Tuule E200 sähköntuotanto tuulivoimalan yleiskuvaus... 2 Tekniikan yleiskuvaus... 3 Tuule E200 tuulivoimalan tuottokäyrä... 4 Mittapiirros... 5 Potkuri ja napa... 6 Generaattori... 6 Runko, peräsin ja myrskysuojausjärjestelmä... 7 Sähkölaitteet... 8 Tekninen dokumentaatio... 9 Vaatimustenmukaisuus... 9 Valmistaja... 9 Päivitetty 3.10.2011 Tuule 200 -tuoteperheen tuotteet Tuule H200 lämmitystuulivoimala Tuule E200 suora sähköntuotantovoimala Tuule C200 yhdistetty lataus- ja lämmitysvoimala Lisätietoja tuulivoimaloista ja aurinkosähköjärjestelmistä osoitteessa: 1/1
Tuule E200 sähköntuotanto tuulivoimalan yleiskuvaus Tuule E200 tuulivoimala on tarkoitettu omakotitalojen ja vapaa-ajanasuntojen sähkön tuotantoon kohteissa, joissa on kiinteä sähköverkko. Ensisijaisesti käytetään voimalan tuottamaa sähköä, ja jos kulutus on tuottoa suurempi, käytetään saumattomasti paikallisen sähköverkon energiaa. Tuule E200 kytketään taajuusmuuttajalla talon sähköverkkoon. Voimala tahdistuu automaattisesti talon verkkoon ja tuottaa normaalia 230V/50Hz sähköenergiaa. Tuulivoimalatoimitukseen kuuluvat kaikki tarvittavat voimalan osat ja laitteet. Katso periaatekuva ja toimitussisältö alla. Tuule E200 tuulivoimalan toimitussisältö 1 Tuulivoimalan potkuri ja koneisto 2 Masto, harukset, maadoitus, perustukset sekä maston sähkökotelo (jarru, pääsulake sekä pääkytkin) 3 Maakaapelia 50 m ja tarvikkeet 4 Taajuusmuuttajan suojausyksikkö 5 Ylijännitevastus 6 Taajuusmuuttaja (7) Sulake rakennuksen sähköpääkeskuksessa (Rakennuksen sähköpääkeskus ei sisälly toimitukseen) Toimitukseen ei kuulu: Rakennuksen sisäiset asennustarvikkeet (tavallisesti noin 10 m kaapelia ja naulakiinnikkeet) Maakaapelin pituus määräytyy voimalan sijoituspaikan ja käyttöpaikan välisen etäisyyden mukaan. Jos voimala sijoitetaan kauemmas, voimalan toimittaja antaa tarjouksen pidemmästä yhtenäisestä maakaapelista. Pitkillä siirtomatkoilla (250 metriä tai suurempi) voidaan käyttää poikkipinta-alaltaan suurempaa kaapelia. 2/2
Tekniikan yleiskuvaus Tuulivoimala on suunniteltu alan viimeisimmän tiedon mukaisesti. Keskeistä voimalan suunnittelussa on erittäin korkean tehokertoimen potkuri ja hyvällä hyötysuhteella toimiva generaattori, energian siirto ja ohjausjärjestelmä. Voimalan valmistuksessa on käytetty vain parhaimpia tuulivoimalakäyttöön soveltuvia osia ja komponentteja. Tuule E200 tuulivoimalan verkkoonliityntä tehdään verkon yhteen vaiheeseen tahdistuvalla taajuusmuuttajalla. Tuulivoimakäyttöön tarkoitettu taajuusmuuttaja haistelee verkkoa ja kytkeytyy verkkoon, kun tuulivoimalan tuotto ylittää minimikynnyksen. Tuulivoimalalle tunnusomaisia teknisiä ratkaisuja: Generaattorijännite on korkea, siirtojännite on kolmivaiheinen 0..400 V vaihtojännite, mikä sallii voimalan sijoittamisen tarvittaessa jopa useiden satojen metrin päähän käyttöpaikasta ilman merkittäviä siirtohäviöitä tavanomaisilla maakaapeleilla. Osat ja laitteet on suunniteltu kestämään Suomen arktiset olosuhteet. Teräsosissa käytetään vain lujia korkean iskusitkeyden omaavia länsimäisiä rakenneteräksiä. Tuulivoimalan, maston ja perustusten kaikki teräsosat ovat kuumasinkittyjä. Taajuusmuuttaja kuormittaa tuulivoimalaa optimaalisesti eri tuulennopeuksilla riippumatta verkossa olevasta kuormasta. Taajuusmuuttajan