VTT tavoittelee tuulivoimalan tehon nelinkertaistamista pitkällä aikavälillä

VTT kehittää älykästä yhdistelmämateriaalia, jonka muoto muuttuu sähkövirran avulla. Tätä lujitemuoviin ja muistimetallilankoihin perustuvaa yhdistelmää voidaan käyttää tuulivoimaloiden lapojen valmistuksessa. Muotoaan muuttavat lavat rajoittavat niihin kohdistuvia värähtelyrasituksia ja siten mahdollistavat nykyistä pidemmät lavat ja tuulivoimaloiden vuotuisen tehon kasvattamisen. VTT tavoittelee lavan pituuden kaksinkertaistamista ja sen avulla tuulivoimalan tehon nelinkertaistamista. Uuden tuulivoimalateknologian vientinäkymät ovat varsin suotuisat.

Tuulivoimaloiden tehon kasvattaminen on mahdollista pidentämällä niiden lapoja. Pidentäminen taas kasvattaa niihin kohdistuvia värähtelyrasituksia. Siksi lapojen rakenne täytyy tehdä kestävämmäksi kasvattamatta kuitenkaan liiaksi niiden painoa. VTT on mukana kansainvälisessä hankkeessa, jossa kehitetään lapojen rakenteen optimointia, uusien materiaalien käyttöä niiden valmistuksessa sekä niiden värähtelynvaimennusta.

Lapojen kestävyyttä parannetaan hankkeessa myös kehittämällä ns. aktiivista muodonhallintaa. Tämä tarkoittaa lapojen muodon muuttamista tuulen voiman muuttuessa tai lavan pyörähtäessä tornin ohi. Aktiivinen muodonhallinta nostaa tuulivoimaloiden tehoa, koska lapojen nostovoima voidaan pitää vakiona suurillakin tuulennopeuksilla ja siten rajoittaa lapoihin kohdistuvia värähtelyrasituksia. Näin tuulivoimalaa voidaan käyttää nykyistä kovemmilla tuulilla ja saadaan lisättyä vuotuista käyttöaikaa. Nykyisin tuulivoimaloita lepuutetaan kovimmilla tuulilla, koska niiden rakenne ei kestäisi niihin kohdistuvia rasituksia.

VTT saa tuulivoimalan lavan muodonmuutoksen aikaan asentamalla siihen ns. muistimetallilankoja. Kun näiden muistimetallilankojen lämpötila nostetaan sähkövirran avulla noin 60 asteeseen, muistimetalli muuttaa tuulivoimalan lavan halutun muotoiseksi.

Suurimpien tuulivoimaloiden teho on nykyisin 5 megawattia ja roottorin halkaisija on lähes 120 metriä. Yhteiseurooppalaisella pitkäjänteisellä kehitystyöllä pyritään nostamaan avomerellä käytettävien tuulivoimaloiden sähköteho nykyisestä noin 5 megawatista peräti 20 megawattiin. Tehon nelinkertaistaminen edellyttää lavan pituuden kaksinkertaistamista, joka on mahdollista erityisesti nykyistä keveämmällä lapamateriaalilla ja tuulivoimalarakenteiden kuormitusten paremmalla hallinnalla.

Alkavassa tutkimushankkeessa VTT kehittää Euroopan johtavien tutkimuslaitosten ja yritysten kanssa teknologioita, jotka mahdollistavat suunnitellut uuden kokoluokan tuulivoimalaitokset. Hanke on kooltaan kaikkien aikojen suurin eurooppalainen tuulivoimateknologian kehittämistyö. Sen kokonaisbudjetti on 20 miljoonaa euroa. Siinä on mukana 38 eurooppalaista osapuolta.

Hankkeessa VTT keskittyy tuulivoimalan lavoissa käytettävien rakenteiden ja materiaalien kehittämiseen. VTT johtaa hankkeessa mm. kaksimetrisen tuulivoimalan lavan pienoismallin suunnittelua ja toteutusta.

Eurooppalaiset yritykset vastaavat 80-prosenttisesti tuulivoimaloiden maailmanmarkkinoista. Tuulienergian käyttö on kaksinkertaistunut noin 3 vuoden välein. Alan teollisuuden arvioiden mukaan tuulienergian määrä nousee globaalisti nykyisestä 48 gigawatista noin 150 gigawattiin vuonna 2010. Suomalaisen tuulivoimateknologiaviennin arvo on 200 miljoonaa euroa vuodessa, ja sillä on merkittävä kasvupotentiaali.