TM-Wello-Penguin-rakennepiirros-630x400.

 

Testausvaiheessa oleva Wello Penguin -aaltovoimala kerää aaltojen energiaa varsin poikkeuksellisella tavalla. Teknisesti katsoen voimala on sekoitus rannekelloa, tuulivoimalaa ja laivanrakennusta.

Vihje Wellon luonteesta löytyy idean keksijän ammatista. Heikki Paakkinen ei ole insinööri, vaan arkkitehti.

Aiemmat aaltovoimalat ovat jääneet kiinni insinöörimäiseen höyryveturin perinteeseen. Veturissa höyrymännän edestakainen liike muutetaan pyöriväksi liikkeeksi, joten aaltojen pyörivä liike on pyritty muuttamaan energiaa tuottavaksi edestakaiseksi liikkeeksi. Fysiikan näkökulmastahan aallot eivät etene, vaan vesipartikkelit vain pyörivät aaltomaisesti paikallaan.

Merellä tämä männän malli tuottaa kuitenkin ongelmia muun muassa generaattorin tiivistämisen, hydrodynaamisen vastuksen, korroosion ja silkan kulumisen vuoksi. Mikään mäntä ei hevin kestä valtameren rynkytystä.

Uuteen suuntaan johtanut idea välähti Paakkisen mieleen vuonna 2007. Entä jos edestakainen liike korvataan pyörivällä liikkeellä?

 

Umpinainen Penguin on ratkaissut monia aaltovoimaa kiusanneita kestävyysongelmia. Ankkurointi perustuu 52 millimetrin ketjuista muodostuvaan joustavaan järjestelmään, joka sallii laitteen velloa 25 metrin alueella.

 

Umpinainen Penguin on ratkaissut monia aaltovoimaa kiusanneita kestävyysongelmia.

Ankkurointi perustuu 52 millimetrin ketjuista muodostuvaan joustavaan järjestelmään,

joka sallii laitteen velloa 25 metrin alueella.

 

Surkeaa vakautta

Idea vaatii kaksi vertauskohtaa, joista ensimmäinen on mekaaninen rannekello. Automaattivetoisissa kelloissa on herkästi pyörivä roottori, joka heilahtelee kädenliikkeiden mukana. Joka heilahduksella roottorin massa pyörittää rattaistoa, joka kiertää energiaa kellon jouseen.

Toinen vertaus tarvitaan, koska vapaasta heilahtelusta ei merellä heruisi paljoakaan sähköä. Wello Penguin (engl. pingviini) ei heilu holtittomasti, vaan sen muoto on suunniteltu laivanrakennuksen periaatteiden mukaisesti, mutta päinvastoin. Kun oikea laiva pyritään tekemään mahdollisimman vakaaksi, Wello on rakennettu mahdollisimman epävakaaksi.

     Visio on äärimmäisen kiinnostava, sillä Wello voi potentiaalisesti tuottaa täysin puhdasta sähköä.

Wello on siis hyvän kellon kaltainen vesitiivis umpio, jonka runko toimii kuin huono laiva. Jokainen aalto saa pohjaan ankkuroidun Wellon keinumaan, mutta rungon epäsymmetrinen muoto ohjaa keinuliikkeen heilahtamaan aina samaan suuntaan.

Kun heilahdukset viritetään juuri oikeaan taajuuteen, rungon sisällä oleva pystyakseli pyörii kuin kaatumassa oleva hyrrä. Akseliin on kiinnitetty sadan tonnin painoinen roottori, joka pysyy keinunnan voimalla jatkuvassa kiertoliikkeessä, jolloin se pyörittää yhden megawatin generaattoria.

Liikerataa kuvaileva sana löytyy helposti, sillä Wello kirjaimellisesti velloo paikallaan.

Hyllytavaraa perustelakalta

Projektin teknisiä haasteita taas kuvaavat Wellon kakkosversioon tulevat muutokset. Tekeillä olevaan versioon asennetaan sekä kevyempi roottori että pienempi generaattori, mutta sähköä lasketaan syntyvän kaksi kertaa enemmän.

