Ei pyörimistä, kaikki voitto: Liikkumaton tuulienergia haastaa perinteet

Kun ajattelet tuulta, ajattelet liikettä, eikö niin? Mutta entä jos voisimme saada energiaa tuulesta ilman tavallisia pyöriviä siipiä, joihin olemme tottuneet?

Niin tapahtuu joissakin uusimmissa tuulienergiateknologioissa. Ne muuttavat vanhoja käsityksiämme siitä, miten tuulivoima toimii, ja kaappaavat tuulen energian uusilla tavoilla, jotka eivät aina tarvitse liikettä.

Kun omaksumme nämä innovaatiot, on myös tärkeää ymmärtää perinteisten menetelmien rajoitukset. Vaikka tuuliturbiinit tuottavat puhdasta, uusiutuvaa energiaa, niillä ei ole kaikki haitat poissa. Esimerkiksi tuulivoiman tuotanto turbiinien avulla ei ole taloudellisesti järkevää energian tuottamiseksi paikoissa, joissa ei ole tarpeeksi tuulta.

Ja koska tuuliturbiinit asennetaan usein syrjäisiin paikkoihin, infrastruktuurin pystyttäminen voi olla ongelma, erityisesti siirtoverkkojen luominen, jotka kuljettavat sähköä tuulivoimaloista kaupunkialueiden koteihin.

Lisäksi suuret turbiinit tunnetaan melun aiheuttamisesta ja alueen visuaalisen estetiikan häiritsemisestä. Lisäksi nämä asennukset voivat vaikuttaa paikalliseen villieläimistöön.

Kaikki nämä vaikeudet voidaan nyt ratkaista pysymällä ydinkäsitteessä, eli tuulen hyödyntämisessä puhtaana energianlähteenä. Vastaus löytyy liikkumattomista tuuliturbiineista, jotka voivat kerätä energiaa ilman ääntä tai muita siihen liittyviä haasteita. 

Klikkaa tästä saadaksesi listan lupaavimmista tuulienergian osakkeista.

Liikkumaton tuulienergian tuotanto

Liikkumattoman tuulen tuottaminen tarkoittaa riippuvuuden poistamista keskitetystä, resurssirikkaasta verkosta ja hajautettujen energialähteiden (DER) yhdistämistä, jotka voidaan sijoittaa asuin- ja liiketilojen katoille.  Vaikka nämä energialähteet hyödyntävät sekä aurinko ja tuulivoimaa, tuulilla on etuna se, että se on saatavilla 24/7, toisin kuin auringonvalo.

Sillä välin liikkumaton tuuligeneraattori kaappaa tuulivoiman käyttämällä pystysuunnassa kiinnitettyjä siipiä tai siipiä eikä suuria turbiinisiipiä. Kun tuuli virtaa siipien ohi, niiden väliin syntyy matalapainealue. Tämä matalapaine luo imua, ja erityisesti muotoiltu torni siipien väliin syöttää tätä imua. Tämä syöttö kulkee pienen turbiinin läpi, joka on sijoitettu laitteen pohjaan, ja tuottaa sähköä pyöriessään ilman suuria pyöriviä tai liikkuvia osia.

Tässä prosessissa on monia etuja. Se vähentää melusaastetta, auttaa suojelemaan villieläimiä, käyttää tilaa tehokkaasti ja vaatii vähän ylläpitoa.

Vaikka perinteisen tuulivoiman historia, kuten sen tunnemme tänään, ulottuu monien vuosien taakse, liikkumaton tuulienergian tuotanto lisää merkittävää arvoa kestävän kehityksen ponnisteluihimme. Ja vaikka se on uusi, se ei poista lupausta ja potentiaalia, jonka se on jo osoittanut.

Arkkitehtuuri 2030:n mukaan 50 % maailman hiilidioksidipäästöistä tulee rakennuksista ja rakennusympäristöstä. Tästä 27 % johtuu rakennusten toiminnasta, kun taas 20 % tulee rakennusmateriaaleista, rakentamisesta ja muusta rakennusteollisuuden käytöstä. Siksi on olennaista käyttää rakennusenergia‑ratkaisuja tehokkaammin, ja liikkumaton tuulituotanto on askel kohti sitä.