ja voimalan välissä on suojausyksikkö, joka suojaa taajuusmuuttaja lyhytaikaisilta jännitepiikeiltä poikkeustilanteissa. Taajuusmuuttaja sisältää EN normit täyttävät verkosta irtautumistoiminnot. Eli syöttö verkkoon katkaistaan, jos verkko häviää tai jos verkon taajuus ja/tai jännite ei täytä laatuvaatimuksia. Suojalaitteet ovat taajuusmuuttajan vakio-ominaisuuksia, erillisiä suojalaitteita ei tarvita. Voimalan maston juurella on lisäksi lukittava käsikäyttöinen pääkytkin, johon on esteetön pääsy. Taajuusmuuttajan käytöstä ja energian tuoton seurannasta on tehty erittäin helppoa selkeiden näyttöjen ja painikkeiden ansiosta. Voimalan on suunniteltu modulaariseksi ja siten tuulivoimala on muunneltavissa käyttökohteen mukaisesti energian käyttötavan tai käyttöympäristön mukaisesti. Tuotetukea on saatavissa suomeksi. Tarvittaessa komponentit ovat vaihdettavissa ja varaosien saanti on nopeaa. Tuulivoimalan tekniset tiedot Tuulivoimalan nimellisteho Taajuusmuuttajan nimellisteho Nimellistuulennopeus Potkurin halkaisija 4 kw 3.6 kw 10 m/s 5 m Potkurin pyörähdyspinta-ala 20 m 2 Käynnistys tuulennopeus noin 2 m/s Sähköntuotannon aloitus noin 2,5 m/s Pysäytys tuulennopeus ei ole Potkurin lapojen lukumäärä 3 Potkurin tehollinen pyörimisnopeus 40 280 rpm 3/3
Generaattori vaihteeton kestomagneettigeneraattori Generaattorijännite 0-400 V AC, 3 ~ Verkkoonsyöttöjännite 230 V / 50 Hz Myrskysuojaus tuulenpaineella sivuun kääntävä mekanismi Suurin tuulennopeus 50 m/s (muunneltavissa 60 m/s) Koneiston paino 90 kg Tuule E200 tuulivoimalan tuottokäyrä Tehon tuotto 4500 4000 lämmitysteho W 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 tuulennopeus [m/s] Energian tuotto kuukaudessa eri tuulennopeuksilla kwh/kuukausi Keskituulennopeus m/s 4/4
Mittapiirros Tuulivoimala 18 metrin harustetulla mastolla. 20 m 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 m Tuulivoimalan koneiston päämitat: 2800 60 360 170 5/5
Potkuri ja napa Tuulivoimalan potkuri on optimoitu hyödyntämään tarkasti saatavissa oleva pyyhkäisypinta-alaan kohdistuva tuulen liike-energia. Voimalan potkurin teknisiä ominaisuuksia: potkuri on erittäin kevyt tehokerroin on korkea ja sisäinen häviö potkurissa on pieni yksinkertainen ja siten äärimmäisen toimintavarma kiinteä naparakenne potkurin pääakselin suuri halkaisija vähentää laakereihin kohdistuvaa rasitusta koneiston päälaakerointi on generaattorin ja potkurin välissä ja mitoitettu potkurin ehdoilla laakeroinnin ansiosta generaattorin runkoon ei kohdistu mitään potkurista aiheutuvia rasituksia Potkurin tekniset tiedot Lapojen lukumäärä 3 Lapamateriaali Yhden lavan paino Kärkinopeussuhde 7 Potkurin halkaisija lujitemuovi 8 kg 5 m Pyörähdyspinta-ala 20 m 2 Generaattori Tuulivoimalan generaattori on tuulivoimalakäyttöön suunniteltu suuren vääntömomentin omaava vaihteeton 3- vaiheinen kestomagneettigeneraattori. Generaattorin ominaisuuksia: 24 napaisen generaattorin käyntiinlähtöä vastustava momentti on erittäin pieni ja generaattoria voidaan kuormittaa tasaisesti kaikilla tehollisilla tuulennopeuksilla parhaat länsimaiset neodymium kestomagneetit sekä generaattorisuunnittelu ovat mahdollistaneet staattoriraudan määrän vähentämisen, mikä parantaa generaattorin hyötysuhdetta ja pienentää turhaa