Paakkinen vertaa kehitystyön polveilua purjehtimisen historiaan, jossa edetään kaislapurresta kohti modernia valtameriluokan kilpavenettä. Jo prototyypinkin tehoa pystyttiin lisäämään muun muassa siirtämällä painolastia, joten purjeveneen tavoin trimmaamista tarvitaan yllättävän paljon.

TM Wello Penguin Heikki Paakkinen

 

 

Toimitusjohtaja Heikki Paakkinen esittelee jo seuraavan Wellon pienoismallia,

joka nykyversiota hoikempi ja entistä epäsymmetrisempi. Oikea voimala on 34 metrin pituinen,

24 metrin leveyinen ja yhdeksän metriä korkea.

Merellä tarvittavaa viisautta ei löydy kuivalta maalta. Kukaan ei esimerkiksi osannut ennakoida, miten hyvin Wellon runko suojelee komponentteja merisuolan korroosiolta. Vedenpitävyydestä syntyvä kuivuus oli tietysti selvä asia, mutta testeissä kävi ilmi, että rungon sisäpinnan ruostuminen syö ilmatiiviistä Pingviinistä myös hapen. Kuivuus ja hapettomuus pitää sähkötavarat tietysti loistavassa kunnossa, mutta samalla tämä edellyttää, että huoltoja varten runko täytyy tuulettaa, jotta huoltomiehet eivät tukehdu.

Yllätyksistä huolimatta projektin tuotannollinen lähtökohta on edelleen voimassa, sillä tulevatkin komponentit ovat hyllytavaraa, ja 34 metrin pituinen runko hitsataan tavallisella laivatelakalla. Paakkinen oivalsi välttää ruudin keksimisen uudestaan, joten periaatteessa hän vain kehitti uuden sovelluksen olemassa oleville tuulivoimaloiden komponenteille.

Pingviinien parvi

Kehitystyötä riittää silti jopa koodauksessa, sillä Penguinin liikkeitä hienosäädetään tietokoneella. Säätölaitteena toimii itse generaattori, jonka pyörintänopeutta voidaan jarruttaa lisäämällä ottotehoa, ja kääntäen nopeutta voidaan kiihdyttää syöttämällä generaattoriin säätövirtaa, jolloin se muuttuu sähkömoottoriksi.

Vuonna 2017 valmistuvan kakkosversion keventäminen perustuu aiemmissa testeissä opittuun säätötaitoon, sillä pienemmästä generaattorista saadaan enemmän sähköä, kun se synkronoidaan soljuvammin aaltojen rytmiin. Tänä kesänä opitaan epäilemättä jälleen uusia asioita, jotka rakennetaan vuoden 2018 kolmosversioon.

Nykyversiolla testataan Cornwallin rannikon koepaikalla erityisesti kaapeloinnin ja kytkentöjen kaltaisia tekniikoita, joita vastaisuudessa tarvitaan useampien laitteiden yhdistämiseen parveksi. EU:n rahoittama ja Fortumin koordinoima hanke ottaa siis ensimmäiset askeleet kohti massamittaista sähköntuotantoa.

Paakkisen mukaan edessä on vielä viidestä kymmeneen kehitystyön vuotta, mutta Wellon tehon kasvulle ei näy teknisiä rajoja. Jos suunnitelmat toteutuvat, kymmenien kilometrien päähän avomerelle voidaan jonain päivänä rakentaa satojen pingviinien parvia, joiden tuotanto lasketaan sadoissa megawateissa.

Visio on äärimmäisen kiinnostava, sillä Wello voi potentiaalisesti tuottaa täysin puhdasta sähköä, joka täydentää esimerkiksi aurinkoenergiaa öisin ja pimeinä talvikuukausina. Wellon vaatimien aaltojen minimikorkeus on saatu laskettua runsaaseen metriin, eikä avomerellä ole käytännössä koskaan alle metrin keliä.