Vaasan Yliopisto 5. Helmikuuta 2016
Johdanto
Tekniikka Tekniikka Tekniikka tarkoittaa menetelmiä, joilla ihminen vaikuttaa ympäristöönsä ja käyttää sitä hyväkseen. a a Lähde: Wikipedia Luonnon mahdollisuuksien hyödyntämistä, varsinkin aineellisten tuotteiden valmistusta ja käyttöä luonnontieteiden sovelluksiin perustuvin keinoin. Tekniikan etiikka Kuinka hyödyntää luontoa vastuullisesti?
Kestävä kehitys Gro Harlem Brundtland (1987) Kestävä kehitys on kehitystä, joka tyydyttää nykyhetken tarpeet viemättä tulevilta sukupolvilta mahdollisuutta tyydyttää omat tarpeensa. Käytännössä voimme hyödyntää luonnonvaroja vain niin nopeasti kuin ne uudistuvat. Vrt. Uusiutuva energia, fossiiliset polttoaineet, turve.
Suomen tuulivoimakapasiteetti 1 1 Lähde: VTT tuulienergiatilastot: http://www.vtt.fi/proj/windenergystatistics/
Tuulivoimakapasiteetti Euroopassa, 2013 lopussa Country Malta Germany Spain UK Italy France Denmark Portugal Sweden Poland Netherlands Romania Ireland Greece Austria Belgium Bulgaria Finland Hungary Estonia Lithuania CzechR Cyprus Latvia Luxembourg Slovakia Slovenia 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 Capacity / MW 2
Tuulivoimakapasiteetin kehitys Euroopassa 3 3 Lähde: VTT tuulienergiatilastot: http://www.vtt.fi/proj/windenergystatistics/
TEM energiaskenaariot 2010 2020 Uusiutuvat 110 TWh 134 TWh Teoll. jäteliemet 38 TWh 39 TWh Teoll. lähdepuu 20 TWh 18 TWh Muu puu 31 TWh 38 TWh Tuulivoima 0,3 TWh 6 TWh Öljy 98 TWh 88 TWh Kokonaiskulutus 323 TWh 317 TWh Primäärienergian tarve 407 TWh 426 TWh josta uusiutuvilla 24 TWh 33 TWh 28% 35 % Suomen energiapolitiikka https://www.youtube.com/watch?v=kzmtwqiciqo Tuulivoiman tuotantotavoite 2 TWh nyt 6 TWh vuonna 2020 9 TWh vuonna 2025
Tuuli
Planetaariset tuulijärjestelmät Pasaatituulten kohtaamisvyöhyke 0 Ferrelin solu 30 N Hadleyn solu Hadleyn solu 30 S Ferrelin solu 60 N 60 S Polaarisolu Polaarisolu Lähde: Wikipedia, http: Polaariset itätuulet Länsituulet Korkeapaine Koillispasaati Kaakkoispasaati Korkeapaine Länsituulet Polaariset itätuulet //en.wikipedia.org/wiki/atmospheric_circulation Aurinko aiheuttaa ilman kiertoliikkeen ja maapallon pyörimisestä johtuva Coriolis-voima saa tuulen kääntymään. Suomi sijaitsee Länsituulten ja polaarituulten törmäyskohdassa.
Paikalliset tuulet Planetaaristen tuulien lisäksi tuulioloihin vaikuttavat myös paikalliset maastonmuodot ja vesistöjen ja maa-alueiden sijainti. Vuoristosta alas puhaltavat katabaattiset valumatuulet Lämmin ja kuiva Föhntuuli Mistral, Bora, Norjan vuoriston tuulet Merenrannalla puhaltava merituuli ja maatuuli Suomen tuuliolosuhteet Suomi kuuluu Länsi-tuulten vyöhykkeeseen jonne myös polaariset tuulet vaikuttavat. Suomessa yleisin tuulen suunta on Länsi-Lounaasta, mutta liikkuvien matalapaineiden vuoksi tuuliolosuhteet vaihtelevat epäsäännöllisesti. Rannikoilla vaikuttavat maatuulet ja merituulet. Tuulen suunnasta ja merestä johtuen parhaat tuuliolosuhteet ovat Lännessä ja Etelässä. Suomessa on myös Euroopan parhaat mahdollisuudet meritulivoiman hyödyntämiseen.
