Pientuulivoimala

Pientuulivoimala on tuulesta sähköä turbiinin avulla tuottava laite eli tuulivoimala, jonka teho on yleensä enintään 20 kW.

Tuulivoima omakotitalojen energialähteenä

Vuonna 2009 Suomessa toimi kaksi yritystä, jotka valmistivat omakotitaloihin soveltuvia tuulivoimaloita joista toimintansa lopettanut Lahtelainen Eagle tuulivoima Oy teki perinteisiä pientuuliturbiineja, ja vaasalainen Windspiral akselinsa ympäri pyöriviä. Monissa muissa maissa, kuten Ruotsissa, on käytössä syöttötariffi, jolloin sähköyhtiö maksaa virrasta, jonka yksityishenkilö syöttää verkkoon. Suomessa sähköyhtiöt eivät hyväksy sähkönsyöttämistä yksityisistä tuulivoimaloista näiden valvomattoman sähkönlaadun takia. Sähkön syöttäminen verkkoon ei omakotitalokäytössä ole muutenkaan todennäköistä, koska kovalla tuulella tuulivoimala riittää juuri oman asunnon käyttöveden lämmitykseen. Pientuuliturbiineihin ei myöskään nykyisin kannata asentaa niin suurta generaattoria (5–6 kW) kuin se pystyisi hyödyntämään, vaan niissä käytetään lähinnä 2–2,5 kW:n generaattoreita, jotka pienentävät turbiinien hyötysuhdetta.

Turbiinityypit

Lapaturbiini

Yleisin tuulivoimala perustuu historialliseen tuulimyllyyn, missä roottorin muodostavat akselia pyörittävät potkurinlavat. Lapoja on yleensä kolme. Roottorin akselin päässä on sähkögeneraattori, joka muuttaa pyörivän liike-energian vaihtovirtasähköksi.

Sivuturbiini

Toinen tapa muuttaa mekaaninen energia sähköksi on käyttää tuuliturbiinia, missä spiraalin muotoon taivutetut ja pystyasentoon asetetut levyt pyörivät tuulen vaikutuksesta akseleidensa ympäri. Savonius-roottori ja siitä edelleen kehitetty Windside-roottori ovat esimerkkejä tällaisesta toteutuksesta.

Nykyään tuuliturbiineja käytetään mm. laitevoimaloissa, joissa sähkö ei ole paikallisesti yleiseen käyttöön koti- tai maatalouteen, vaan sitä käytetään jonkin tietyn laitteen kanssa, esimerkiksi matkapuhelinmastoon kiinnitettynä tukiaseman virtalähteenä. TeliaSonera käyttää tällaista laitetta Ylä-Lapissa.

Sähkönsiirto

Tasasuuntaus

Koska sähkögeneraattorit muodostavat vaihtovirtaa, mutta monet pienjännitelaitteet käyttävät tasavirtaa, ei pienjännitevaihtovirtaa voida kytkeä suoraan tasavirtaa käyttäviin pienjännitelaitteisiin eikä tasavirta-akkuihin, vaan ennen akkuun varastoimista tai virran käyttämistä tasavirtasähkönä, pitää sähkö tasasuunnata.

12 voltin tai muun tyypillisen akkujännitteen (esimerkiksi 24 V) saa kuitenkin palautettua 230 V / 50 Hz verkkovirraksi invertterillä (vaihtosuuntaaja), mikäli käytössä on sellainen laite, jossa ei ole invertteriä itsessään matkatelevision tapaan.

Lataussäätö

Koska sähköntuotto vaihtelee suuresti tuulennopeuden mukana, tarvitaan akun ylilatauksen tai syväpurkaantumisen estämiseksi käyttää lataussäädintä. Lataussäädin hankitaan useissa tapauksissa erikseen paikallisakun tapaan.

Sähkön varastointi

Pientuulivoimaloita käytetään omavaraiseen sähköntuotantoon jakeluverkon ulkopuolella tai omavaraisuuden lisäämiseksi jakeluverkon rinnalla. Sähkö varastoidaan vaihtelevan tuulen vuoksi akkuihin myöhemmin käytettäviksi. Lyijykennoiset paikallisakut ovat edullisuutensa vuoksi yleisiä. Suurempien varausten varastointiin käytetään sähkökäyttöisiin trukkeihin tarkoitettuja akkuja.

Autojen käynnistysakut eivät sovellu pientuulivoimalakäyttöön, koska niiden lyijykennot eivät kestä jatkuvaa miltei tyhjäksi purkamista ja täyteen lataamista. Käynnistysakkua ei ole suunniteltu jatkuvaksi virtalähteeksi, vaan ainoastaan suuren käynnistysvirran antajaksi starttimoottorille. Autossa käynnistymisen jälkeen suuren osan auton sähköjärjestelmän tarvitsemasta virrasta tuottaa laturi, joka lataa ajon aikana myös käynnistysakkua, minkä vuoksi auton käynnistysakku ei tyhjene jatkuvasti niin paljoa kuin mihin paikallisakku tai trukin akku on tarkoitettu.

Yksi 150–300 Ah:n paikallisakku vastaa varaamiskyvyltään kolmea tai seitsemää sähköisesti rinnakkain kytkettyä auton 40–60 Ah:n käynnistysakkua. Lukuisten Lyijykennojensa vuoksi suurivarauksisien paikallisakkujen massa on kymmeniä kiloja. Siksi 300 Ah:n akun tarve saatetaan korvata hankkimalla kaksi kevyempää 150 Ah:n paikallisakkua ja kytkemällä ne sähköisesti rinnan.

Käyttötarkoituksia

Vähätehoisimmissa käyttökohtaissa tuulivoima kilpailee menestyksellisesti tai täydentää aurinkovoimaa, aurinkopaneeleita, koska tuulimylly on investointina halvempi kuin samantehoinen aurinkopaneeli. Aurinkopaneelin paras käyttöaika Suomessa on kesällä runsaan valon vuoksi, kun taas tuulimylly tuottaa eniten loppukesästä loppukevääseen. Vapaa-ajan käytössä tuulimylly voi täydentää aurinkopaneelia syystuulten aikana.

Vähäisimmillään pientuulivoimaa käytetään vapaa-ajan asuntojen valosähköön ja viihde-elektroniikkalaitteisiin.

Tuulimylly alkaa tuottaa sähköä, kun tuulennopeus on noin 3 m/s. Rikkoontumisvaaran vuoksi tuulimyllyt kytketään pois päältä voimakkaan tuulen (yli 25 m/s) aikana.

Katso myös

• Tuulivoima
• Tuulivoima Suomessa
• Eagle tuulivoima, suomalainen tuulivoimalavalmistaja
• Windside, suomalainen pientuulivoimaloiden valmistaja

Aiheesta muualla

• Tuulivoimala.com tuulivoimakäsikirja^{[vanhentunut linkki]}
• Small Wind Systems, UK Market Report 2008
• Small windmills put to the test Low-tech magazine, 2009.

Valmistajia ja maahantuojia

• http://www.eagle.fi
• Tuulivoimala.com Finland OY (Arkistoitu – Internet Archive)
• Finnwind
• REPS
• Suomen Tuulienergia – FWT Oy
• tuulienergia.fi Tuulivoimaloita sekä tietoa tuulivoimasta (esimerkiksi video) (Arkistoitu – Internet Archive)
• JN-Solar
• TUGE (Arkistoitu – Internet Archive)