Jäätävien olosuhteiden vaikutusta tuulivoiman tuotantoon voidaan analysoida uuden järjestelmän avulla
Ilmatieteen laitoksen ja yhdysvaltalaisen Leading Edge Atmospheric, LEAn tutkijat ovat tutkineet maanpintaa lähellä olevissa ilmakerroksissa tapahtuvia jäätämisprosesseja. Tutkimuksen tuloksena on saatu aikaan reaaliaikainen jäätämisen analyysijärjestelmä, joka voi tarjota arvokasta tietoa tuulivoimayhteisölle ja -yrityksille. LAPS-LOWICE- järjestelmä pystyy tuottamaan tietoa tuuliturbiinien jäätämisen todennäköisyydestä, jäätämisnopeudesta ja jääkuormasta.
Nämä tiedot ovat tärkeitä, sillä tuulivoimatuotanto on altista säälle erityisesti kylmissä ilmastoissa. Jäätäminen vaikuttaa selkeästi tuuliturbiinien tehokkuuteen ja voi aiheuttaa huomattavia tehonmenetyksiä. Jäätäminen lisää mekaanisten osien kulumista ja tuulivoimalan lavoista irtoava jää voi aiheuttaa turvallisuusuhkia.
"Tutkimustietoa jäätämisestä tarvitaan jatkuvasti yhä enemmän, koska tuulivoimaa rakennetaan yhä enemmän kylmissä olosuhteissa, joissa jäätämisriski on suuri. Siksi tarkat analyysit ja ennusteet tuuleen ja jäähän liittyvistä säämuuttujista ovat erittäin tärkeitä", Ilmatieteen laitoksen tutkija Erik Gregow toteaa.
Jäätämisen ennustaminen vaikeaa
Jäätämisen analysointi ja ennustaminen on erittäin vaikeaa, etenkin maanpinnan lähellä. Reaaliaikaiset havainnot ovat ennusteissa hyvin arvokkaita, jos niitä osataan yhdistää malleihin oikein. "Erityisesti kaikki pilviin ja sateisiin liittyvät tiedot ovat osoittautuneet erittäin merkittäviksi ja tärkeiksi tuuliturbiinien jäätämistä ja sähköntuotantoa koskevissa diagnooseissa", Gregow sanoo.
Yhdistämällä kolmiulotteiset numeeriset mallikentät ja havainnot jäätämistä koskevan meteorologian kanssa yhdenmukaisella tavalla, saadaan tietoa jäätämisen todennäköisyydestä, jäätämisnopeudesta ja jääkuormasta. Tuloksista on käynyt selväksi, myös se, että turbiinien tehonmenetykset eivät ole niinkään riippuneet mitatuista jääkuormista vaan ne korreloivat enemmän jäätämisnopeuden aikahistorian kanssa. Myös tuulivoimalan lapoihin kertyneen jään sulaminen, sublimoituminen ja irtoaminen täytyy ottaa huomioon tuulivoimalan tehon tuotannon arvioinnissa.
LAPS-LOWICE -järjestelmä on todettu toimivaksi monissa Ruotsin tuulipuistoissa viiden talvikauden (2009–2014) aikana tehtyjen havaintojen ja analyysien perusteella. Seuraavassa vaiheessa on tarkoitus keskittyä myös jäätämisennusteiden kehittämiseen tuulivoima tuotannon tarpeita varten.
Lisätietoja
Ryhmäpäällikkö Jarkko Hirvonen, Ilmatieteen laitos, puh. 029 539 5779, jarkko.hirvonen@fmi.fiTutkija Erik Gregow, Ilmatieteen laitos, puh. 029 539 4167, erik.gregow@fmi.fi
E. Gregow, B. Bernstein, I. Wittmeyer ja J. Hirvonen: Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. Nidos 32, numero 8 (elokuu 2015) s. 1447–1463 http://dx.doi.org/10.1175/JTECH-D-14-00151.1