Tuuliatlas Raippaluodossa keskituulennopeus 8 m/s, vuosittainen tuotantopotentiaali 5 MW:n voimalalle, jonka korkeus on 125 m on noin 18 GWh. www.tuuliatlas.fi
Tuulen nopeusjakauma Seinäjoella Valitaan tuuliatlaksesta Seinäjoki. Tutkitaan 250m gridistä koko vuoden tuulennopeusjakaumaa. Tuulennopeus noudattaa ns. Weibull jakaumaa. Todennäköisyys 0.16 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 150 m 125 m 100 m 75 m 50 m 0.02 0.00 0 5 10 15 20 25 Tuulen nopeus / (m/s) Kuva: Tuulen nopeusjakaumat Seinäjoella eri korkeuksilla. Keskituulennopeus 150 m korkeudella on 7.1 m/s. A=8.0, k=2.5
Tuulen sisältämän tehon jakauma Seinäjoella Tuulen teho on suhteessa tuulen nopeuden kolmanteen potenssiin. Siksi tehojakauma näyttää erillaiselta kuin nopeusjakauma 0.14 0.12 Todennäköisyys 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Tuulen energiatiheys / (W/m 2 ) Kuva: Tuulen tehon jakauma Seinäjoella. Keskituulennopeus 150 m korkeudessa on 7.1 m/s. A=8.0, k=2.5
Turbiinin sovittaminen paikallisiin tuuliolosuhteisiin Valitaan sopiva mastonkorkeus Valitaan sopiva roottorin halkaisija (cut in wind speed) Sovitetaan tehonkesto alueen tuulioloihin (cut out wind speed) Uusien tuuliturbiinien huipputehon käyttöaika on jopa yli 40%. Keskimääräinen huipputehon käyttöaika suomessa on 25%.
Tuuliresurssien arviointi - esimerkki
Tuulen sisältämä energia, muuttujat Tuulen sisältämä liike-energian määrä voidaan johtaa ilman tiheyden, virtausnopeuden ja tarkasteltavan alueen poikkipinta-alan avulla. Esitellään ensin tarvittavat muuttujat: 1 Ilman tiheys ρ air = 1.293 kg/m 3 (NTP) 2 Tutkittavan ilmavirtauksen poikkipinta-ala: A (m 2 ) (Esim. roottorin pyyhkäisypinta-ala) 3 Tuulen nopeus v (m/s) 4 Aika t (s) 5 Teho P (kw) 6 Energia E (kwh)
Tuulen sisältämä energia, kaavat Tarkastellaan tuulen tehoa pinta-alan A läpi. Ajassa t, tilavuuden läpi virtaavan ilmamassan tilavuus: V = Avt, jolloin sen massa on ja kineettinen energia: m = ρ air V = ρ air Avt (1) E k = 1 2 mv 2 = 1 2 ρ airav 3 t (2) Tuulen sisältämä teho on kineettinen energia aikayksikkö kohti P a = E k /t: P a = 1 2 A ρ air v 3 (3) Teho on suoraan verrannollinen tuulen nopeuden kolmanteen potenssiin. Kun tuulen nopeus kaksinkertaistuu, sen tuottama teho kahdeksankertaistuu. Siksi hiljainen tuuli ei sisällä paljoa energiaa, ja silti myrsky pystyy repimään puita juurineen. Samasta syystä on tärkeää sijoittaa tuuliturbiinit tuuulisille paikoille.
