Savonius sieppaa tuulen

Kertomus keksinnöstä, josta tuli käsite
(esillä 19.3.2004 saakka)

Der Savonius-Rotor – el aerogenerador Savonius – Savoniusova turbina – l’éolienne Savonius – Savonius szélmalom – the Savonius type rotor – Saboniusufuusha – il rotore Savonius – Savonius-rotorn – de Savonius-type windmolen…

Sigurd Savonius syntyi Hämeenlinnassa 2.11.1884. Hän suoritti ylioppilastutkinnon Helsingin Suomalaisessa Yhteiskoulussa vuonna 1901 ja kirjoittautui opiskelemaan Polyteknilliseen opistoon tavoitteenaan insinöörin tutkinto. Jonkin jo unhoon jääneen kommelluksen kautta hän kuitenkin päätyi arkkitehtiosastolle ja valmistui vuonna 1906 diplomiarkkitehdiksi. Useimmissa yhteyksissä hän silti käytti ammattinimeä insinööri ja keskittyi erilaisten teknisten ongelmien ratkaisemiseen. Hän valitsi määrätietoisesti keksijän tien.

Kotitalossaan Inkoossa ja Savonius & Companyn toimitiloissa Helsingin Lönnrotinkadulla hän suoritti kokeellisia tutkimuksia, jotka 1920-luvulla keskittyivät erityisesti ilman virtausten hallintaan ja tuulivoiman hyväksikäyttöön. Lönnrotinkatu 20:n ullakolle rakennettiin kokeita varten Suomen ensimmäinen tuulitunneli, joka myöhemmin koitui keksijän kohtaloksi. Toukokuussa 1931 hän kylmettyi tuulikokeita suorittaessaan ja kuoli keuhkokuumeeseen vain 46-vuoden ikäisenä, Hänen työnsä jäi kesken, mutta hänen nimensä ja keksintönsä jäivät historiaan.

Kevättalvella 1923 Sigurd Savonius oli kiinnostunut saksalaisen insinöörin Anton Flettnerin rakentamasta roottorilaivasta, jota kuljetti eteenpäin kahden valtavan, konevoimalla pystyakselinsa ympäri pyöritettävän sylinterin aikaansaama magnus - ilmiöön perustuva voima, jota Savonius kutsui syrjäpaineeksi.

Voisiko laiva kulkea pelkästään tuulen voimalla? Entä jos sylinterit halkaistaisiin?

Historian siivet taisivat havista Inkoon Bränseluddenin yllä kun Sigurd Savonius pyysi vaimoaan Marya tyhjentämään leivinjauhepurkin. Hän leikkasi purkin kahtia, kiinnitti puolikkaisiin päätylevyt, asetti sukkapuikon akseliksi ja puhalsi.

Tästä tapahtumasta alkoivat tammikuussa 1924 kokeilut ja tutkimukset, joiden tuloksena syntyi keksintö. Pystysuoran akselin ympäri pyörivä, tuulen vetoon perustuva laite, jossa kahden kaarevan pystysuoran sieppauspinnan keskellä olevan läpisyöttöraon kautta kulkeva ilmavirta poistaa alipaineen vastatuuleen painautuvan kaaren takaa ja näin pyöriminen esteettä jatkuu ja jatkuu.

Joulukuussa 1924 jätti arkkitehti Sigurd J. Savonius Kauppa- ja teollisuushallituksen patenttiasiainosastoon patenttihakemuksen, jossa esitetty keksintö koski roottoria, jonka tarkoituksena oli tuulivoiman käyttäminen eri tavoilla.

Patentti myönnettiin Suomessa huhtikuussa 1926 ja keksintö ja sen sovelluksia patentoitiin useissa muissa maissa. Saksalaisessa patenttiluokituksessa korjattiin tämänkaltaisen tuulivoimatekniikan kuvailun puute käsitteellä Der Savonius - Rotor. Uusi tekniikka tuli tunnetuksi koko maailmassa.

Keksinnön ensimmäinen sovellus oli vene, jossa ”purjeina” toimi kaksi tuulivoimalla pyörivää roottoria saaden aikaan magnus – ilmiön. Koska Savoniuksen roottorin siipien asentoa muuttamalla voitiin muuttaa niiden pyörimissuuntaa, voitiin veneellä luovia.

Seuraava keksinnön käytännön toteutus oli vedenpumppausjärjestelmä Savoniuksen Inkoon kotitalouteen. Savonius-roottorin katsotaan erityisen hyvin soveltuvan juuri veden pumppaamiseen ja sitä käytetäänkin laajalti maailmalla tähän tarkoitukseen. Roottori kääntyy tyynesti pyydystämään mistä suunnasta tahansa puhaltavan tuulen ja uurastaa kuin ikiliikkuja. Se on vakaa, ei ryntää, eikä tempoile puuskissa. Se soveltuu siis hyvin tuottamaan pyörimisenergiaa, jolle on ominaista korkea vääntömomentti matalillakin tuulen nopeuksilla. Sen etuja ovat myös yksinkertainen valmistustapa ja huoltovapaus. Roottorin voi rakentaa vaikkapa kahdesta tynnyrinpuolikkaasta samoin kun sen esikuva tehtiin leivinjauhepurkista.

Meille tutuin ja varmaankin maailman lukumääräisesti eniten käytetty tuulivoimatekniikan sovellus on roottorituuletin, jossa Savonius-roottori pyörittää ilmastointisiivistöä. Ennen kuin sähkövoimalaitteet korvasivat tuulivoimailmastoinnin, nähtiin kaikkialla pyörimässä erikokoisia savoniuksia – kaupunkitalojen katoilla ja tehdaslaitoksissa, laivoissa, linja-autoissa, maakellareissa, huoltoasemilla – hiljaisesti ilmastointia hoitamassa.

Savonius-roottori on paitsi maailmanlaajuinen käsite myös lukuisia keksintöjä tuottanut innoituksen lähde. Paljon tutkimus- ja kehitystyötä on kahdeksankymmenen vuoden aikana tehty tämän tekniikan pohjalle ja perusteella, ja tehdään edelleen.

Amerikkalaisessa tuulivoimapatentissa US 4,792,700 vuodelta 1988 patentin hakija viittaa keksintönsä perustana olevaan, historiallisesti tunnettuun tuulivoimalaitteeseen, joka on vertikaaliakselinen Sibelius-turbiini. Yhdysvaltain patenttiviraston tutkija on yhtäkaikki ymmärtänyt, mistä on kysymys – se tunnettu suomalainen.


Lisätietoja:

Kastehelmi Nikkanen, 040 549 2737