4/2012

Sähköä ilmasta

Leija

Kaupallisesti leijoilla tuotetaan energiaa ehkä viiden, kuuden vuoden kuluttua, arvioivat
Risto Silvennoinen (vas.) ja Pauli Rautakorpi TTY:n matematiikan laitokselta sekä
Tommi Berg ja Ilpo Suominen Alula Energystä.

Tulevaisuuden tuulivoimala ei ehkä ole satametrisen tornin huipulla pyörivä tuulimylly, vaan huomattavasti korkeammalla lentävä leija.

– Lähdimme vuonna 2007 liikkeelle teoreettisesta mielenkiinnosta, ja yllätyimme, kuinka suuria tehoja pienelläkin leijalla voi saavuttaa. Oli pakko jatkaa ja selvittää asiaa tarkemmin, lehtori Risto Silvennoinen TTY:n matematiikan laitokselta kertoo.

Risto Silvennoisen ryhmä tekee leijavoimaenergiaan liittyvää matemaattista mallinnusta. Ryhmän laskelmien mukaan 25 x 4 metrin siipi tuottaa 10 m/s tuulella yhden megawatin tehon. Suurin osa perinteisistä tuuligeneraattoreista on teholtaan samaa kokoa. Siipi voi olla kankainen leija tai purjekoneen tapainen kovasiipinen laite.

Leijalla on monia etuja perinteiseen tuuligeneraattoriin verrattuna. Korkealla tuulen nopeus on suurempi ja vakaampaa kuin maan pinnan tasolla, ja tyyniä kausia on huomattavasti vähemmän. Leija on maasta katsoen lähes näkymätön eikä pilaa maisemaa.

Nyt Silvennoisen ryhmä mallintaa siiven ja köyden mekaniikkaa ja tutkii siiven ohjauksen problematiikkaa.

Puomi

Alula-Energyn kehittämä laskeutumis- ja
lentoonlähtöjärjestelmä on teknisesti yksinkertainen
puomi. Kymmenen metriä sekunnissa liikkuvan
siiven nappaaminen puomin päähän vaatii kuitenkin
kehittynyttä sensorijärjestelmää.

Tutkijasta yrittäjäksi

Matemaatikkojen laskemat mallit olivat alkusysäyksenä tamperelaiselle Alula Energy Oy:lle. Sen perustivat TTY:llä tutkijana toimineet Ilpo Suominen ja Tommi Berg, Silvennoisen ryhmän tuloksista kuultuaan.

– Päätimme selvittää, minkälaisia ratkaisuja on ja mitä puuttuu, Ilpo Suominen kertoo.

– Alalla on kymmeniä pieniä yrityksiä ja tutkimusryhmiä, kenelläkään ei ole olennaista etumatkaa eikä valmista, kaupallista tuotetta.

Koska yritysten suurin mielenkiinto kohdistuu siiven kehittämiseen, tamperelaiset päättivät keskittyä maa-asemiin. Alula Energy on yksi harvoista automaattisia lähtö- ja laskeutumisjärjestelmiä kehittävistä yrityksistä.

Valmiina on henkilöauton peräkärryyn rakennettu toimiva prototyyppi, jolle on myös haettu patenttia. Työn alla on laitteiston skaalaus suuremmaksi ja testaus yhdessä alan johtavien yritysten kanssa.

Sähköä köysikelan generaattorista

Komposiittirakenteinen lennokki tarvitsee kiitoradan. Alula Energyn ratkaisu kiitoradaksi on liikkuva puomi, johon laskeutuva lennokki (ammattikielellä siipi) vedetään kiinni. Liikkeelle lähdössä puomin liike antaa siivelle alkuvauhdin, jonka jälkeen se vedetään ilmaan köyden avulla.

Tommi Bergin mukaan tarkoitus on tehdä järjestelmästä mekaanisesti mahdollisimman yksinkertainen. Puomin liikkeen oikea ajoitus vaatii sen sijaan kameraan, paikannukseen ja kiihtyvyysantureihin perustuvan vaativan automaatiojärjestelmän.

Sähköä saadaan köysikelaan yhdistetyltä generaattorilta, joka pyörii tuulen vetäessä siipeä ylöspäin. Kun siipi pääsee lakikorkeuteensa, se ohjataan syöksyyn ja köysi vedetään takaisin kelalle. Maahan siipi tuodaan vain tuulen yltyessä liian rajuksi tai tyyntyessä kokonaan.

Alula Energyn nyt käyttämä pieni prototyyppisiipi tuottaa noin 10 kilowatin tehon. Tavoite ei vielä ole megawattiluokan laitteissa, vaan esimerkiksi ammattiviljelijän kasvihuoneiden valaisuun riittävässä laitteistossa.

 

Leijaenergialla sähköä katastrofialueille?

  • Idea leijaenergiasta keksittiin 1970-luvulla. Parinkymmenen vuoden hiljaiselon jälkeen ajatus sai tuulta alleen, kun sotilaskäyttöön kehitettyjen miehittämättömien lentokoneiden tekniikka halpeni ja tuli yleisesti saataville.
  • Leijaenergia tarjoaa erilaisia teknologisia ja kaupallisia ratkaisuja tuulipuistoista auton lavalle tai konttiin rakennettavaan siirrettävään järjestelmään, jonka voi nopeasti siirtää katastrofialueille tuottamaan sähköä. Ison leijan voi valjastaa myös vetämään myötätuuleen matkaavaa laivaa.
  • Tuulen synnyttämään nostovoimaan perustuvan järjestelmän lisäksi energiaa voidaan tuottaa lennokilla, jonka siivissä on generaattoriin yhdistetyt potkurit. Käyttämällä generaattoreita sähkömoottorina lennokki voisi nousta ja laskeutua helikopterin tapaan.
  • Lisätietoa muun muassa: http://www.finhawe.eu ja http://www.alulaenergy.fi

   

Teksti: Martti Tammisto
Kuvat: Petri Laitinen, Amer Mezian

 



Kerro kaverille
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
4/2012
Ratkeaako energian raaka-ainepula mikrolevillä?
Virraton logiikkapiiri?
Virraton logiikkapiiri?
4/2012
Virraton logiikkapiiri?
Aurinko lämmittää veden ja lattian
Aurinko lämmittää veden ja lattian
4/2012
Aurinko lämmittää veden ja lattian
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
4/2012
Tekniikkaa ihmisen ja ympäristön hyväksi
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
4/2012
Satu Hassi: Ei eletä tulevien sukupolvien kustannuksella
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
4/2012
Voiko talvisilta sähköiskuilta välttyä?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
4/2012
Kuka arvostaisi yhteisöjohtajaa?
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
4/2012
Suomalaiset fotoniikan toimijat järjestäytyvät
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
4/2012
TTY:lle uusi tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta
Hyvää Joulua!
Hyvää Joulua!
4/2012
Hyvää Joulua!

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi