Tuulimittausraportti. Eagle tuulivoimtuulitutkimus Lammaskallio. Eagle tuulivoima Oy

Transkriptio

1 Tuulimittausraportti EagletuulivoimTuulitutkimusLammaskallio EagletuulivoimaOy

2 2 Page Sisällysluettelo 1.Tutkimuksenperustietoa 1.1Tutkimuksentilaaja 1.2Tutkimuksenkohde 1.3Tutkimuksentavoite 2.Tutkimuksentaustatietoja 2.1Tuulivoimala 2.2Tuulivoimankäyttökustannusarvo 2.3Tuulivoimanmarkkinakäyttökustannusarvo 2.4Mittausraportissakäytetyttermitjakäsitteet 2.4.1Keskituuli Weibull jakauma 2.4.3Watti(W)ontehonyksikkö 2.4.4Kilowattitunti(kWh)onenergianyksikkö 2.4.5Megawattitunti(MWh)onenergianyksikkö 2.4.6Nominaaliteho 2.4.7Keskiteho 3.Tutkimuksentulos 3.1Tuuli jasääolosuhteetkohteessa 3.2Tuusulantuulijakaumajakeskituuli 3.3Tuotteidenkeskitehotsuhteutettunamastonkorkeuteen

3 3 Page Yhteenveto YhteenvetonavoidaantodetaettäLammaskalliossaonkohtuullisetsisämaan tuuliolosuhteet.mastonkorkeudellaonmerkitystä;mitäkorkeampimasto,sitä parempivuosituotto.tuuleteivätolestabiilejavaantiedotovatsuuntaaantavia.on tarkeäämitoittaatuulivoimalavastaamaankulutustarpeita,jolloinsaadaan maksimaalinenhyöty.asennustasuunniteltaessaontärkeäähuomiodatuulen vallitsevasuuntatuuliruususta.esimerkkinävoidaantodetaettä20kweaglepower voimalatuottaa40mmastossanoin38000kwh/vuosi.

4 4 Page 1. Tutkimuksenperustietoa 1.1Tutkimuksentilaaja KeskisenUudenmaanKehittämisyhdistysKEHUry 1.2Tutkimuksenkohde TutkimuksenkohteenaonmaatilaTuusulajärvenläheisyydessä Lammaskalliontiellä,Lammaskalliontie87,04380Tuusula,N E Tutkimuksentavoite Kohteessatutkittiintuuliolosuhteitaajalla05/ /2010,tarkoituksena selvittäätuulivoimalantuottoennustettako.kohteessasekäselvittäämaston korkeudenmerkitystätuulivoimalantuottoon.tutkimuksessaselvitetäänmyös 2,5,10sekä20kWvoimaloidentuottoennusteeterikorkeuksilta. 2.Tutkimuksentaustatietoja 2.1Tuulivoimala Tuulivoimalakäyttääilmaista,uusiutuvaaraaka ainetta.tuulenliike energiaa voidaanmuuntaapyörimisliikkeeksijaedelleensähköksigeneraattorissa.tuuli syntyy,kunilmaliikkuuilmamassojenlämpötila japaine erojenseurauksena. Tuulionuusiutuvaenergialähde,jotaSuomessariittää.Rannikko,meri, sisämaanaukeatsekätunturitovatparhaitaalueitatuulivoimantuotantoon. Suomellaonrunsaastituulivoimantuotannollesopiviaalueita,ja tuulivoimakapasiteettiaonmahdollistalisätämerkittävästinykyisestä.tällä hetkellämaammetuulivoimalattuottavatnoin0,1prosenttiasuomessa kulutetustasähköstä.tuulivoimantuotantovaihteleepäivittäintuulisuuden mukaan.tuulivoimanympäristövaikutuksetovatyleensävähäiset.merkittäväksi ympäristöhaitaksionosoittautunutse,ettävoimalatpoikkeavatmuodoltaan huomattavastiennestäänympäristössäolevistarakennuksistataierottuvatliikaa maisemasta. Voimalantuottamantehonjatuulenvälinenriippuvuus(tehokäyrä)vaihtelee voimalatyypeittäinjavoimaloittain.käytännössävoimalantuottamatodellinen tehoeinoudatasataprosenttisestitehokäyrää,vaansiinäesiintyyhajontaa tehokäyränympärillä.josvoimalanlavatovatesimerkiksijäässätuotettuteho putoaahuomattavastilaskennallisentehokäyränalapuolelle. Tuulivoimalaeivoihyödyntäätuulenkokonopeusaluetta.Voimaloillaon