Monet kaupalliset yritykset ovat ottaneet tehtäväkseen muuttaa liikkumaton tuuli toteuttamiskelpoiseksi. Tarkastelemme näitä yrityksiä ja katsomme, millaista teknologiaa ne käyttävät ratkaisuissaan.

Yritykset, joilla on mullistavia ratkaisuja liikkumattomaan tuulituotantoon

1. Vortex Bladeless

Vortex kuvailee tuulivoimaratkaisuaan useilla adjektiiveilla. Voima on siipiton, turvallisempi, hiljaisempi ja vihreämpi.

Kaiken kaikkiaan Vortex Bladelessin visio on tarjota uusi tuulialternatiivi kuluttajatasoisista suurista tuulipuistoista. Saavuttaakseen visionsa yritys perustuu erilaisiin fysiikan periaatteisiin kuin tavallinen tuulivoima. Tuloksena on ainutlaatuinen ja täynnä mahdollisuuksia oleva ratkaisu.

Liikkumattoman tuulittoman tuotantoteknologia: Vortex Bladeless -menetelmä

Vortex-laite muistuttaa sylinterimäistä tornia. Jos aloitamme alhaalta, alimmainen osa on kiinteä ja tunnetaan nimellä pohja. Pohjan yläpuolella on ydin, joka sisältää hiilirullan. Ytimen yläpuolella on generaattorin viritysjärjestelmä. Kaikkien yllä on sylinterimäinen masto, joka värähtelee vapaasti tuulen suuntaan kohtisuorassa.

Kun tuuli kulkee näiden sylinterimäisten rakenteiden ympärillä, se luo painevortexeja. Näiden vortexien taajuus riippuu tuulen nopeudesta. Kun rakenteilla on samanlainen luonnollinen resonanssitaajuus, ne alkavat värähdellä ja kerätä tuulen energiaa.

Energiaa kerättyään seuraa sen muuntamisvaihe. Muuntamiseen Vortex Bladeless käyttää perinteisen generaattorin teknologiaa, jossa laite kokee vuorovaikutuksen kelojen ja magneettikenttien välillä.

Sähköä tuotetaan sähkömagneettisesta induktiosta. Magneetit toimivat myös viritysjärjestelmänä, jossa maston joustavuusvakio muokataan, laajentaen tuulinopeusalueen, jossa värähtelyt tapahtuvat.

Vaikka Vortexin teknologia on edelleen kehitysvaiheessa, kun se toteutuu täysimittaisena, sillä on useita etuja verrattuna saman kokoiseen tavalliseen turbiiniin. Vortex bladeless on vaihteeton ja öljytön, ei vaadi jarrutusta ja on helpompi valmistaa. Se pysyy aina samankaltaisella perustuksella. Se vaatii vähemmän tilaa ja nauttii pidemmästä käyttöiästä.

Vortex Bladeless: Lyhyt profiili

Vortex Bladeless perustettiin David Suriolin ja Raul Martin Yuntan toimesta, ja se sijaitsee Madridissa, Espanjassa. Se on varhaisvaiheen startup. Julkisesti saatavilla olevien tietojen mukaan yritys keräsi US$120,000 esirahoitusta Techstarsilta vuonna 2021.

Niille, jotka eivät tunne Techstaria, se asemoituu maailman aktiivisimmaksi esirahoitusyritykseksi, jonka kokonaisarvo on US$105 miljardia kiihdyttämöportfolion markkina-arvoa.

2. Aeromine: Siipiton tuulienergiajärjestelmä

Toinen yritys, jolla on mullistavia siipittomia tuulienergiaratkaisuja, on Aeromine Technologies. Nämä siipittomat järjestelmät asennetaan kaupallisten kiinteistöjen katoille tuottamaan paikallista uusiutuvaa energiaa.

Aeromine hyödyntää aerodynamiikan periaatteita. Se käyttää rakennuksiin integroitua siipipohjaista tuuligeneraattoria, jossa ei ole liikkuvia osia. Kun tuuli kulkee näiden siipien läpi, niiden väliin syntyy matalapainealue.

