Äskeisen "Itämeren helmet" tv-ohjelman herättelemänä aloin miettiä tuulivoiman tulevaisuutta merenkulussa. Nuo purjehtijathan aina välillä innolla selittävät, että moottorialukset (mukaanlukien moottoriveneet) ovat vain ohimenevä hullutus. No, tietääkseni maailmalla on ainakin yksi sellainen kokeilualus, jossa purjeteknologiaa sinänsä on jalostettu. Rättien tilalla on jäykät (kevytmetallia, muovia tai jotain komposiittia, en muista varmasti) levyt, joita säädellään valvomosta. Mutta minusta tuntuu uskottavammalta, että elintilaa voi löytyä senkaltaiselle alukselle, jollainen on mm. Cousteau-säätiöllä: tuulesta kyllä kerätään voimaa, mutta mastossa ei ole purjeita vaan se on tuuligeneraattorin keräin. Propulsiosysteeminä on potkuri. Kyllähän potkurilla ajettava alus pesee hallittavuudessa purjeilla ajettavan mennen tullen, joten tämä malli saattaisi jopa toimia. Entäpä azipd-teknologian soveltaminen samaan yhteyteen? Löytyykö foorumilta näkemyksiä puolesta tai vastaan?
Tuulivoimaa laivoille
JRxxx
92342
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 9
Vanhimmat
Cousteau-säätiön alus on siis ilmeisesti tuo kuuluisa sukeltajien alus. Sanoisin, että siinä sähköä kerätään tutkimuslaitteiden pyörittämiseen, ei propulsio tehon keräämiseen. En tosin varma ole, mutta luulen.
On meinaan fysikaalinen mahdottomuus esim. vastatuuleen mentäessä kerätä laivalla olevilla tuulimyllyillä energiia ja päästä vielä eteenpäin. Vähän sama kuin auton pyörissä olisi generaattorit jotka tuottaisi kulkemiseen tarvittavan energian ;) Ikiliikkuja!
Muutenkin tuo tuuliteho ei oikein riitä. Isoimmat tuuligenut on nykyään 3-5MW luokkaa, kun taas Azipodit on 5-25MW luokkaa/kpl. Ison aluksen sähkön tarpeisiin tarvitaan siis vähintään 10 tuulivoimalaa (lapojen kärkiväli luokkaa 75m) optimaalisestikin ajatellen. Menee "hieman" vaikeaksi.
Kyllä se purje on yksinkertaisin/tehokkain tapa valjastaa luonnon voimat omaan "rekeen".
Itse nykyisten generaattoreiden tehoon en osaa ottaa kantaa. Jotenkin kuitenkin tuntuu ristiriitaiselta, että purje sinänsä kykenisi hyödyntämään energiaa, jota ei muuten voi saada kerättyä, ts. en nyt ihan usko tulkintasi fysiikan laeista olevan oikea.
Olennaisempaa on kuitenkin se, että purjeet eivät ole manöveroinnin kannalta kovin hyvä vaihtoehto etenkään ahtaille vesille ja satamiin. En sitten tiedä, voisiko jokin välimuoto olla toimiva, ts. avomerellä ajettaisiin suotuisissa olosuhteissa purjeilla. Toisaalta herää epäilys, saavutetaanko sillä keinolla riittävä nopeus ja varmuus kauppamerenkulun tarpeisiin?
Vanhat purkkarithan olivat kohtuullisen nopeita ja tiettyyn rajaan saakka varmojakin, mutta kun nykyisiä konttilaivoja katselee, ei oikein keksi mihin ne "purjeet" saataisiin mahtumaan. Laatikoita kun on kannella 5 kerrosta.
Purkkareiden nopeuskin lienee tässä aika väljästi sanottu. Teeklipperit kai ovat ne nopeudestaan kuuluisimmat, niiden lasti oli kevyttä ja kokoonsa nähden arvokasta ja lisäksi sellaista, että nopeus nosti suoraan lastin arvoa, koska ensimmäisenä perilletullut sai parhaan hinnan. Käsittääkseni rahtiakuljettavat purjealukset ovat kuitenkin kautta historian olleet tyypillisesti melko hitaita, koska lastikapasiteetti on haluttu maksimoida.
Eihän purjevenekään nouse suoraan vastatuuleen. Miksi koneellisesti nousisi?
Otetaan esimerkki. Jos tuulimyllyyn tulee ilmaa voimalla F, on tolppaa pystyssä pitävän voiman oltava yhtä suuri eli F. Tämä voima on tasan yhtä suuri kuin laivan kulkua vastustava voima. Kun ilmaa tulee tuulimyllyyn voimalla F, pystyy se hyödyntämään siitä sähköksi (huomioiden häviöt) aivan maksimissaan 80% eli kuvainnollisesti 0,8xF -> tuon kun syöttää sitten potkurille on jäljellä aivan maksimissaan 0,6xF (potkurin hyötysuhde jne. huomioiden) joten todellisuudessa tuo ei edes riitä pitämään laivaa paikallaan.
