"Tanskalainen malli" tuulivoiman tuotannossa
Alla oleva teksti on maturiteetti tuuliteknologian historiaa tarkastelleesta kandityöstäni.
"Tanskalainen malli" tuulivoiman tuotannossa
Tuulivoimalla on Tanskassa vuosisataiset perinteet. Tuuli on ollut niin laivojen liikuttaja kuin myös myllyjen pyörittäjä. Sähköä on tuulella tuotettu 1800-luvun lopulta lähtien. Toisen maailmansodan aikana tuulisähkö oli Tanskalle merkittävä lisäys puuttelliseen energiantuotantoon.
"Tanskalaisen mallin" katsotaan kuitenkin syntyneen vasta Johannis Juulin vuonna 1956 Tanskan Gedseriin rakentaman tuulivoimalaprototyypin myötä. Tämä "rumaksi ankanpoikaseksikin" nimetty turbiini oli suunniteltu hyödyntämään käytössä hyväksi havaittuja metodeja. Raaka-aineet valittiin lähistöltä mahdollisimman helposti hyödynnettävistä lähteistä. Esimerkiksi torni oli betoninen lähistöllä sijainneen betonitehtaan vuoksi.
Tämä "Gedserin myllyksi" nimetty turbiini oli suunniteltu nimenomaan toimintavarmaksi maksimaalisen tehontavoittelun sijaan. Se oli horisontaaliakselinen, kolmilapainen, tuulta kohti suuntautunut ja sakkaussäätöinen. Sakkaussäätö saatiin aikaan taittamalla roottorin lapojen kärjet.
Gedserin mylly osoittautui käyttöikänsä puitteissa toimintavarmaksi. Näinpä se toimi uuden tanskalaisen tuuliturbiinisukupolven airueena.
Tuuliturbiinihankkeet olivat kuitenkin jäissä 1950- ja 1960-luvuilla öljyn alhaisen hinnan vuoksi. Niinpä Gedserin myllyn merkitys alkoi tuntua vasta 1970-luvun alun öljykriisin myötä, jolloin öljyä korvaavat energiantuotantomuodot alkoivat kiinnostaa. Tanska oli öljykriisin aikaan varsin vaikeassa tilanteessa, sillä maan energiahuolto pohjautui lähes yksinomaan tuontiöljylle. Tanska ei seurannut Ranskan esimerkkiä, vaan valitsi tuontiöljyn korvaajaksi ydinvoiman sijaan tuulivoiman. Hallituksen tuella syntyi merkittävä tuuliturbiiniteollisuus, jossa Gedserin myllyn mallia kopioitiin yhä uudestaan. Näin alettiin puhua "tanskalaisesta mallista", varsinkin kyseisten turbiinien vientimarkkinoiden vahvistuessa.
"Tanskalaisen mallin" mukaisten turbiinien merkittävin markkina-alue löytyi Tanskan ulkopuolelta. Kaliforniassa nimittäin presidentti Carterin energiapolitiikka oli luonut suotuisat olosuhteet tuulivoimalle. Kalifornia nousikin 1970-luvulla ripeästi kapasiteetiltaan maailman johtavaksi tuulisähkön tuottajaksi. Suurin osa Kalifornian tuuliturbiineista oli tanskalaisia "tanskalaisen mallin" mukaan suunniteltuja voimaloita.
Tuuliturbiineja suunniteltiin Tanskan ulkopuolellakin. Yhdysvallta ja Saksa valjastivat lentokoneteollisuuden tuuliturbiinien kehittelyyn. Nämä maat lähestyivät tuulivoimalasuunnittelua aivan toisesta suunnasta kuin Johannis Juul. He arvostivat eniten tehon maksimointia, jolloin projektien lopputulokset olivat ennennäkemättömän kokoisia tuuliturbiinijättiläisiä. Nämä voimalat olivat kuitenkin toimintavarmuudeltaan toinen toistaan heikompia. Kesti vuosikymmeniä ennen kuin yhdysvaltalaiset ja saksalaiset nöyrtyivät hylkäämään omat toimimattomat mallinsa ja ryhtyivät kehittämään tuuliturbiineja "tanskalaisen mallin" pohjalta.