painoa generaattorin 24 napaisuus mahdollistaa toiminnan normaalista verkkotaajuudesta tutulla taajuusalueella, missä siirtohäviöt ovat pieniä tavanomaisilla sähkölaitteilla (50Hz) Potkurin laakeroinnin ansiosta generaattorin runkoon ei kohdistu mitään potkurista aiheutuvia rasituksia Generaattorin tuottama jännite on hengenvaarallinen akselin pyöriessä. Akselia tai potkuria käsin pyöräyttämällä generaattorijännite voi nousta hengenvaarallisen korkeaksi. Kytkentöjä saa suorittaa vain ammattitaitoinen sähköasentaja. 6/6
Generaattorin tekniset tiedot Tyyppi Magnetointi Nimellisjännite Nimellinen pyörimisnopeus Nimellisteho Paino kestomagneettigeneraattori radiaalinen magnetointi, Neodymium kestomagneetit 400 VAC 3 vaiheinen 280 rpm 4 kw, maksimiteho 5,3 kw 45 kg Runko, peräsin ja myrskysuojausjärjestelmä Korkealaatuisen länsimaisen rakenneteräksen käyttö sekä teräsrakennesuunnittelu ovat mahdollistaneet rungon pitämisen kevyenä. Koneiston (potkuri, runko, generaattori, peräsin) keveys puolestaan vähentävät mastoon kohdistuvia rasituksia ja mahdollistavat asennuksen ilman kallista nosturiautoa. Tuulivoimalan myrskysuojaus perustuu potkuriin kohdistuvaan tuulenpaineeseen. Sähköjärjestelmistä riippumaton, mekaaninen myrskysuojaus on pitkäikäinen toimintavarma. Tuulensuunnan muuttuessa tuulivoimalan peräsin kääntää potkurin välittömästi takasin kohti tuulta. Potkurin energian tuoton kannalta on oleellista, että potkuri pidetään jatkuvasti kohtisuoraan tuuleen. Tuulennopeuden kasvaessa kasvava tuulenpaine painaa potkurin pois tuulesta, jolloin tuulipinta-ala pienenee ja teho rajoittuu. Peräsimen oma paino pyrkii kääntämään potkurin takaisin tuuleen. Kun myrskysuojaus toimii, tuottaa voimala edelleen energiaa, mutta hetkellinen teho voi vaihdella voimakkaasti. Myrskysuojausmekanismi toimii selkeästi 10 m/s ja sitä suuremmilla tuulennopeuksilla, mutta mekanismi voi toimia myös pienemmillä tuulennopeuksilla, jos esim. tuulen suunta vaihtuu nopeasti tai tuulennopeudessa tapahtuu muutoksia. Mekanismi keventää potkurin hyrrävoimista johtuvia rakenteisiin kohdistuvia rasituksia. Myrskysuojausliike on voimalan normaali toiminto, joka suojaa laitteita liialliselta kuormitukselta ja varmistaa turvallisen ja pitkän käyttöiän. Innovatiivisen runko-, peräsin- ja myrskysuojausjärjestelmän suunnittelun ansiosta Finnwind Oy:n on pystynyt parantamaan suojausta ja lisäämään voimalan tuottoa lähellä myrskysuojauspistettä verrattuna perinteisiin etutuuliturbiineihin. Liukurengasyksikkö sallii voimalan kääntymisen vapaasti tuulen suuntaa, jolloin potkurin tehollinen pinta-ala saadaan pidettyä parhaana mahdollisena tuulensuunnan vaihdellessa. Energia tuodaan tuulen suunnan mukana kääntyvästä koneistosta alas liukurengasyksikön kautta. Generaattorilta johdotus tuodaan liukurengasyksikön liittimelle. Liukurengasyksiköltä johdotus tuodaan alas maston rasialle ja edelleen käyttöpaikan lähelle sijoitetulle suojayksikölle ja taajuusmuuttajalle. 7/7