Tuuliturbiini
Tuulimyllyjä, tuulipumppuja ja tuuliturbiineja Persialainen [Islam et al., 2008] Savonius, Lenz Darrieus Hollantilainen Monilapainen Potkuri
Miten tuulen voima valjastetaan: Ilmanvastus ja noste Tuuli kohdistaa voimavaikutuksen turbiinin lapaan. Voimavaikutukseen on monia syitä: Kitkavastus painevastus kappaleen muodon vaikutus rajapinnan virtausnopeuksiin Tuulen kitka ja paine (drag) pyrkivät viemään tuulessa olevan kohteen mukanaan, tuulen suunnassa. Noste (lift) taas pyrkii siirtämään siipiprofiilia kohtisuorassa tuulen suuntaan nähden. F D = C D 1 2 Aρ av 2 F L = C L 1 2 Aρ av 2 (4) v air F L F T F L v air F D v air F D FD Ilmanvastus Ilmanvastus ja noste Siipi, FX77w121
Siipiprofiilit Antiikkiset tuulivoimakoneet käyttivät purjeita tai suoria siipiä. Ne pystyivät hyödyntämään vain ilmanvastusvoimaa. Savonius ja Lenz turbiini hyödyntämät vastusvoiman lisäksi osittain myös nostetta. Modernit turbiinityypit käyttävät tuulitunnelissa testattua siipiprofiilia. Siipiprofiilit ovat vastaavia kuin lentokoneen siivissä, tai laivan ja helikopterin potkureissa. Eri väliaineissa ja eri nopeuksilla tarvitaan vain vähän eritavalla optimoituja profiileita. Nykyään siipiprofiilien ominaisuuksia voidaan tutkia hyvin myös ohjelmallisesti, esimerkiksi XFoil sovelluksella.
Siipiprofiilin simulointi Siipiprofiilin FX77W121 ja "lankun"simulointia. Siiven kohtauskulma: α = 5 ja tuulen nopeus v = 0.1 Mach. FX77W121 Lankku
Myös koko turbiini voidaan simuloida
Roottorin rakentaminen Roottorin tyven pitää olla tukeva, ja siellä myös pyörimisnopeus on alhainen Kärkien pitää olla kevyet, ja virtausnopeus on suuri Tyvessä ja kärjessä tarvitaan siis erilaisia siipiprofiileja
Turbiinien perustekniikat Suoravetoturbiini (direct drive) Vaihdelaatikollinen malli (gearboxed) Hyrbridimalli Katso mallikuva täältä: http://www.greencollarjobtraining-free.com/images/ turbinesectionview.jpg
Tuuliturbiinin toiminta ja tehokkuus
Tehokerroin Kuinka paljon tehoa tuuliturbiini voi ottaa tuulesta? Jos kaikki tuulen liike-energia otettaisiin pois, ilmavirtaus pysätyisi turbiinin läpäistyään, ja paine kasvaisi niin isoksi, että kaikki tuuli kiertäisi turbiinin. Paras teho on ilmeisesti kompromissi tuulen virtauksen hidastamisen ja paineen nousun välillä. Saman ilmiön havaitsee pyöräillessä kovassa myötätuulessa. Tuulen vaikutus on paikallaan ollessa, mutta silloin tuuli ei auta matkan etenemistä. Jos taas polkee tuulen nopeudella, tuuli ei enää hyödytä ollenkaan. Tuuliturbiinin toimii optimaalisesti silloin, kun tuulen nopeus turbiinin kohdalla on 2/3 vapaasta tuulen nopeudesta. Tällöin tuulesta voidaan hyödyntää 16/27=59%. Tätä ylärajaa sanotaan keksijänsä mukaan Betzin rajaksi. Parhaimpien modernien tuuliturbiinien tehokertoimet (Capacity factor) on jo yli C p = 0.5. Enintään se voi siis olla C max p = 0.59. Tuuliturbiinin tuulesta ottamantuulivoima energian energiantuotannossa määrä saadaan