Rakenteen ontto keskiosa ohjaa paineen alas kanavaan ja sisäiseen potkuriin. Alimmassa osassa matalapaine vetää ilmaa sisäänottokohdasta, jolloin se virtaa potkurin ohi ja tuottaa energiaa ennen kuin ilmapurkaus poistuu keskiosasta ja sekoittuu vapaaseen tuuleen.

Aerominin periaate perustuu siihen, että ulkoisia osia ei käytetä ja värähtelyt poistetaan. Sen sijaan se käyttää siipiä kaappaamaan ja vahvistamaan rakennuksen tai kaupallisen rakenteen ilmavirtausta. Ratkaisu vie vain kymmenesosan aurinkopaneelien käyttämästä kattotilasta.

Aerominin ratkaisu on hiljainen ja paikallaan pysyvä. Se pystyy tuottamaan energiaa milloin tahansa kaikissa sääolosuhteissa. Järjestelmä koostuu tyypillisesti 20–40 yksiköstä rakennuksen reunalla, jossa yhdistelmä kohdistuu hallitsevaan tuulisuuntaan.

Yrityksen väitteiden mukaan sen järjestelmä on lähes 50 % tuottavampi kuin muut uusiutuvat energialähteet. Jos se yhdistetään kattosähköön, siipiton tuulienergian tuotantojärjestelmä voi täyttää rakennuksen paikallisen energiatarpeen kokonaan.

Aeromine Technologies: Lyhyt profiili

Aeromine Technologies perustettiin vuonna 2020 Martin Mannichen toimesta, ja sen pääkonttori sijaitsee Greater Houston -alueella, Yhdysvallat. 31. lokakuuta 2023 yritys sai US$1,1 miljoonan avustuksen Tanskan energia‑virastolta.

Tammikuussa 2023 AEC Angels teki suositusinvestoinnin Aeromine Technologiesiin. Aeromine Technologiesin ensimmäinen sijoitus tuli Mass Challenge -ohjelmasta ei‑osakepohjaisena avustuksena.

Miksi liikkumaton tuulituotanto nähdään uskottavana ratkaisuna tulevaisuudessa?

Kovaäänisin vahvistus liikkumattoman tai siipittoman tuulienergian tuotannon mahdollisuudelle puhtaana, uusiutuvana energiana tulee sen sijoittajilta.

Aerominin innovatiivinen kattotuulienergiajärjestelmä, joka muuntaa rakennuksen tuulivirran uusiutuvaksi energiaksi, sai US$1,1 miljoonan avustuksen Tanskan energia‑virastolta, kuten näimme. Avustus myönnettiin tarkasteltuaan ratkaisun elinkelpoisuutta yhdeksän parametrin perusteella, mukaan lukien sen kaupallistamismahdollisuus ja kyky täyttää ilmastopolitiikan tavoitteet.

Kuitenkin on vielä paljon tehtävää, jotta se olisi täysin varma. Tanskan teknillinen yliopisto (DTU) tekee yhteistyötä Aerominin kanssa suorittaakseen teknologian suorituskykytestejä erilaisilla rakennustyypeillä ja vaihtelevissa tuuliolosuhteissa.

Kuten professori Christian Bak, Tanskan teknillisen yliopiston (DTU) ilmailusiipien ja roottorisuunnittelun osaston johtaja, sanoo, yliopisto tutkii virtamallinnusta eri rakennustyypeille ja mittaa ratkaisun suorituskykyä “parantaakseen algoritmeja energian tuotannon ja optimaalisen kattosijoituksen arvioimiseksi.” Tämä johtaa lisäsäätöön ja tehokkaampaan järjestelmän soveltamiseen.

Koska ratkaisu voidaan asentaa asuntojen, toimistojen, varastojen, satamaterminaalien, sairaaloiden, vähittäiskauppakeskusten ja muiden tasakattoisten rakennusten katoille, sijoitusoptimoinnin tieto lisää sovellettavuutta.