Sähkölaitteet Maston sähkökotelossa on pääsulake, erillinen lukittava pääkytkin sekä jarru. Maston rasiassa oleva salamasuoja suojaa maakaapelia ja käyttölaitteita mahdollisen salamaniskun aiheuttamalta ylijännitepiikiltä. Pääsulake estää voimalan ylikuormittumisen sähköjärjestelmän mahdollisissa vikatilanteissa. Lukittavalla pääkatkaisijalla tuulivoimala voidaan kytkeä turvallisesti irti verkosta. Tuulivoimalan taajuusmuuttaja hoitaa voimalan ohjauksen ja verkkoon syötön täysin automaattisesti. Taajuusmuuttaja kuormittaa voimalan potkuria optimaalisesti niin, että kaikki mahdollinen potkurista saatava energia saadaan käyttöön, kuitenkin niin, että potkuria ei ylikuormiteta missään tilanteessa. Taajuusmuuttajassa on näyttö, mistä voidaan seurata energian tuottoa ja voimalan muita toiminta-arvoja. Kun tuulen nopeus on riittävän suuri, taajuusmuuttaja tahdistuu automaattisesti sähköverkkoon. Tuulennopeuden laskiessa alle verkkoonsyöttörajan, taajuusmuuttaja kytkeytyy irti verkosta ja siirtyy valmiustilaan odottamaan. Taajuusmuuttaja sisältää EN 50438 normin mukaiset verkosta irtautumistoiminnot. Syöttö verkkoon katkaistaan, jos verkko häviää tai jos verkon taajuus ja/tai jännite ei täytä laatuvaatimuksia. Taajuusmuuttajan ja voimalan välissä on suojausyksikkö, jonka tehtävä on suojata taajuusmuuttaja lyhytaikaisilta jännitepiikeiltä poikkeustilanteissa. Taajuusmuuttajan tekniset tiedot Verkkoonsyötön nimellistheo Maksimi syöttöjännite Toiminta-alue Maksimitehon jännitealue Nimellisjännite Nimellistaajuus Maksimi hyötysuhde Ympäristön käyttölämpötila Häviöt Koteloinnin suojausluokka Suhteellinen kosteus Äänenpainetaso Koko (korkeus, leveys, syvyys) Paino 3600 W 600 VDC 50 to 580 (nimellinen 360) VDC 180-530 VDC Yksivaiheinen 230 VAC 50 Hz 96,8% (96,0% Euro; 96,0% CEC) -25 to +60, rajoitetusti kun >55 C < 8 W IP65 0-100%, kondensoituva <50 dba, 1m 547 x 325 x 208 mm 17 kg 8/8
Tekninen dokumentaatio Tuulivoimalaan liittyy seuraava asiakkaan käyttö- ja huolto-ohjeistus: Voimalan tekninen kuvaus Projektikuvaus ja Toimenpidelupapiirros Tuulivoimalan perustuksen asennusohjeet Käyttöönotto-, käyttö-, huolto- ja turvallisuusohjeet Dokumentit toimitetaan tuotteen mukana kohdemaan virallisella kielellä, Suomessa suomeksi ja/tai ruotsiksi. Mittaluvut on ilmaistu SI yksiköissä. Vaatimustenmukaisuus Euroopan yhteisön direktiivit Laitteessa, sen suunnittelussa ja valmistuksessa sekä siihen liittyvissä palveluissa noudatetaan Euroopan Yhteisön seuraavien direktiivien vaatimuksia: 2006/42/EC, konedirektiivi 2006/95/EC, Pienjännitedirektiivi 2004/108/EC, Elektromagneettinen yhteensopivuus (EMC direktiivi) Standardit Laitteen suunnittelussa ja valmistuksessa on huomioitu seuraavat Euroopan Yhteisön harmonisoidut standardit: EN ISO 12100-1 Koneturvallisuus. Perusteet ja yleiset suunnitteluperiaatteet. Peruskäsitteet ja menetelmät. EN ISO 12100-2 Koneturvallisuus. Perusteet ja yleiset suunnitteluperiaatteet. Tekniset periaatteet. SFS-EN 1050. Koneturvallisuus. Riskin arvioinnin periaatteet SFS-EN 60204-1 Koneturvallisuus. Koneiden sähkölaitteisto. Osa 1: Yleiset vaatimukset SFS-EN 50438 Requirements for the connection of micro-generators in parallel with public low-voltage distribution networks EN 61400-2 Design requirements for small wind turbines (= IEC 61400-2, 2 versio) IEC 61400-11 Tuulivoimalan melu IEC 61400-121 Tuulivoimalan tuotto Valmistaja Tuotteen valmistajan tiedot Nimi Finnwind Oy Osoite Koiranojanrinne 4 A, 33880 Lempäälä Yhteystiedot email:, Ajantasaiset yhteystiedot löydät kotisivuiltamme: 9/9