"Tanskalaisen mallin" keskeisin nerokkuus lienee ollut sen synty alhaalta-ylös-periaatteen mukaisesti. Tanskalainen vuosisatainen tuulimyllyperinne ja käyttökokemukset saivat aikaan toimintavarman mallin. Yhdysvaltalaiset ja saksalaiset mallit edustivat ylhäältä-alas-periaatetta, jossa suurilla valtiorahoitteisilla tutkimusohjelmilla yritettiin lentokonetekniikan pohjalta kehittää toimivaa tuulivoimatekniikkaa. Tuuliturbiini on kuitenkin kantopinnoistaan huolimatta varsin erilainen kapistus lentokoneeseen nähden. Lentokoneen on toimittava kerralla ainoastaan joitakin tunteja, joidenka jälkeen se pääsee huoltoon. Tuulivoimaloiden on toimittava yhdellä huollolla tuhansia tunteja, joten toimintavarmuuden on tultava prioriteeteissa ennen tehokkuutta.
"Tanskalaisen mallin" toinen nerokas piirre oli kärsivällisyys edetä maltillisesti turbiinikokoluokissa ylöspäin. Yhdysvaltalaisissa ja saksalaisissa tutkimusohjelmissa saatettiin huonolla menestyksellä soveltaa 200 kW:n nimellisteholla toimivan voimalan mallia sellaisenaan megawattiluokan turbiineihin.
"Tanskalaisen mallin" merkitys tuulivoiman kehityksessä toisen maailmansodan jälkeen on kiistaton. Se mahdollisti tuulivoiman laajamittaisen ja luotettavan hyödyntämisen. Vasta viime vuosina on näkynyt merkkejä "tanskalaisesta mallista" irtautumisesta. Tuuliturbiinisuunnittelijoiden mielissä tämän mallin perintö toimintavarmana konseptina tulee kuitenkin säilymään pitkään.
"Tanskalainen malli" tuulivoiman tuotannossa
Tuulivoimalla on Tanskassa vuosisataiset perinteet. Tuuli on ollut niin laivojen liikuttaja kuin myös myllyjen pyörittäjä. Sähköä on tuulella tuotettu 1800-luvun lopulta lähtien. Toisen maailmansodan aikana tuulisähkö oli Tanskalle merkittävä lisäys puuttelliseen energiantuotantoon.
"Tanskalaisen mallin" katsotaan kuitenkin syntyneen vasta Johannis Juulin vuonna 1956 Tanskan Gedseriin rakentaman tuulivoimalaprototyypin myötä. Tämä "rumaksi ankanpoikaseksikin" nimetty turbiini oli suunniteltu hyödyntämään käytössä hyväksi havaittuja metodeja. Raaka-aineet valittiin lähistöltä mahdollisimman helposti hyödynnettävistä lähteistä. Esimerkiksi torni oli betoninen lähistöllä sijainneen betonitehtaan vuoksi.
Tämä "Gedserin myllyksi" nimetty turbiini oli suunniteltu nimenomaan toimintavarmaksi maksimaalisen tehontavoittelun sijaan. Se oli horisontaaliakselinen, kolmilapainen, tuulta kohti suuntautunut ja sakkaussäätöinen. Sakkaussäätö saatiin aikaan taittamalla roottorin lapojen kärjet.
Gedserin mylly osoittautui käyttöikänsä puitteissa toimintavarmaksi. Näinpä se toimi uuden tanskalaisen tuuliturbiinisukupolven airueena.
