Väikelahendused
Väiketuulikud on üks tarbijale kättesaadavatest viisidest koduseks elektritootmiseks. Elektritootmisel tarbimise läheduses on mitmeid eeliseid. Hajatootmine vähendab investeeringuvajadust elektri ülekandevõrkudesse ning liinikadusid. Tuulises piirkonnas elavatel inimeste on võimalus olla elektritarbimises autonoomsemad ja rohkem sõltumatud elektrifirmade hinnaklassidest ning liitumistasudest.
Kuigi väiketuulikuid on kasutatud läbi eelmise sajandi, algas nende intensiivsem kasutuselevõtt alles viimase 25 aasta jooksul. Enamus väiketuulikute tootjaid on turule tulnud viimase viie aasta jooksul ning tehnoloogia on olnud dünaamilises arengus.
Mida peetakse väiketuulikuteks?
Väiketuulikud on seadmed, mis muundavad tuuleenergia elektrienergiaks tarbijate vahetus läheduses. Tihti mõeldakse tuulikute all suuri tuuleelektrijaamu, väiketuulikud on sageli paigaldatud asukohtadesse, kuhu suurte tuulikute püstitamine ei ole erinevate piirangute tõttu võimalik. Samuti on need tuulikud oma mõõtmetelt väga erinevad.
Väiketuulikuid klassifitseeritakse erinevates riikides erinevalt. Tähtsaim definitsioon tuleneb siiski Rahvusvahelise Elektrotehnika Komitee standardist, kus antakse väiketuuliku piiriks rootori pindala 200 m2.
Eesti Tuuleenergia Assotsiatsiooni korraldatud väiketuulikute ümarlaual jaanuaris 2012. a. otsustati Eestis väiketuulik defineerida tuuliku kogukõrgusega kuni 30 m. Tuuliku kõrgus ja rootori pindala omavad visuaalse poole pealt rohkem mõju tuuliku suuruse määratlemiseks kui tuuliku nominaalvõimsus. Väiketuuliku võimsust saab arvutada rusikareegliga:
1m2 tiiviku pindala = maksimaalne võimsus 200W.
Seejuures tiiviku pindala = 3,14*(tiiviku diameeter / 2)2 (vaata tuuliku skeemi).
Tuuliku skeem.
Väiketuulikuid klassifitseeritakse üldjuhul tehniliste parameetrite järgi, kuid neid saab eristada ka:
- kasutusotstarbe järgi (nt võrguga ühendamata Off-Grid, võrguga ühendatud On-Grid, soojusenergia tootmiseks, vee pumpamiseks jne);
- tuuliku mehaanilise konstruktsiooni järgi (nt pöörlemistelje asendi järgi horisontaalse rootoriga ja vertikaalse rootoriga, kusjuures horisontaalse rootoriga jagunevad omakorda rootori asendit masti suhtes arvestades päri- ja vastutuult rootoriga tuulikuteks);
- paigaldamise mooduse järgi (nt eraldi masti otsa paigaldatud, hoonega integreerituna paigaldatud).
Väiketuuliku planeerimisel on peamiseks küsimuseks vajaliku tuuleressursi olemasolu. Autonoomse süsteemi puhul võiks tuuliku paigaldamisele mõelda alates tuulekiirusest 3,5 m/s ja võrguühendusega kohas alates 4,5 m/s. Tuulekiirus 5-6 m/s on juba väga hea. Madalatel kõrgustel on sellised kohad Eestis ainult rannikul ja saartel. Ühtset reeglit vajalikule minimaalsele aasta keskmisele tuulekiirusele on raske anda, kuna see sõltub konkreetsest rakendusest. Nimelt võib autonoomse süsteemiga tuuliku paigaldamiseks aktsepteerida väiksemat tuuleressurssi, sest alternatiivsed energiaallikad on kallimad ja tihti suuremate keskkonnamõjudega.
Lisaks asukohas valitsevale tavapärastele tuuleoludele väga oluline tuuliku paigutamine eemale läheduses olevatest objektidest. Kõik looduslikud ja tehisobjektid takistavad tuule sujuvat voolamist, vähendades tuule kiirust ja tekitades õhukeeriseid ehk turbulentse. Sellistes oludes väheneb tuuliku toodang oluliselt ja turbulentsi tõttu põhjustatud vahelduvale mehaanilisele koormusele ka tuuliku komponentide eluaeg. Seetõttu tuleb tuulik paigutada eemale nii puudest, majadest kui muudest tuult segavatest objektidest.
Kuna tuulekiirus ja kvaliteet paranevad kõrgemale tõustes oluliselt, tuleb väiketuulikule alati valida maksimaalselt kõrge mast. Oluline on panna tuulik kõrgemale läheduses olevatest takistustest. Kui tuulikut tahetakse püstitada metsasele alale, võib minimaalselt vajalik mast kujuneda kõrgeks, kuna peab ulatuma kõrgemale ka puulatvadest. Ümbruse maapinna iseloomustamiseks kasutatakse kareduse tegurit, mille abil saab eeldada tuule erinevust vertikaalses tasapinnas.
Arvestama peab ka sellega, et tuuliku hooldamiseks on tuuliku mehhanismide juurde vaja ohutult pääseda, mis võib piirata planeeritava masti kõrgust. Masti maksumuse suurenemine on otseselt seotud masti kõrgusega.
Kui palju (%) erineb kahe kahe elektrituuliku võimsus, kui ühel neist on tiiviku diameeter 2,2 m ja teisel tiiviku raadius 1,6 m. Arvuta ka tuulikute võimsus kW-des!