5 5 Page kullekinvoimalleominainenkäynnistymistulennopeus(isoillamw luokan voimaloillayleensä3 4m/s)sekävoimalaturvallisuuteenliittyen pysäytystuulennopeus(vastaavasti25m/s,joillakinhiemanalempi),joiden ulkopuolellaolevillatuulennopeuksillavoimalaeituotamitään. 2.2Tuulivoimankäyttökustannusarvo Jokainentuulivoimallatuotettukilowattituntikorvaajollakintoisella tuotantomuodollatuotetunkilowattitunnin.ruotsalaisenjärjestelmäsisältää huomattavastivesivoimaa,muttatuulivoimaeijuurikoskaankorvaavesivoimaa. Tavallisestituulivoimakorvaalämpövoimalaitostentuotantoa. Lämpövoimalaitoksiakäytetäänsiten,ettähalvimmattuotantomuodotkäytetään ensin,javiimeiseksikäytetään(käyttöönotetuistatuotantomuodoista)kalleinta tuotantoa.tämätarkoittaasitä,ettätuulivoimakorvaatavallisestikalleimmalla tuotantomuodollatuotettuaenergiaa. 2.3Tuulivoimanmarkkinakäyttökustannusarvo Pohjoismaisillasähkömarkkinoillasähköävoidaanmyydäeritavalla.Ensiksi, sähköävoidaanmyydäkahdenväliselläkaupallasuoraantuottajaltakuluttajalle (Asiakasjasähköyhtiö)Esim.Vattenfallmaksaaasiakkaalleverkkoonsyötetystä sähköstä.toiseksimyyntiävoidaantehdäspotkauppana,norpoolverkossa. 2.4Mittausraportissakäytetyttermitjakäsitteet Mittauspisten.13m,jossamittauksetovattehty 2.4.1Keskituuli Keskituulikertookeskimääräisentuulenvoimakkuuden.Toisinkuinedellä,ei voidasanoamitensuurenosanajastaontuullutenemmäntaivähemmänkuin keskituulenverran.josesimerkiksituulitiedotolisivat2,2,2ja10m/s(kova puuskaheikossatuulessa),keskiarvoolisikuitenkin4m/s,mikäeivastaakuin hetkittäistäpuuskannousuhetkeä.viidenminuutinaikavälilläkeskituuliantaajo melkohyvänarviontuulenvoimakkuudestajauseammanaikajakson

6 6 Page keskituulienkeskiarvoalaskemallasaadaanpidempiaikaisiakeskiarvoja Weibull jakauma Weibull jakaumanmuotoeräilläk:narvoilla Tuulienergiasovellutuksissatuulennopeudenjakaumaa(nopeusluokkien frekvenssijakaumaa)kuvataanyleisestitilastollisellaweibull jakaumalla. Tuuliatlaksentaulukkotiedostoissakussakinhilapisteessätuulennopeuden keskiarvonlisäksionannettujakaumaakuvaavatweibull parametritajak, joidenavullavoidaanlaskeaerilaisiaparametreja.esimerkiksiwaspohjelmistossatuulennopeusjakaumaakuvataanweibull jakaumalla.wasp:ssa Weibull jakaumanparametritajakmuuttuvatkorkeuttamuutettaessaja maastonrosoisuudenjatopografianmuuttuessa. Mitatuistatuulennopeuksistavoidaanmuodostaatasavälinenhistogrammi,joka kertookuinkauseintiettytuulennopeusesiintyy.kokonopeusjakaumankäyttö monissasovellutuksissaonhankalaa,taihavaintojaonvähänriittävän tilastollisenedustavuudenaikaansaamiseksi,jotentuulennopeusjakaumaa voidaankuvatajollakintilastollisellafunktiolla. KaksiparametrisenWeibull jakaumantiheysfunktiovoidaanesittäämuodossa ks. jossauontuulennopeusaonskaalausparametrijakns.muotoparametri. Jakaumanmuotoeräilläk:narvoillaonesitettyylimmässäkuvassa.Varjostettu alue(k=2)vastaarayleigh jakaumaajalaskevankäyränalue(k=1) eksponentiaalistajakaumaa.suomenoloissatuulennopeudentyypillisellä frekvenssijakaumallak~2.apuolestaanonnoin10 15%suurempikuin nopeusjakaumastalaskettutuulenkeskinopeus.