Lapaelementtiteoria, lavan ja tuulen kulmat Tuuliturbiinin lavan toimintaa voidaan mallintaa lapaelementtiteorian avulla (Blade element momentum theory). U wr U T a Op U Tuulen suunta Chord line V Pyörimissuunta
Lapaelementtiteoria, lavan voimavaikutukset F drag U F thrust wr U T a Op F p F tot Chord line F lift
Turbiinin säätötavoitteet Turbiinin pyörimisnopeutta säädetään joko rajoittamalla aerodynaamista tehoa lapakulmansäädöllä tai säätämällä generaattorin vastavääntömonenttia. Generaattoria voidaan säätää sekunnin murto-osassa, kun taas lapojen kääntäminen on hidasta Säätötavoitteet riippuvat toimintaolosuhteista: Kun tuulen nopeus on alle käynnistystuulennopeuden, turbiini pidetään pysäytettynä Kun tuulen nopeus on hiljaisempi, kuin turbiinin nimellistuulennopeus, säätötavoitteena on maksimoida energiantuottoa. Se onnistuu sovittamalla pyörintänopeus tuulen nopeuteen niin että turbiini pyörii optimaalisella kärkinopeussuhteella. Kun nimellistuulennopeus ylitetään, turbiinin rajoittaa ottotehoaan lapakulmansäädöllä, ettei sen laitteistot ylikuormittuisi.
Tuuliturbiinin Verkkoonkytkentä Uudet tuulivoimalaitokset kytketään nykyään useimmiten verkkoon taajuusmuuttajan kautta. Silloin turbiinin pyörimisnopeus voidaan vapaasti valita ja tehontuottoa optimoida. Turbiinit ovat joko vaihdelaatikollisia tai suoravetoisia. Suoravetoisessa tarvitaan pienellä pyörimisnopeudella toimiva generaattori, joka on useimmiten toteutettu kestomagneetein.
Ympäristövaikutukset TEM 19.12.2013 Tuulivoimarakentamisen kannalta keskeisin kysymys on tuulivoimaloiden melua koskevat suunnitteluohjearvot ja niiden soveltaminen.
Melun raja-arvot Valtioneuvoston asetus tuulivoimaloiden ulkomelutason ohjearvosta (2015) http://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2015/20151107 Alue L Aeq päiväajalle L Aeq yöajalle (7-22) (22-7) Asumiseen käytettävillä alueilla, 45 db 40 db loma-asumiseen käytettävillä alueilla taajamissa, virkistysalueilla Loma-asumiseen käytettävillä alueilla 45 db 40 db taajamien ulkopuolella, leirintäalueilla, virkistysalueilla Kansallispuistot 40 db 40 db Sosiaali- ja terveysministeriön asumisterveysasetuksen ohjearvot sisätilojen melutasoille: Melutaso ei saa päivällä ylittää 35 db ja yöllä 30 db.
Tuulivoiman äänen luonne
Ääntä kuvaavia suureita Suure Tunnus yksikkö Äänenpaine p Pascal Äänenpainetaso L desibeli, db L = 20 log 10 (p/p 0 ), (6) Missä p 0 = 20 µpa, on vertailutaso, joka vastaa pienintä kuultavissa olevaa äänenpainetasoa 1000 Hz taajuudella. Painottamattoman äänenpainetason L sijasta käytetään usein ihmisen kuulokäyrän mukaan painotettua äänenpainetasoa L A. Katso lisää wikipediasta: painotettu äänenpainetaso (engl). Äänen spektri: 0.5 0.4 0.3 0.2 Infraääni: 0-20 Hz Kuuluva ääni 20Hz - 20 khz Ultraääni 20 khz - Matalataajuinen ääni 20-200 Hz 0.1 0.0 0.1 0.2 10 10 10 10 10 10-1 0 1 2 3 4 Taajuus / Hz
Aerodynaamisen melun syntymekanismit Ääninäytteet: siipiprofiilin ääni, tuuliturbiinin ääni.