Aeromine myöntää, että sen ratkaisuilla on jo merkittävää kysyntää markkinoilla. Itse asiassa Aerominin perustaja Martin Manniche kertoo, että se saa “valtavan määrän kiinnostusta teknologiaan ja lisää tuotantoa vastaamaan kysyntää.”

Manniche uskoo myös, että heidän ratkaisunsa tekee tuulienergiasta ‘erinomaisen sopivan paikallisille yrityksille’, mikä ei ole tähän mennessä ollut tilanne.

Samankaltaisia etuja ja enemmänkin voidaan löytää Vortex Bladelessin ratkaisuista. Esimerkiksi sen liikkumattoman tuulituotannon ratkaisu on edullisempi valmistuksessa ja ylläpidossa.

Niille, jotka epäilevät Vortexin suunnittelun tehokkuutta, tekijät väittävät, että heidän Vortex Mini – 13‑metrin (42 jalkaa), 4 kW mallinsa – voi kaapata jopa 40 % tuulen voimasta ihanteellisissa olosuhteissa.

Vaikka se on 30 % vähemmän tehokas kuin perinteiset tuuliturbiinit, tätä puutetta voidaan kompensoida asettamalla kaksinkertainen määrä Vortex‑turbiineja samaan tilaan kuin propelloriturbiini.

Puhdasenergia‑tavoitteiden saavuttaminen

Päästöjen nettonollatavoitteiden saavuttaminen vuoteen 2050 mennessä riippuu suurelta osin tuuli- ja aurinkoenergian onnistuneesta hyödyntämisestä.

Tuulienergian osalta, vaikka turbiinit ovat kasvaneet suuremmiksi, korkeammilla roottoripisteillä ja laajemmilla roottorin halkaisijoilla, vuoteen 2030 mennessä vuosittaisen tuulikapasiteetin lisäyksen on kasvaa merkittävästi tavoitteiden saavuttamiseksi.

Nettonollapäästöjen 2050‑tavoitteen, joka ennustaa noin 7 400 TWh tuulivoiman tuotantoa vuonna 2030, saavuttamiseksi keskimääräisen vuotuisen tuotannon kasvuvauhdin on noustava noin 17 %:iin. Tämän saavuttamiseksi vuotuisten kapasiteetin lisäysten on kasvettava noin 75 GW:sta vuonna 2022 noin 350 GW:iin vuoteen 2030 mennessä.

Tuulivoiman kapasiteetin lisäykset ovat tähän mennessä olleet enimmäkseen Kiinassa, merkittävässä roolissa tällä alalla. Maa vastaa tällä hetkellä puoleen maailmanlaajuisista tuulivoiman kapasiteetin lisäyksistä vuonna 2022.

Kansainvälinen energiajärjestö (IEA) on myös huomauttanut, että tuulivoiman laitteiden valmistuksen kasvu on hidastunut. Parantaakseen tilannetta, virasto on suositellut kasvun nopeuttamista. Se on myös havainnut, että innovaatiot alalla keskittyvät pääasiassa tuottavuuden lisäämiseen ja kustannusten alentamiseen.

Tässä sekoitetussa tilanteessa liikkumaton tuulienergian tuotanto voi lisätä vauhtia. Rajoitetun tilantarpeen ja helpon ylläpidon ansiosta se voi levitä nopeasti maantieteellisillä alueilla, joilla laajat maa-alueet ovat rajoitteena.

Positiivisella puolella tuulivoimaan tehtyjen investointien määrä kasvoi vuonna 2022 20 %:lla, palautuen vuoden 2021 hidastumisesta. Se on myös osa kaikkia merkittäviä uusiutuvan energian yhteistyöohjelmia, joilla on merkittävää yksityissektorin tukea.

Aerominin ja Vortexin saamat investoinnit, erityisesti tieteellisiltä ja teknologia‑harrastajayhteisöiltä, osoittavat, että liikkumattomalla tuulienergialla on vankka perusta. Lisää hienosäätöä ja tarvittavia kalibrointeja tekisi siitä täydellisen valinnan puhtaan, uusiutuvan energian leviämisen nopeuttamiseksi.

Klikkaa tästä saadaksesi listan lupaavimmista uusiutuvan energian osakkeista, joihin sijoittaa.