Kust tuleb tuuleenergia?

Kust tuleb tuuleenergia?
Kõik taastuvenergia liigid (välja arvatud geotermaal- ning tõusu ja mõõnaenergia) ja isegi fossiilsete kütuste energia on ühel või teisel meetodil muundunud päikeseenergia. Päikeseenergia mis jõuab maale on võrdne 100 000 000 000 MW energiaga tunnis.
1 kuni 2 % päikeseenergiast mis jõuab maale on konvekteeritud tuuleenergiaks. Päikeseenergia muundumine tuuleenergiaks toimub tänu temperatuurierinevustele maal. Päike soojendab rohkem regioone mis asuvad ekvaatori lähedal ja vähem pooluste lähedal asuvaid piirkondi. Maa omakorda endas akumuleerunud soojusega soojendab õhku ja sellest siis ka õhutemperatuuride erinevused. Soe õhk on kergem kui külm ja seetõttu tõuseb ta ekvaatori lähedastest piirkondadest üles umbes 10 km kõrgusele ning suundub kas põhja või lõunasse. Kui maakera ei pöörleks siis õhk lihtsalt kulgeks ekvaatorilt poolustele, vajuks alla ja kulgeks tagasi ekvaatori suunas ning jääkski ringlema. Kuna aga maakera pöörleb ümber oma telje siis õhumass hakkab samuti liikuma. Seda näivat väändejõudu nimetatakse Coriolis’e jõuks tuntud Prantsuse matemaatiku Gustave Gaspard Coriolis’e (1792-1843) järgi.
Nagu on näha ka juuresolevalt skeemilt siis tuul tõuseb üles ekvaatori lähedal ja liigub põhja ja lõunasse ülemistes atmosfäärikihtides. 30 laiuskraadi juures mõlemal pool ekvaatorit paneb Coriolis’e jõud õhu liikuma palju kiiremini tänu suurele rõhkude erinevusele ja sellel laiuskraadil hakkab õhk taas vajuma alla.
Kuna tuul tõuseb üles ekvaatoril siis maapinna lähedal on madala rõhu piirkond mis “tõmbab ligi” tuuli põhjast ja lõunast. Poolustel on taas aga kõrgrõhkkond tänu õhu jahenemisele.
Pöörates tähelepanu aga Coriolis’e jõule siis on valdavad tuulesuunad vastavalt laiuskraadidele järgnevad:

Laiuskraad 90-60°N 60-30°N 30-0°N 0-30°S 30-60°S
60-90°S
Tuule suund NE SW NE SE NW SE


Valdavad tuule suunad on tähtsad just tuulegeneraatorite installeerimise juures, selle järgi pannakse paika tuuliku 0° suund. Loomulikult tulevad valdava tuule suuna puhul mängu ka kohalikud takistused ja muud mõjurid, seega tuleks valdav tuule suund määrata siiski mõõtmistulemuste alusel.

Eelpooltoodud pildil on tuuled näidatud maakera nn karikatuuris. Tegelikult on maad ümbritsev troposfäär ainult 11 km õhuke ehk siis 1/1200 maa diameetrist ning troposfääris on 75% kogu maad ümbritsevast õhust, sellest ka miks tuuled just nendes piirkondades liiguvad. Troposfääris leiab enamjaolt aset ka kasvuhooneefekt, seega see 11 km on just see piirkond mida me peaksime hoidma ja mitte saastama.

Rääkides tuultest mida saab kasutada tuuleturbiinides tuleb vaadelda ka kohalikke tuuli, üks neist on meretuuled.
Maapind on päikese poolt kiiremini soojendatav kui meri või üldse veekogu. Seega päevasel ajal tekib olukord kus maapinna kohal on õhk soojem ja mere (veekogu) kohal külmem. Seega maapinnalt tõuseb õhk üles ja suundub ülemistes kihtides veekogu poole ning tekitab maapinna lähedal madala rõhuga piirkonna kuhu imetakse tinglikult külmemat õhku merelt. See on siis meretuul.
Maatuul on aga öisel ajal kuna maapind jahtub maha kiiremini kui vesi ja seetõttu on ka tuulesuund vastupidine. Samas aga on öisel ajal maatuul oluliselt väiksemate kiirustega kuna temperatuurierinevused on öisel ajal väiksemad.
Sama põhimõtte järgi toimub ka munsoon mis on tuntud Kagu-Aasiast. See on suuremõõtmeline maa- ja meretuulte periood sõltuvana aastaaegadest.
Kohalikest tuultest vääriks veel märkimist nn mägede tuul mis küll Eesti oludes erilist rolli ei mängi. Nimelt päevasel ajal soendab päike orud kiiremini üles kui muu maapinna sest et õhu liikumist orgudes ei ole, Seega tõuseb soe õhk üles. Teine võimalus on kus tuul hakkab liikuma piki orgu ja tekib nn tuulekanal. /.../
Täpsemalt tuultest ja nende arvutamisega seonduvatest valemitest on kirjas siin olevas Wordi-dokumendis.

Allikas: Eesti Tuuleenergia Assotsiatsioon EWPA