7 7 Page Weibull jakaumankertymäfunktiotaelituulennopeudenupysyvyyskäyrää kuvaayhtälö Onhuomattava,ettäWeibull jakaumaeitäsmällisestivastaamittaustuloksista saatavaanopeusjakaumaa,vaikkahavaintojenlukumääräolisisuurikin.tästä johtuentodellisestahavaintosarjastalaskettutuulenenergiatiheys(w/m2)ja tuulivoimalallalaskettutuotto(mwh)voipoiketahuomattavastiaiheenaolevaan mittaussarjaansovitetustaweibull jakaumastavastaavuuteenvaikuttaamuun muassatuulenmittauspaikanympäristöstäjamittauskorkeudesta Watti(W)ontehonyksikkö Wattiontehonmittayksikkö.SenkerrannainenonkW=kilowatti.Yksikilowatti on1000wattia.wattikertoo,kuinkapaljonsähköäjokinsähkölaitetarvitsee, jottasetoimisi. Mitäsuurempilaitteentehoon,sitäenemmänsekuluttaasähköä.Kotitaloudessa suuritehoisialaitteitaovatsähköliesijasähkökiuas,kuntaaspienitehoisia laitteitaovattelevisiojatietokone Kilowattitunti(kWh)onenergianyksikkö Energiakuvaasähkönkulutusta.Kilowattituntionsiissähköenergian mittayksikkö.teholtaan1000wsähkölämmitinkuluttaayhdentunnin(h) aikanaenergiaayhdenkilowattitunnin.mitäsuurempitehoisiasähkölaitteetovat jamitäkauemminniitäyhtäjaksoisestikäytät,sitäsuuremmansähköenergian kulutat.sähköneräänälaskutusperusteenaonkulutettusähköenergia Megawattitunti(MWh)onenergianyksikkö 1000kWon1MW Yksikön nimi Watti Kilowatti Megawatti Gigawatti Käyttöesimerkkejä Käyttö Elektroniikkalaitteiden ja pienten sähkölaitteiden tehot. Sähkökoneiden tehot, esimerkiksi pölynimuri. Tyypillisen veturin teho. Tyypillisen ydinvoimalan hyötyteho on noin 1 GW Nominaaliteho Nominaalitehollatarkoitetaanlaitteentuottamaanimellistehoa,jonka generaattorisaavuttaa9m/stuulella(eaglenlaitteet) 2.4.7Keskiteho Keskitehollatarkoitetaanvuotuisentuotonkeskiarvoa.

8 8 Page 3.Tutkimuksentulos 3.1Tuuli jasääolosuhteetkohteessa TuulidataperustuuIlmatieteenlaitoksenTuuliatlaksenjapaikallamitattuihin tietoihin.keskituulijakaumavuodenaikojenmukaanoliparempisyksyllä, talvellajakeväällä.huonoitentuottoasaatiinkesällä.jakaumastanähdäänmyös yleisintuulensuunta(lounas),jokaonhuomioitavalaitteistoaasennettaessa. Ylläolevastatuuliruusustanähdäänpunaisellaalueentuulensuunnan todennäköisyysprosentteinasekäkeskituulenarvokyseisestäsummasta metreinäsekunnissasiniseltäkuvaajalta.pohjoinenonsuoraanylös,itäoikealle jne.lounaistuuletovatvallitseviajakeskituulennopeusmelkovakiosuunnasta riippumatta.

9 9 Page 3.2Tuusulantuulijakaumajakeskituuli TässätutkimuksessaonhuomioitavaEagletuulivoimaOy:nlaitteidenteho,jolla kyseisetarvotovatlaskettu.tuotteidemmetehoonsuurempikunlaitteiden, jotkaovatmitoitettunominaaliteholtaan11m/stai12m/s. Tuusulantuulijakauma

10 10 Page Edellisestäkuvastanähdäänsinisellätuulenjakautuminenerituulennopeuksille. Vasemmanpuoleinenyakseliantaakunkinvoimakkuudentodennäköisyyden prosentteina.tässätuulijakaumassaonsimuloituerituotteidentehontuotto sitenettätuotteentuottamatehoonkerrottutuulennopeuden todennäköisyydellä.tällöinsaadaankuvasiitämitenpaljonenergiaakustakin tuuliluokastasaadaanjalopuksikeskiarvoelituotteenkeskiteho.keskiteho kerrottunavuodessaolevientuntienmäärälläantaalaitteenvuosituoton. Tuulijakaumajaerituotteidentehot50mkorkeudessa: Taulukkoilmaiseesamanasiankuinaikaisempikuvaaja.KeskituuliTuusulan mittauspisteessäon4.96m/s.tehokwilmoittaaeaglelaitteenmallin.paver% ilmaiseeteholuvun.tehokeskituulellasaadaankertomallapaver% nimellisteholla(2/5/10/20kw). 3.3Tuotteidenkeskitehotsuhteutettunamastonkorkeuteen

11 11 Page Taulukossavaakarivillä2,5,10ja20kWeaglepowervoimalat Taulukossapystyrivillävasemmassasarakkeessamastonkorkeudetmetreinä TaulukonarvotpystysarakkeissaovatvuotuisetkeskitehotkWh:na EsimerkkilaskelmatvuotuisestasähkötuotostaLammaskalliossa: 2kWvoimala18mmastollatuottaa0,25kWx8760h/a=2190kWh/a 5kWvoimala24mmastollatuottaa0,77kWx8760h/a=6745kWh/a 10kWvoimala30mmastollatuottaa1,78kWx8760h/a=15593kWh/a 20kWvoimala40mmastollatuottaa4,19kWx8760h/a=37493kWh/a Mikälisähkönhintapysyy0,12senttiäseuraavan20vuodenajan,tekeeesim.20 kwvoimalasähköä4500euronverranvuodessa.ja20vuodenaikana90000 euroa.