Asiantuntijat arvioivat, että vuoteen 2020 mennessä otetaan käyttöön 40 000–60 000 uutta tuuliturbiinia vuosittain. Näyttävätkö tuulivoimalat aina samalta? Ei välttämättä. Ne voivat muistuttaa leijoja, lepattavia paneeleja ja lentäviä saaria, joilla on valtavat käsivarret.
British Wind Powerin kehittämä Aerogenerator X näyttää kaksipäiseltä merihirviöltä ojennellessaan pitkiä kaulojaan korkealla veden pinnan yläpuolella. Ylimpänä ovat kantopinnat, jotka käyttävät kauas merelle kelluvalle lautalle asennettua pystyturbiinia. Jättiläisellä on mittaa 274 metriä kärjestä kärkeen, eli se on kolmen jalkapallokentän pituinen.
Aerogenerator X:n takana ovat mm. BP, Caterpillar, Rolls-Royce ja EON. Se on yksi monista kilpailevista projekteista, joissa hyödynnetään kokoa, mittakaavaetuja ja keveyttä. Projekteista monet ovat vasta alkuvaiheessa, joten niiden markkinoilletuloa saa odotella vielä vuosia.
Norjalainen Sway hyödyntää öljyteollisuuden kokemuksia Pohjanmerellä ja rakentaa tuulivoimaloita kelluviin torneihin, jotka täytetään painolastilla ja ankkuroidaan joustavasti merenpohjaan. Etuna on, että näin voimaloita voidaan rakentaa kauemmas merelle ja syvemmälle kuin käytettäessä merenpohjaan porattuja pilareita.
Swayn tuuliturbiinit tuottavat arviolta 20–30 prosenttia enemmän sähköä ulkomerellä, noin 50 km:n päässä Norjan rannikosta, jossa tuulee kovempaa ja jatkuvammin kuin lähempänä rantaa. Prototyyppejä testataan parhaillaan, mutta kysymys kuuluu, ovatko tekniikat riittävän vakaita ja luotettavia 10–20 MW:n turbiineja ajatellen.
Taiteilijan näkemys Sky WindPowerin lentävästä sähkögeneraattorista, jonka Time Magazine nimesi 50 parhaan keksinnön joukkoon vuonna 2008.
Vieläkin kaukaisempaa tulevaisuutta edustavat ilmassa leijuvat tuulivoimalat, kuten hollantilainen Power Plane. Voimala on yksinkertaisesti miehittämätön liitokone, joka on kytketty kaapelilla maa-asemaan. Sähköä syntyy koneen noustessa ja oikaistessa kaapelin. Kun kone sukeltaa jälleen alas, kaapeli kiertyy rullalle ja uusi sykli alkaa.
Alankomaiden ilmatieteen laitoksen tilastot osoittavat, että kapasiteetin käyttöasteen voidaan odottaa olevan 60 prosenttia, kun se tavanomaisilla turbiineilla on 30 prosenttia. Tämä johtuu korkeammalla ilmanalassa jatkuvasti puhaltavista voimakkaista tuulista. Valmistuskustannukset ovat vain murto-osa tavanomaisen voimalan kustannuksista.
"Vaihdamme teräksen, kuparin ja lasikuidun matematiikkaan, ohjelmistoihin ja elektroniikkaan ja raivaamme tietä uusille energianlähteille", sanoo Power Planesta vastaavan Ampyx Powerin toimitusjohtaja Richard Ruiterkamp. Kaupallisen ratkaisun on määrä valmistua vuonna 2014. Ensi vaiheessa kohderyhmänä ovat sähköverkon ulottumattomissa olevat dieselgeneraattoreiden käyttäjät. Voimayhtiöt kiinnostuvat vasta sitten, kun aikanaan kehitetään suuri 1 MW:n järjestelmä. "Kaikkien vihreän energian tuottajien päämäärä on hiiltä halvempi hinta, ja siihen mekin tähtäämme", Ruiterkamp sanoo.
Yhdysvaltalaisen Cornellin yliopiston professori Francis Charles Moon on esimerkki visionääreistä, jotka menevät vielä pidemmälle kehitellessään hybriditeknologiaa, jossa lepattavat levyt tuottavat tuulivoimaa yöllä ja pilvisellä säällä ja aurinkokennot auringon paistaessa. Projektin nimi on Vibro-Wind, ja Moonin mukaan se on valmis markkinoille kolmen–viiden vuoden kuluttua. Ideana on valjastaa käyttöön suurkaupungeissa rakennusten välissä puhaltavat tuulet.
