Tuulegeneraator

11. klass > Füüsika > 4. kursus: Energia

Tuuleelektrijaamad (tuulegeneraatorid) toodavad elektrienergiat voolavate õhuvoolude – tuule – kineetilisest energiast.

175

Tuulegeneraatori tähtsaimad koostisosad on rootor koos sellele kinnitatud labadega, pöörlemise jõuülekande süsteemist ning elektrigeneraatorist.

172

Tuul tekib sellest, et Päikeselt saadava energia arvelt soojenevad Maa erinevad piirkonnad erinevalt. Õhutemperatuuride erinevuse tulemusena tekib atmosfääris rõhkude vahe ning õhk hakkab liikuma piirkonnast, kus õhurõhk on kõrgem sinna, kus rõhk on väiksem.

Tuul annab oma kineetilise energia rootori labadele, pannes need liikuma ning muundudes taoliselt õhuvoolude kulgliikumise kineetilisest energiast pöörlemise kineetiliseks energiaks. Pöörlemise energia antakse jõuülekande abil edasi generaatorisse, kus see elektrienergiaks muundatakse.

173

Saab näidata, et kui turbiinilabade pindala on S, tuule kiirus on v, õhu tihedus (sõltub õhuniiskusest, õhutemperatuurist ja õhurõhust) ρ ning tuulegeneraatori kasutegur on η, siis tuulegeneraatori poolt arendatav võimsus avaldub:

205

ehk tuulegeneraatori poolt arendatav võimsus on võrdeline tuule kiiruse kuubiga.

Seega tuleb tuuliku paigaldamisel jälgida tuuleolusid, sest kui saavutada tuule kiiruses kasvõi kahekordnegi võit, annab see muude tingimuste muutumatuks jäämise korral toodetavas elektrienergias võidu 23 ehk 8 korda.

Ka tuulegeneraatori allikas on taastuvenergia ning sisuliselt tasuta käes. Tuulest elektri tootmisega ei kaasne keskkonna saastatust – ei teki kahjulikke jäätmeid. Samas sõltub ka tuuleenergia kasutamise efektiivsus märgatavalt tuuliku asukohast – pole ju mõtet paigaldada tuulikut sinna, kus ena¬mus aastast on tuulevaikne.

Õnneks asub Eesti (eriti rannikuala) piirkonnas, mis tuule puudumise üle kurta ei saa. Tuuleenergia puudusteks lisaks tema sõltuvusele tuule olemasolust, on veel tuulikute suhteliselt väike võimsus – suuremates kogustes energia tootmiseks on tarvis rajada väga suuri tuuleparke, nendega kaasnev müra ja vibratsioon ning visuaalne reostus – ei saa just pidada visuaalselt kauniks randa, millel laiutavad kümned tuulegeneraatorid.

174

Tuleb tõdeda, et kui 2013. aastal toodeti Eestis umbes 513GWh elektrienergiat, mis moodustab umbes 5% Eestis toodetud energiast (u. 11 000 GWh), on tegu selgelt kasvava trendiga. Eeldatavasti toodetakse vähem kui kümne aasta pärast tuuleenergiast juba 10% Eesti elektrienergiast. Olgu siinkohal veel mainitud, et toodetud tuuleenergia moodustas enam kui 75% Eestis taastuvenergiast toodetud elektrienergiast (u. 675GWh).