Teksti
Video
Pelit ja leikit
Kilpailu
Äänitallenne
Tehtävä
Tietokirjallisuus
Opettajan ohje

Unohtunut salasana?

 

Oppimistavoite

{{learningObjectiv.description}}

Tehtävä on nyt palautettu

{{assignment.Index}} {{assignment.Type}}

Kommentti

Tehtävät

{{assignment.Comment}}

Mene tehtäviin
print

Vain kun tuulee

Kunnaarvinden.jpg

 

Kun tuulee, tuuliturbiinin siivet pyörivät ja tuottavat energiaa. Tämä merkitsee valitettavasti myös sitä, että tuulen puuttuessa mitään ei tuoteta.


Kaikkia osia siinä ketjussa, joka koostuu sähköntuotannosta ja sähkön kuljettamisesta johtoverkoston kautta valot katkaisijasta sytyttävälle käyttäjälle, kutsutaan sähköjärjestelmäksi.
Sähköjärjestelmässä on koko ajan oltava tasapaino tuotannon ja kulutuksen välillä. Tuulivoimalat tuottavat sähköä kirjaimellisesti silloin, kun tuulee, eikä tuulen voima välttämättä noudata sähkötarpeitamme. Sähköjärjestelmän on voitava käsitellä tämä. Yleensä ei ole ongelmia, jos 10 prosenttia maan energiasta tulee tuulivoimasta. Mutta 20 prosenttia alkaa aiheuttaa jo ongelmia, ja 50 prosentin tuulivoimaa käytettäessä koko sähköjärjestelmä on rakennettava ja asennettava sen perusteella, että on tuulivoimaa on paljon.


Sähköjärjestelmän on voitava noudattaa tuulessa ilmeneviä muutoksia. Tämä edellyttää sitä, että sähköjärjestelmä on joustava. Voimaloiden on voitava esimerkiksi säätää sähköntuotantoaan sen mukaan, onko tuulta vai ei. Myös kulutuksemme on oltava joustavaa. Meidän on esimerkiksi käytettävä sähköä enemmän silloin, kun sitä on. Ehkä astioiden ja pyykin pesu voidaan hoitaa yöllä eikä päivällä, jolloin sähköjärjestelmässä on painetta. Jos saamme enemmän suurjännitekaapeleita, myös sähkön jakaminen kauemmaksi tulee helpommaksi.


Edut ja haitat


Tuulivoiman etu on, että tuuliturbiini luo 80 kertaa enemmän energiaa käyttöikänsä aikana kuin mitä kuluu sen valmistamiseen, huoltamiseen ja romuttamiseen.


Haitta taas on, että tuuliturbiini tuottaa sähköä vain silloin, kun tuulee. Se ei siis voi vastata yksin energiatarpeisiimme, vaan sitä on täydennettävä muilla energiamuodoilla. Ei myöskään ole keksitty tehokasta tapaa varastoida sitä ylimääräistä energiaa, joka tuotetaan, jos tuulee paljon. Ratkaisu tähän saattaa olla lähellä. Tuuliturbiinien ylijäämäenergia voidaan käyttää veden jakamiseen vedyksi ja hapeksi. Vety voidaan varastoida käytettäväksi polttoaineena. Voit lukea tästä lisää jaksosta, joka käsittelee vetyenergiaa. Toinen tuuliturbiinin haitta on, että se voi aiheuttaa melua ja häiritä silmää. Monet eivät esimerkiksi halua katsoa suoraan tuulipuistoon.


Merituuliturbiinit


Koska maalle sijoitetut tuuliturbiinit vaivaavat ihmisiä, yhä useammat niistä rakennetaan nyt merelle. Tällä on useita etuja. Ensinnäkin meren rannalla ja merellä tuulee useammin, ja tuuliturbiinit voivat siten tuottaa enemmän energiaa. Tuuliturbiinit eivät myöskään näy sinne, missä ihmiset asuvat, kun ne sijoitetaan merelle. Monet merituuliturbiinit sijoitetaan siksi suuriin merituulipuistoihin. Silloin ne toimivat eräänlaisena voimalana, jolla on erittäin suuri kapasiteetti.
Merituuliturbiinien haittapuoli on, että niiden asennus ja huoltaminen on kallista ja vaikeaa. On myös kallista kuljettaa sähkö maihin, jossa se käytetään – mutta energiayhtiöt keksivät tähän vähitellen yhä parempia ratkaisuja. Yksi ratkaisuista on HVDC. Siinä tuotettava virta muunnetaan erittäin korkeaksi jännitteeksi, joka on ehkä 400 000 volttia. Niin korkealla jännitteellä on helpompi kuljettaa sähköä pitkiä matkoja. Vaikka kuparijohdot ovat hyviä sähkön kuljettamiseen, menetetään kuitenkin sitä enemmän energiaa, mitä pitemmälle sähkö on kuljetettava ennen sen käyttöä. Korkeammalla jännitteellä vähennetään energiahukkaa johdoissa.

Kirjaudu sisään lukemaan lisää

Tehtävät

  • Monivalintatehtävä

  • Teematehtävät

    • 1Teematehtävät

       

      Selitä tuulivoiman edut ja haitat.

    • 2Teematehtävät

       

      Mitä voidaan tehdä, jotta tuulivoimaa hyödynnettäisiin paremmin? Keksi ainakin kaksi eri ehdotusta ja selitä, miten ne toimivat.

  • Ystäväluokat

    • 1Ystäväluokat

       

      Miten paljon koulussanne tuulee? Tutkikaa viime kuukauden säätietoja ja laskekaa keskituuli eli miten monta m/s on keskimäärin tuullut. Ottakaa kuva koulustanne ja piirtäkää sen viereen tuuliturbiini. Kirjoittakaa keskituuli ja laskekaa, montako wattia voidaan tuottaa tuuliturbiinilla, jonka alue on 80 m2. Käyttäkää tätä kaavaa:


      Teho (W) = ½ *1,225 (tämä luku ilmaisee tuulen tiheyden, ja sitä kutsutaan myös p:ksi) * v3 (tämä on tuulen nopeus 3. potenssiin) * A (siis tuuliturbiinin siipien ala)


      W= ½ * p * v3 * A


      Tällä kaavalla tuulta käytetään 100-prosenttisesti – eikä niin tapahdu koskaan. On laskettu, että enimmäishyödyntämisaste on 59 prosenttia. Laske teho 45 %:n hyödyntämisasteella. Lähettäkää kuvat ja laskelma ystävyysluokallenne ja vertailkaa.