Millaista siirtojännitettä tyypillisesti käytetään siirrettäessä esim. merellä sijaitsevasta tuulivoimalasta sähköä yleiseen sähköverkkoon? Siirretäänkö sähkö merikaapelissa tasa- vai vaihtovirtana? Kuinka suuret ovat siirtohäviöt kilometriä kohti?
Jännite riippuu puiston koosta, todennäköisesti 110 kV - 440 kV. Siirtäminen tapahtuu yleensä vaihtovirtana. ABB tarjoaa nykyään myös tasavirtavaihtoehtoa HDVC Light, joka tulee kyseeseen ainakin kun siirtomatkat ovat pidempiä (ehkä 5 km eteenpäin).
Ne eivät ole kovin merkittävät alle 10 kilometrin matkoilla. Merkittävämpää on merikaapeleiden kalleus. Valitsemalla siirrettävään tehoon nähden oikea jännitetaso jäävät siirtohäviöt alle 10 km etäisyyksillä 1-2 prosentin tasolle.
Ovatko siirtohäviöt käytännössä lainkaan merkittävä tekijä siinä, miten kauas rannikosta tuulivoimaloita kannattaa rakentaa?
Kaapelin kallis hinta (koska siirtohäviöiden vähentämiseksi joudutaan käyttämään järeää kaapelia) on olennaisempi ongelma kuin siirtohäviöt sinänsä.
Kestääkö useampilapainen hitaammin pyörivä mylly kauemmin kuin 3-lapainen? Entä jäätyminen?
Todennäköisesti, mutta sovelluskohde on hyvin erilainen. Hitaasti pyörivä useampilapainen soveltuu hyvin esim. veden pumppaamiseen, jonka on syytä toimia myös pienillä tuulilla ja vaatii paljon vääntömomenttia. Sen hyötysuhde laskee kuitenkin nopeasti tuulennopeuden kasvaessa, eikä sen näin ollen optimoi kovin hyvin tuulesta kokonaisuudessaan hyödyksi saatavaa energiaa. Kolmilapainen taas soveltuu hyvin sähkön tuotantoon, koska sen hyötysuhde on suhteellisen hyvä alueella 5 - 10 m/s, jolla välillä tuulennopeus useimmiten vaihtelee. Jäätyminen vaikuttaa siipiprofiiliin ja tätä kautta energiantuotantoon joka tapauksessa. Kolmilapaiseen on helpompi ja edullisempi asentaa jäätymisenestojärjestelmä.
Kuinka monta tuulivoimalaa tarvitaan 1000 MW jatkuvaa tehoa varten, kun käytetään uusinta tuulivoimalatekniikkaa (onko se ABB:n uusi voimalatyyppi?)?
Tuulivoimaloista ei voi saada irti jatkuvaa tehoa, koska joskus on myös sellaisia hetkiä ettei koko Suomen maassa tuule. Mikäli tuulivoimaa yhdistetään energianvarastointimenetelmiin, niin tämä olisi mahdollista, mutta ei valitettavasti ainakaan lähitulevaisuudessa riittävän edullista. Käytännössä kuitenkin 1000 megawatin perinteistä voimalaitosta vastaava keskiteho saadaan irti noin 3000 megawatista tuulivoimaa. Mikäli suunnitteilla olevat noin 3 MW tehoiset tuulivoimalat osoittautuvat toimiviksi, tarvitaan sellaisia siis noin 1000 kpl tuottamaan sama määrä energiaa kuin yksi 1000 MW lauhdevoimalaitos. Säätövoimakseen tämä vaatii noin 300 megawattia esimerkiksi vesivoimaa.
ABB:n uutta generaattorityyppiä käyttävää voimalaa ei ole vielä pystytetty, joten se ei ole tällä hetkellä uusinta realistista voimalatekniikkaa. Tarkoittamasi tuulivoimalan varsinainen tekijä on ScanWind. Ensimmäinen prototyyppi nousee Gotlantiin syksyllä 2001. ABB:llä ja ScanWindillä on mielenkiintoinen ajatus voimalakonseptista (samoin kuin suomalaisella WinWindillä), mutta nähtäväksi jää, kykeneekö se kilpailemaan nykyisten tanskalaisten ja saksalaisten kokemusta keränneiden mallien kanssa.
Mikä on kotimaisuusaste?
Kotimaisuusaste vaihtelee aika paljon. Tanskasta tai Saksasta tuotavilla se on parhaimmillaan 50 prosenttia (parhaassa tapauksessa torni, generaattori, vaihteisto, lapojen materiaali, tuulimittari sekä rakennus- ja sähköurakointi on tehty Suomessa). Ensi vuonna rakennettavan WinWindin 1 MW:in prototyyppilaitoksen kotimaisuusaste tulee olemaan liki 100 prosenttia (ainoastaan lavat tehdään ulkomailla). Toisaalta Suomessa on sellaisiakin myllyjä, joiden kotimaisuusaste on kutakuinkin 0.
Minkä mallinen on optimaalisin propelli parhaan höytysuhteen saavuttamiseksi?
Siiven kykyyn ottaa tuulesta energiaa vaikuttaa niin materiaali kuin malli. Eri tarkoituksiin kannattaa suosia eri muotoisia siipiä. Myös erilaiset tuulennopeudet suosivat erimuotoisia siipiprofiileja, joten kysymykseesi ei ole yksinkertaista vastausta. Nykyisten isojen voimaloiden siipiprofiilit alkavat olla melko hyviä niiden tarkoituksiin. Pienemmille voimaloille kannattaa varmaan rakentaa hieman yksinkertaisempia siipiä. Siiven koon kasvattaminen pienissä voimaloissa on helposti paljon halvempaa kuin niiden muodon hyvin tarkka optimointi, koska tietyn kokoinen generaattori voi tuottaa vain sen nimellistehon verran sähköä. Vastaus ei varmaan tyydytä, mutta tarkka vastaus edellyttäisi monta sivua tekstiä ja paljon enemmän asiantuntemusta.
Mikä on tuulivoiman höytysuhde ja onko se suhteellinen propellien siivekkeiden pinta-alaan, määrän, muodon ja kaarevuuden suhteen ja miten tuulennopeudesta voidaan näillä tiedoilla laskea saatava energia?
Tuulivoiman teoreettinen höytysuhde maksimi on noin 59 % (16/27) tuulen sisältämästä energiasta. Tämän määrittelee niin sanottu Betzin laki. Lähimmäksi tätä hyötysuhdetta päästään nykyisillä kolmi- tai kaksilapaisilla tuulivoimaloilla. Myös Darrieus -tyyppinen ratkaisu on melko hyvä. Monisiipinen vehje on hyvä, jos halutaan paljon vääntömomenttia ilman vaihteistoa ja tämä sopii erityisesti veden pumppaamiseen. Pinta-alalla ei tietääkseni ole juurikaan merkitystä, pienempi pinta-ala tulee halvemmaksi rakentaa ja liian pieni ei toimi aerodynaamisesti. Laskukaavaa en tähän kysymykseen osaa antaa.
Mistä saa tarkempaa tietoa tuulivoimalan hydraulisesta voimansiirrosta, minulla on tällä hetkellä käytössä 20 kW mekaanisella vaihteistolla oleva tuulivoimala.
Ota yhteyttä Tuulivoimayhdistykseen, niin meiltä ohjataan eteenpäin.