Kohti 10 - 20 MW turbiineja

Aiemmin kirjoitin kuinka tuulivoimaloiden koko on valtavasti kasvanut (Tuulivoimaloiden kasvu) ja totesin tanskalaiset voimalat keskimäärin 69 metrin korkuisiksi. Kirjoituksessa mainittu raja teollisen tuulivoimalan 2.5MW nimellistehon osalta ei tarkoita sitä, että kehitys olisi pysähtynyt.

Siemens kertoo suunnittelevansa seuraavaa turbiinimallia [Clean Technica:15.9.2015]. Tarkat tehot määrittyvät myöhemmin, mutta noin 10 - 20 MW nimellistehojen taso on tähtäimessä. Myös Gamesa ja AREVA ovat Adwen nimisen brändin alla testaamassa 8 MW offshore turbiineja ja suunnittelevat sarjatuotantoa suunnitellaan alkavaksi vuoden 2018 alussa [Windpowerengineering:7.10.2015].

Kuinka suureksi tuulivoimaloiden mittasuhteet ja nimellisteho voi kasvaa? Koska nimellisteho kasvaa karkeasti suhteessa pyyhkäisypinta-alaan, eli säteen toiseen potenssiin, eivät tuulivoimalan mittasuhteet itse asiassa kasva niin paljon kuin luulisi. Suomessa voimaloiden kokonaiskorkeus on jo pitkälle yli 200 metriä maanpinnasta.

Roottorin pyyhkäisypinta-alan haarukointia varten oletan Suomessa tavallisen Vestas V112 turbiinin nimellistehon jaettuna pinta-alalla säilyvän vakiona (3,3 MW / 1 hehtaari). Kun sädettä kasvattaa, saadaan alla olevan kuvan mukainen roottorin ja nimellistehon suhde:

Kuva: Pystyakselilla nimellisteho (MW) ja vaaka-akselilla roottorin halkaisija (metriä)

Maailman suurin tuulivoimala on tällä hetkellä Vestas V164-8MW joita on pystyssä ainakin yksi kappale Tanskassa [Tanska:tuulivoimarekisteri]. Vestas V164 turbiinin roottorin halkaisija on nimen mukaisesti 164 metriä ja teho 8 MW. Jos tehoa arvioi yllä olevasta kuvasta, niin saadaan sama noin 8 MW. Kuva siis pitää paikkansa myös Vestasin V164-8MW voimalan osalta.

Kuvasta arvioituna 10 MW turbiinin roottorin halkaisija olisi noin 200 metriä. Vastaavasti 20 MW turbiinin roottorin halkaisija olisi noin 280 metriä. Karkeasti Suomeen nyt rakennettaviin voimaloihin verrattuna 10 - 20 MW voimala olisi vielä noin sata metriä korkeampi.

Asiassa on sähköntuotannon kannalta vielä yksi hyvä puoli. Mitä suuremmaksi turbiinit ovat kasvaneet, sitä suuremmiksi kapasiteettikertoimet ovat tulleet. Karkeasti Tanskan tilastoista teolliset voimalat yltävät noin 40% kapasiteettikertoimiin kun pienemmät keskimäärin 30%. Tuulivoima-alalla ollaan jo muutamia vuosia sitten markkinoitu 50% seuraavana standardina kapasiteettikertoimien osalta [Clean Technica:27.7.2012].

Mikäli 20 MW voimala saavuttaa 50% kapasiteettikertoimen, pystytään esimerkiksi 13 TWh sähköä tuottamaan 148 tuulivoimalalla. Tämä tarkoittaisi sitä, että kaikki Tanskan 5400 tuulivoimalaa voitaisiin korvata 148 tuulivoimalalla: joka kolmaskymmeneskuudes voimala jäisi pystyyn.

On kuitenkin huomattava, että mitä suuremmaksi tuulivoimalan fyysiset mittasuhteet käyvät, sitä suurempia ovat potentiaalisesti myös laitoksen aiheuttamat haitat. Suurien voimaloiden sijoittamisessa täytyy käyttää aiempaa tarkempaa harkintaa. Toisaalta potentiaalisia paikkoja tarvitsee etsiä huomattavasti aiempaa totuttua vähemmän.

Maailman suurimmista tuulivoimaloista on useita listauksia esimerkiksi: (Windpowermonthly) ja (Power Technology)

Kommentit