Aerodynaamisen melun sisältämät taajuudet, eli spektri Matalien taajuuksien taajuuskomponentit korostuvat. Kun tuulen nopeus kasvaa, niin korkeiden taajuuksien osuus kasvaa. 70 60 50 Meluspektri: Havaitsijan paikka [-10.0, 0.0, 2.0] Yhteensä Jättöreuna Kärki Etureuna Tylppä reuna Teho / db 40 30 20 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 Taajuus / khz
Tuuliturbiinin yksittäisen siiven aiheuttama ääni I 0.045 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0 50 100 150 200 250 300 350 400 t [s] Havaitsijan sijainti: x=35 m, y=0 m, z=2 m, tuuligradientti 0.6. Modulaatioindeksi 0.092, modulaatiosyvyys 1.6 db. Ääni kuulostaa turbiinin lähellä suhahtelulta (swishing). [Brooks et al., 1989]
Mitattu tuuliturbiinin melun spektri 40 45 50 Level / db 55 60 65 70 0 1000 2000 3000 4000 5000 Frequency / Hz Havaitsijan sijainti: 160 m sivutuuleen.
Mitattu tuuliturbiinin melutaso 65 60 A-weighted C-weighted 55 Amplitude / db 50 45 40 35 0 50 100 150 200 250 300 Time / s Havaitsijan sijainti: 160 m sivutuuleen.
Tuuliturbiinin äänen sykintää kaukokentässä I Lavan yläasennossa syntyvällä äänellä on esteetön reitti havainnointipaikkaan, kun taas ala-asennossa syntyvä melu vaimenee enemmän. Tästä etenemistien epäsymmetrisyydestä saattaa syntyä sykintää (AM modulaatio) havaittuun turbiinin ääneen. [Smith et al., 2012]
Tuuliturbiinin äänen sykintää kaukokentässä II Lavan yläasennossa turbiinin lapakulma on epäedullinen voimakkaasta tuuligradientista johtuen. Siksi virtaus irtoaa lavan yläreunasta, eli lapa sakkaa. Sakkaustilanteessa rajakerroksen paksuus kasvaa, ja lavan siipiprofiilin yläpinnalle muodostuu suurempia ja voimakkaampia turbulensseja, aiheuttaen voimakasta ääntä, jonka taajuus on normaalia alhaisempaa. Jos tämä toistuu joka kierroksella, kaukokentässä ääni havaitaan voimakkaasti sykkivänä, jopa jyskyttävänä (thumping). [Oerlemans, 2013, CAND et al., 2012]
Esimerkki tuulivoimamelusta I 0.05 0.04 signal Modulation index Envelope 90% percentile 50% percentile Modulation index 1.6 1.4 1.2 Sound pressure [Pa] 0.03 0.02 1.0 0.8 0.6 Modulation index 0.01 0.4 0.2 0.00 0.0 665 670 675 680 685 690 Time [s] Äänisignaali, verhokäyrä ja verhokäyrän vaihteluväli. Tuulennopeus 5 m/s, sijainti 1050 m ylätuuleen turbiinista, äänenpainetaso 47 db (35 dba) ilman taustamelukorjausta. Ääninäyte
Esimerkki tuulivoimamelusta II 0.025 0.020 Envelope 50% percentile Modulation index 1.6 1.4 Sound pressure [Pa] 0.015 0.010 0.005 0.000 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 Modulation index 0.005 0.0 650 700 750 800 850 900 950 1000 Time [s] 100 ms äänenpainetaso, keskiarvo ja modulaatioindeksi.