Tuuliturbiinihankkeet olivat kuitenkin jäissä 1950- ja 1960-luvuilla öljyn alhaisen hinnan vuoksi. Niinpä Gedserin myllyn merkitys alkoi tuntua vasta 1970-luvun alun öljykriisin myötä, jolloin öljyä korvaavat energiantuotantomuodot alkoivat kiinnostaa. Tanska oli öljykriisin aikaan varsin vaikeassa tilanteessa, sillä maan energiahuolto pohjautui lähes yksinomaan tuontiöljylle. Tanska ei seurannut Ranskan esimerkkiä, vaan valitsi tuontiöljyn korvaajaksi ydinvoiman sijaan tuulivoiman. Hallituksen tuella syntyi merkittävä tuuliturbiiniteollisuus, jossa Gedserin myllyn mallia kopioitiin yhä uudestaan. Näin alettiin puhua "tanskalaisesta mallista", varsinkin kyseisten turbiinien vientimarkkinoiden vahvistuessa.
"Tanskalaisen mallin" mukaisten turbiinien merkittävin markkina-alue löytyi Tanskan ulkopuolelta. Kaliforniassa nimittäin presidentti Carterin energiapolitiikka oli luonut suotuisat olosuhteet tuulivoimalle. Kalifornia nousikin 1970-luvulla ripeästi kapasiteetiltaan maailman johtavaksi tuulisähkön tuottajaksi. Suurin osa Kalifornian tuuliturbiineista oli tanskalaisia "tanskalaisen mallin" mukaan suunniteltuja voimaloita.
Tuuliturbiineja suunniteltiin Tanskan ulkopuolellakin. Yhdysvallta ja Saksa valjastivat lentokoneteollisuuden tuuliturbiinien kehittelyyn. Nämä maat lähestyivät tuulivoimalasuunnittelua aivan toisesta suunnasta kuin Johannis Juul. He arvostivat eniten tehon maksimointia, jolloin projektien lopputulokset olivat ennennäkemättömän kokoisia tuuliturbiinijättiläisiä. Nämä voimalat olivat kuitenkin toimintavarmuudeltaan toinen toistaan heikompia. Kesti vuosikymmeniä ennen kuin yhdysvaltalaiset ja saksalaiset nöyrtyivät hylkäämään omat toimimattomat mallinsa ja ryhtyivät kehittämään tuuliturbiineja "tanskalaisen mallin" pohjalta.
"Tanskalaisen mallin" keskeisin nerokkuus lienee ollut sen synty alhaalta-ylös-periaatteen mukaisesti. Tanskalainen vuosisatainen tuulimyllyperinne ja käyttökokemukset saivat aikaan toimintavarman mallin. Yhdysvaltalaiset ja saksalaiset mallit edustivat ylhäältä-alas-periaatetta, jossa suurilla valtiorahoitteisilla tutkimusohjelmilla yritettiin lentokonetekniikan pohjalta kehittää toimivaa tuulivoimatekniikkaa. Tuuliturbiini on kuitenkin kantopinnoistaan huolimatta varsin erilainen kapistus lentokoneeseen nähden. Lentokoneen on toimittava kerralla ainoastaan joitakin tunteja, joidenka jälkeen se pääsee huoltoon. Tuulivoimaloiden on toimittava yhdellä huollolla tuhansia tunteja, joten toimintavarmuuden on tultava prioriteeteissa ennen tehokkuutta.
"Tanskalaisen mallin" toinen nerokas piirre oli kärsivällisyys edetä maltillisesti turbiinikokoluokissa ylöspäin. Yhdysvaltalaisissa ja saksalaisissa tutkimusohjelmissa saatettiin huonolla menestyksellä soveltaa 200 kW:n nimellisteholla toimivan voimalan mallia sellaisenaan megawattiluokan turbiineihin.
"Tanskalaisen mallin" merkitys tuulivoiman kehityksessä toisen maailmansodan jälkeen on kiistaton. Se mahdollisti tuulivoiman laajamittaisen ja luotettavan hyödyntämisen. Vasta viime vuosina on näkynyt merkkejä "tanskalaisesta mallista" irtautumisesta. Tuuliturbiinisuunnittelijoiden mielissä tämän mallin perintö toimintavarmana konseptina tulee kuitenkin säilymään pitkään.
posted by Geneerinen Leo at 9:09 AM
0 Comments:
Post a Comment
<< Home