosta kannattaa tehdä sellainen että sitä voi tarvittaessa jatkaa. Tähän tein myös maston juureen sarananivelen jolloin voimalan voi tarvittaessa kaataa alas huoltoa varten ja myös pystytys on helpompaa.

Voimalan tuottama sähkö pitää ohjata johonkin. Tässä olen ajatellut ladata akustoa jolloin sähköä on jonkin verran saatavila myös silloin kun ei tuule. Akkujen lataaminen vaatii generaattorin virran tasasuuntaamisen ja lataussäätimen. Ylimääräinen sähkö voidaan ohjata vaikka lämpövastukseen kun akut ovat täynnä.

Tuulivoimalan lopullinen sijoituspaikka kannattaa valita huolella, niin että tuuli pääsee siihen mahdollisimman tasaisesti ilman että liian lähellä on taloja tai puita. Lähellä olevat esteet aiheuttavat pyörteitä ja epätasaisuutta tuulen nopeuteen. Voimala toimii ja tuottaa parhaiten kun tuuli pääsee tasaisesti roottorille. Jos esteitä on lähellä niin maston pituus on oltava riittävän korkea, niin että siivet yltää esteiden yläpuolelle.

 

kuva1kuva2kuva3kuva4kuva5