Tuulivoiman meluvaikutusten arviointi
Melutason etukäteisarviointi
Porin Peittoon osayleiskaava
STM:n suojavyöhyke-ehdotus, (HS 5.10)
Tuulivoimalan näennäisen äänitehon määrittäminen: IEC-61400-11 standardin mukainen mittaus d Sääasema h R 1 Mikrofoni 2d - 4d R=h+d/2 Turbiinin äänenpainetaso mitataan turbiinin nimellistuulennopeudella melumallinnuksen lähtöarvoksi. 4 Lähde: VTT, Tuulivoimamelun mittausmetodiikan kehittäminen, 2013, Standardi IEC 61400-11 4
Tuulivoimalan äänenpainetason määrittäminen mallintamalla 1 Tehdään IEC 61400-11 standardin mukainen mittaus 2 Lasketaan äänitehotaso (melulähteen voimakkuus) ( ) R1 L WA = L Aeq 6 db + 20 log 10, (7) R 0 3 Mallinnetaan melun leviäminen, eli melutaso etäisyydellä R L ft = L WA 11 db 20 log 10 ( R R 0 ) A atm, (8) L Aeq on ekvivalentti A painotettu äänenpainetaso desibeleinä, R 1 on havaitsijan ja äänilähteen välinen etäisyys, R 0 on referenssietäisyys (1 m), A atm on ilmakehän vaimennus (absorptio).
Äänen vaimeneminen ilmakehässä Vaimennus [db] Vaimennus [db / km] 70 60 50 40 30 20 10 0 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Etäisyys [m] 0.0 10 1 10 2 10 3 Taajuus [Hz] Ääni vaimenee pääasiassa geometrisen hajaantumisen ja ilmakehän absorption vaikutuksesta. Absorptio kilometriä kohti riippuu äänen taajuudesta. 250Hz taajuinen ääni vaimenee noin 1 db/km Geometrinen hajaantuminen riippuu etäisyydestä, mutta ei taajuudesta. Vaimennus 6 db etäisyyden kaksinkertaistuessa.
Melumallinnus Yhdistetään edelliset kaavat, ja tehdään pieni Python-ohjelma sen visualisoimiseksi: Lw=108 Aatm=1.0 R=linspace(1,5000) L=Lw-11-20*log10(R)-Aatm plot(d,l, linewidth=2) grid() xlabel( Etäisyys [m] ) Vaimennus [db] 110 100 90 80 70 60 50 40 30 ylabel( Vaimennus [db] ) 0 1000 2000 3000 4000 5000 Etäisyys [m]
Tuulivoiman äänen terveysvaikutukset
Terveysvaikutusten tutkimusta I [Hongisto, 2014]: Yhteenveto kuudesta kenttätutkimuksesta. Alueilla joissa A painotettu äänenpainetaso talon ulkopuolella ylittää 40 db, niin 10% asukkaista kokee äänen häiritseväksi talon sisäpuolella. Yhteyttä terveysvaikutuksiin tai unen laatuun ei havaittu. Jos äänenpainetaso on alle 40 dba, niin muut tekijät selittävät häiritsevyyttä äänenpainetasoa paremmin. Epävarmuustekijänä äänenpainetasojen mittaustulosten puuttuminen.
Terveysvaikutusten tutkimusta II Health Canada 2014: Laaja tuulivoiman äänivaikutusten tutkimus johon osallistui 1238 kotitaloutta 399 tuuliturbiinin vaikutusalueelta, vastausprosenti 78.9%. Kyselyn lisäksi äänenpainetasoja mitattiin. Tuulivoiman äänellä ei havaittu yhteyttä itse raportoitujen unihäiriöiden sairauksien tai elämän laadun kanssa. Tuulivoimamelusta kiusaantumisen todettiin korreloivan melutason kanssa. Myöskään C painotetut äänenpainetasot eivät korreloineet terveysvaikutusten kanssa. Matalataajuisten äänten taso korreloi niin vahvasti A painotettujen äänitasojen kanssa, että C painotetusta tasomittauksesta ei nähty mitään etua A painotettuihin mittauksiin nähden. Infraääniä mitattiin vielä jopa 10 km etäisyydellä tuulipuistosta, mutta yleensä niiden taso oli alle taustamelutason. Kanadalaisten talojen ääneneristävyys matalataajuisille äänille oli keskimäärin 14 db kun ikkunat olivat kiinni ja 10 db kun ikkunat ovat auki.
