Onko uusi keksintö

Tuulivoimala on yhdyssana.

Voimalan tehoon vaikuttaa se miten paljon laite hidastaa ilman virtausta. Siis mikäli samoilla lapakulmilla toimittaessa käytetään useampia lapoja ja samaa kierrosnopeutta, hidastuu tuuli liikaa ja tehoa itseasiassa saadaan vähemmän (tuuli kiertää roottorin kehän ulkopuolelta). Hitaasti pyörivissä ja pienellä tuulella tehokkaissa vesipumppulaitteissa on aina käytetty sitä monilapaista peltiväkkärää (se mikä on usein lännenelokuvissa). Toimii hyvin pienellä tuulella, mutta samaa systeemiä ei kannata soveltaa suuriin laitoksiin.

Suurella määrällä siipiä laitos voidaan saada ehkä herkemmäksi pienelle tuulelle, mutta sen paras hyötysuhde laskee, koska mitä enemmän on siipiä, niin sitä enemmän hidastetaan virtausta.

Mahdollisesti parhaaseen huippuhyötysuhteeseen pääsee, kun roottorissa on vain yksi lapa (ja sille vastapaino). Tällaisiakin on rakennettu.

Ensisijaisesti pyritään hakemaan paikka missä tuulella olisi mahdollisimman suuri nopeus, koska nopeus on avain parhaaseen tehoon.

Tuulessa oleva energia (teho) on suoraan suhteessa ilman tiheyteen, roottorin pyyhkäisyn poikkipinta-alaan ja nopeuden **kuutioon**:

P = 0.5*rho*pi*R^2*v^3

Koska siis tuulen nopeuden kaksinkertaistuminen 8-kertaistaa saadun tehon, sijoituspaikalla ja -korkeudella on avainasema suunnittelussa.

http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_energy

Betz'in lain johdosta tuulen energiasta ei saada talteen kuin n. 61% parhaimmassakaan tapauksessa:

http://en.wikipedia.org/wiki/Betz%27_law

Ja näin ollen käytännön tuulivoimalalalla saadaan tehoa talteen kaavalla:

P = n*0.5*rho*pi*R^2*v^3

jossa n < 0.61

Toisaalta loppusuunnitteluun vaikuttaa se miten lavat kuormittavat tornia yms. voimalan osia. Kun lapoja on kolme, niin ne pyörivät tasapainoisesti. Värähtely vähenee ja torni voidaan mitoittaa kevyemmäksi.

Suunnittelu on monen tekijän sovittelun ja kompromissin lopputulos.