Kalaparvia jäljittelemällä lisää tehoa tuulipuistoista

24.05.2010 09:51

Tuulienergiaa voitaneen pian hyödyntää entistä tehokkaammin kalaparvien ansiosta. California Institute of Technology:n (Caltech) professori John Dabiri pyrkii löytämään luonnon prosesseista uusia näkökulmia energiantuotantoon.

- Sain inspiraation tarkkaillessani kalaparvia. Parvessa kunkin kalan jälkeensä jättämä vanavesi vaikuttaa muihin kaloihin, ja vierekkäisten kalojen vanavedet vaikuttanevat myönteisesti toisiinsa. Monia samoja periaatteita voidaan hyödyntää, kun suunnitellaan pystyakselisten tuuliturbiinien sijoittelua, sanoo Dabiri.

Nykyisten tuulipuistojen suurin haaste on tilan puute. Yleisin tuulivoimalatyyppi on vaaka-akselilla varustettu tuuliturbiini, joka suurien propelliensa vuoksi tarvitsee merkittävän määrän maata toimiakseen kunnolla.

- Propelleihin perustuvien tuuliturbiinien teho kärsii, kun voimaloita sijoitetaan toistensa läheisyyteen, Dabiri sanoo.

Pystysuoran akselin ympäri pyörivissä turbiineissa ei ole propelleita, vaan pystysuora roottori. Näitä tuulivoimaloita voidaan sijoittaa pienemmille maa-alueille tiheämmin. Caltech:issa tehdyissä kokeissa todettiin, että pystyakselisten tuuliturbiinien harkitulla sijoittelulla voidaan saavuttaa merkittäviä tehohyötyjä.

Nykyisissä tuulipuistoissa kaikki turbiinit pyörivät samaan suuntaan. Kun Dabiri tarkkaili parvessa uivien kalojen jälkeensä jättämiä pyörteitä, hän huomasi, että osa niistä pyöri vastapäivään ja osa myötäpäivään. Tämän innoittamana Dabiri aikoo selvittää, voidaanko pystyakselisista tuuliturbiineista muodostuvan tuulipuiston tehoa kasvattaa, jos vierekkäiset roottorit pyörivät eri suuntiin. Kaloja tutkimalla huomattiin myös, että pyörteet muodostivat ikään kuin portaikon. Tämäkin on uusi ajatus, sillä nykyään tuuliturbiinit sijoitetaan siisteihin riveihin.

Caltechissa laaditun tietokonemallin mukaan samalta maa-alalta voitaisiin saada uudella sijoittelulla monta kertaa suurempi tuulivoimateho kuin nykyisin. Seuraavaksi ajatusta testataan käytännössä. Kuusi pystyakselista tuuliturbiinia sijoitetaan liikuteltaville alustoille, ja niiden tuottamaa tehoa testataan erilaisilla asetteluilla.

- Tavoitteemme on osoittaa, että uudella teknologialla saadaan huomattavasti enemmän tuulienergiaa tietyltä maa-alueelta, kuin nykyisillä menetelmillä. Tutkimuksemme tulokset voivat mahdollistaa tuulipuistojen rakentamisen lähemmäs kaupunkeja, jolloin sähkönsiirtokustannukset laskevat. Lisäksi voidaan pienentää merelle sijoitettavien tuulipuistojen kokoa.

Testattavana on kolme Windspire Energy:n tuulivoimalaa, jotka ovat noin 10 metriä pitkiä ja 1,3 metriä leveitä. Kunkin tuuliturbiinin nimellisteho on 1,2 kilowattia. Lisäksi testataan kolmea toisen valmistajan tuuliturbiinia. Yhteensä kuuden turbiinin nimellisteho on 15 kilowattia.

- Usein uusia ajatuksia testataan tietokonemalleilla tai laboratorioiden tuulitunneleissa. Tämä hanke on ainutlaatuinen, sillä teemme kokeita todellisissa olosuhteissa, Dabiri sanoi.