Terveysvaikutusten tutkimusta III Kopsan sisämelumittaus ja ulkomelumittaus: Äänitasoja mitattiin noin 1,5 km etäisyydellä lähimmästä turbiinista sijaitsevassa talossa. Yhden minuutin aikana keskiarvotetut sisämelutasot pysyivät alle 30 db ja ulkona alle 45 db. Myöskään pienitaajuisen melun taajuuskaistoittaiset ohjearvot eivät ylittyneet. Mittaukset tehtiin silloin kun asukas piti ääniä häiritsevinä. Ulkomelumittauksissa yli 50 db äänenpainetasoja ei havaittu mittauspisteessä, noin 1,5 km etäisyydellä turbiineista. Toisinaan mittauksissa havaittiin 80 Hz soinnikas (tonaalinen) komponentti.
Yhteenveto terveysvaikutuksista ja häiritsevyydestä Tuulivoimamelun ei ole havaittu korreloivan itse raportoitujen terveysvaikutusten kanssa Äänimittauksia ei ole useinkaan tehty, ennen kuin uusimmissa tutkimuksissa. Tuulivoimamelun on todettu joissain tapauksissa häiritsevän asukkaita, silloinkin kun sallitut äänitasot eivät ylity Äänenpainetaso korreloi kuitenkin huonosti koetun häiritsevyden kanssa. Kyseessä voi olla henkilökohtaiset ominaisuudet tai tuuliturbiinin äänen erityspiirteet.
Hiljainen tuulivoima?
Ääneen vaikuttavia turbiinin parametreja Toimintatapa: Ilmanvastus (drag) vai noste (lift) Siipien muotoilu: Kaarevampi muotot (chamber) voi auttaa vähentämään melua, vaikka teho ei vähene. Siiven kärjen nopeus suhteessa tuulennopeuteen, eli ns. kärkinopeussuhde: Suurella kärkinopeussuhteella (esim 10) tehokkuus on hyvä, mutta turbiini tuottaa paljon melua. Siiven kärkien muotoilu: Siivekkeet pienentävät kärkipyörrettä, vertaa lentokoneet. Jättöreunan muotoilu: Hammastuksen on todettu vähentävän melua. Pöllön jäljittely: Käsisulat, pehmeä höyhenpeite ja eteenpäin harottavat sulat pehmentävät kaikki ilman ja siiven välistä rajapintaa, mikä vähentää melua.
Hiljainen siipi :)
References Brooks, T. F., Pope, D. S., and Marcolini, M. A. (1989). Airfoil self-noise and prediction, volume 1218. National Aeronautics and Space Administration, Office of Management, Scientific and Technical Information Division. CAND, M., Bullmore, A., Smith, M., Von-Hunerbein, S., and Davis, R. (2012). Wind turbine amplitude modulation: research to improve understanding as to its cause & effect. In d Acoustique, S. F., editor, Acoustics 2012 Nantes, Nantes, France. 00004 EN-S05: Wind turbine noise EN-S05: Wind turbine noise. Hongisto, V. (2014). Tuulivoimalamelun terveysvaikutukset. Työterveyslaitos. 00000. Islam, M., Ting, D. S.-K., and Fartaj, A. (2008). Aerodynamic models for Darrieus-type straight-bladed vertical axis wind turbines. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12(4):1087 1109. Oerlemans, S. (2013). An explanation for enhanced amplitude modulation of wind turbine noise. Wind Turbine Amplitude Modulation: Research to Improve Understanding as to its Cause and Effect, Work Package A, 1. 00001. Smith, M., Bullmore, A., CAND, M., and Davis, R. (2012). Mechanisms of amplitude modulation in wind turbine noise. In d Acoustique, S. F., editor, Acoustics 2012, Nantes, France. 00006.