Monet uudentyyppisistä tuuliturbiineista ovat kuin scifi-romaanin sivuilta revittyjä. Feargal Brennanilla, joka toimii offshore-tekniikan professorina Englannissa Aerogenerator X:n kehitystyöstä pitkälti vastanneessa Cranfieldin yliopistossa, on tähän selitys. Hänen mukaansa outo ulkonäkö johtuu siitä, että vakiintunutta tekniikkaa ei voi vain suurentaa meriolosuhteisiin.
Tanskalainen BTM Consult toteaa, että nykytekniikalla uuden voimalakapasiteetin rakentaminen armottomiin meriolosuhteisiin on tuplasti kalliimpaa kuin kuivalle maalle rakentaminen. Siemensin ja GE:n kaltaiset yritykset ovat jo pitkään investoineet pystysuoriin tuuliturbiineihin, joissa on vähemmän liikkuvia osia kustannusten alentamiseksi. Tuuliturbiineja kehittävän Ägir Konsultin johtajan Staffan Engströmin mukaan muut valmistajat yrittävät optimoida tekniikkaa yksittäisillä lapakulman säädöillä, erilaisilla hammaspyöräratkaisuilla tai laserpohjaisilla tuulimittareilla.
Kilpa megawateista käy ankarana. Azimut on espanjalaisen Gamesan yhteisprojekti 11 tuulivoima- ja teknologiayhtiön kanssa. Tavoitteena on rakentaa vuoteen 2020 mennessä 15 MW:n turbiini, jossa on kaksi kertaa enemmän tehoa kuin nykyisin suurimmassa Enercon E-126:ssa. Ensi vaiheessa yritysryhmä investoi 25 miljoonaa euroa tekniikan kehitystyöhön vuoteen 2013 mennessä.
Euroopan Unionin UpWind-hankkeen tavoitteena on 20 megawatin jättimylly, jonka pyörintähalkaisija on 200 metriä ja jonka kaksiosainen lapa muistuttaa lentokoneen siipiä. "20 megawatin turbiineja on todennäköisesti käytössä 10 vuoden sisällä", sanoo Jo Beurskens Alankomaiden energiatutkimuskeskuksesta.
Ne olisivat huomattavasti suurempia kuin maailman markkinajohtaja Vestasin seuraava jätti, V164, jonka roottorin lapa on halkaisijaltaan 164 metriä ja torni 187 metriä korkea. New Yorkin Vapaudenpatsaalla on korkeutta 94 m ja Lontoon "The Gherkin" -pilvenpiirtäjällä 180 metriä.
Virbo-Wind valjastaa käyttöön suurissa kaupungeissa rakennusten välissä puhaltavat tuulet yöllä tai pilvisellä säällä. Päivisin aurinkopaneelit hoitavat sähköntuotannon.
VASEN 500 W:n hiljaisen tuuliturbiinin prototyyppi Chatham Maritimessa, Lontoon itäpuolella.
OIKEA British Wind Powerin kehittämällä Aerogenerator X:llä on mittaa 274 metriä kärjestä kärkeen – eli se on kolmen jalkapallokentän pituinen.
Räätälöidyt työkalut
Yhä suuremmiksi kasvavat tuuliturbiinit asettavat työstökoneiden ja työkalujen valmistajille uusia haasteita. Jo nyt porattavana, jyrsittävänä ja sorvattavana on jättimäisiä komponentteja. Taotusta pääakselista, jolla on pituutta neljästä viiteen metriä ja painoa yli 20 tonnia, on lastuttava pois noin 6–8 tonnia.
"Kehityksen seuraava askel ovat offshore-tuulivoimalat ja entistä suuremmat ja painavammat komponentit", toteaa voimantuotannon tarjonnasta Sandvik Coromantilla vastaava Per Forssell.
Nyt 80-tonniset (2 MW:n turbiinit) turbiinikammiot painavat pian jopa 150 tonnia. Tarvitaan siis isompia koneita ja työkaluja.
"Nykyiset markkinat vastaavat noin 2 prosenttia maailman sähköntuotannosta, mutta vuotuinen kasvuvauhti on 10–15 prosenttia, ja odotamme tulevaisuudelta valtavia volyymejä", Forssell ennustaa.