Kyllä se vain näin on, että veneeseenkin kun laittaisi pikkutuulimyllyn niin syntyvä vastus on ajossa isompi kuin sähkönä syntynyt energia. Joku fysiikan laki se oli mikä sanoo, että energian määrä on vakio. Ja osa menee ilman lämmittämiseen, mekaanisiin häviöihin jne.
Näin mä sen pähkäilisin.
Sivu- tai myötätuuli onkin sitten asia aivan erikseen, puhumattakaan, kun vene seisoo paikallaan (silloin kaikki on kotiin päin -> akkuihin).
Tarkoitti lienee sitä uudempaa, nimeltään "Alcion" (en muista kirjoitetaanko se juuri noin). Siinä käytetään tuulienergiaa lisävoimana dieselsähköisessä järjestelmässä, aluksen kulkusuunnasta suhteessa tuulensuuntaan ja nopeuksista riippuen energiansäästö oli muistini mukaan aika huomattava. http://www.cousteau.org/ löytynee infoa, ovat valitettavasti laittaneet sivuston flash pohjaiseksi enkä viitsi asentaa flashia... Tuossa aluksessa ei käytetä tuuligeneraattorina "potkuria" vaan pystyakselin ympäri pyörivää lieriömäistä rakennetta, en muista k.o. systeemin nimitystä mutta hieman samantapainen periaate kuin tuulimittarin kupeissa.
Oikea kirjoitusasu lienee "Alcyone", noin ainakin silmiinosuneessa lehtiartikkelissa. Ja vastaavaa tekniikkaa näkyy olevan Cousteau Societyn uusimmassa "Calypso II" aluksessakin. Alcyonessa polttoaineensäästö tuon artikkelin mukaan max. 35-40%.
Aika heikosti on koulun fysiikka muistissa! Hyötysuhteet on paljon huonommat kuin laskuissasi, mutta voimaa voi saada paljon enemmän potkuriakseliin kuin tuulimyllyn tolppaan tuuli vaikuttaa.
Oleellinen suure on teho, joka on voima * nopeus. Tuulimyllyn hyötysuhde voi olla ~40% (teoreettinen maksimi ~70%). Roottorin läpi menneen ilmavirran liike-energiasta saadaan siis 40% potkuriakselille. Potkurin hyötysuhde voi olla jopa 80%, joten siitä ilmavirran energiasta saadaan hyötytehoksi enintään ~30%.
Nyt muistetaan, että teho oli voima * nopeus. Jos oletetaan, että laivan vastus tulee vain tuulimyllystä, on voimat yhtäsuuret. Mikä on sitten nopeus? Tuulimyllyn tapauksessa se on ilmavirran ja roottorin välinen nopeus eli tuulen nopeus + aluksen nopeus ja potkurilla veden ja aluksen välinen nopeus. Tästä päästään siis kaavaan:
F * V = F * (V + W) * 0,3,
josta voidaan ratkaista V = 0,43 W eli alus voi päästä 43 % tuulen nopeudesta vastatuuleen. Oikeasti lähellekään tuota ei päästä, koska runko aiheuttaa merkittävän tuuli- ja vesivastuksen. Lisäksi vasta-aallokko jarruttaa.
Tuollaisia aluksia on ihan oikeastikin rakennettu kokeilumielessä. Tässä muutamia: http://www.users.globalnet.co.uk/~fsinc/yachts/auto/index.htm
Se taisi olla (aivan varmasti en nyt ulkoa muista) joskus 1920-30 -luvuilla kun saksalaiset kehittivät tällaisia tuulen voimalla kulkevia valtamerilaivoja. Patentti taisi olla jokin "flettner" -tyyppinen. Laivassa oli muutama valtava pystyssä seisova lieriö, joka tuulen voimasta pyöri ja välitti liike-energiaa potkuriakselille. En nyt muista menikö se ensin generaattorin kautta vai suoraan. Luultavasti generaattorin, eräänlainen tuuli-sähköinen propulsio ;)
Muutamia isoja lastilaivoja ainakin ehdittiin rakentaa. Japanilaiset taisivat rakentaa myös muutaman vastaavan hökötyksen.
Laivojen elinikä ei ollut pitkä - luultavasti tuulivoima ei silloin vielä ollut kilpailukykyinen ja varteenotettava vaihtoehto polttonesteille...