Arktisen tuulivoimalaitoksen lapalämmitysjärjestelmän suunnittelu, kehitys ja toteutus

• Main Authors: Marjaniemi, Mauri, Peltola, Esa
• Format: Book
• Language: Finnish
• Published: VTT Technical Research Centre of Finland 1998
• Subjects: wind power generation; wind energy; wind turbines; turbine blades; blades (machine elements); electric heating elements; deicing; ice prevention; Arctic; Arktis*
• Online Access: https://cris.vtt.fi/en/publications/50bbd1ef-8ca2-4a04-a738-ffd3362918d6; https://publications.vtt.fi/pdf/julkaisut/1998/J830.pdf

Arktisen tuulivoimalaitoksen lapojen jäätyminen voidaan estää varustamalla lavat sähkövastuksiin perustuvalla lapalämmitysjärjestelmällä. Julkaisussa esitetään lapalämmitysjärjestelmän kehitysvaiheet tuntureiden tuulisuustukimuksesta, jäätymisen teorian ja tietokonemallien kehitystyön sekä testilaitosten kautta kaupallisiin sovelluksiin, tuotteistamiseen ja tulevaisuudennäkymiin. Lapalämmityselementtien suunnittelussa käytetään kahta, VTT Energian toimesta kehitettyä tietokonemallia. TURBICE on virtauskenttää ja jäätävien pisaroiden törmäystehokkuutta pyörivään roottorinlapaan laskeva malli, jonka perusteella määritetään lapojen jäätymään pyrkivät eli lämmitystä tarvitsevat alueet. HEAT on lämmön- ja aineensiirtomalli, jolla määritetään lapalämmityselementtien pintatehojakaumat. Käytännön esimerkkeinä tarkastellaan sekä Pyhätunturin 220 kW:n testivoimalaitokselta että Lammasoaivin arktisesta, 2 x 450 kW:n tuulipuistosta saatuja mittaustuloksia ja käytännön kokemuksia. Mittaustulosten, mallinnusten ja kokemuksen pohjalta kehitettyä lapalämmitysjärjestelmää ja sen tuotteistamista käsitellään seikkaperäisesti. Lapalämmitystarpeeksi 200-500 kW:n arktisilla tuulivoimalaitoksilla on vakiintunut noin 5 % tuulivoimalaitoksen nimellistehosta, mikä vastaa 1-3 %:n osuutta vuotuisesta tuotannosta. Tuotteistamisen edetessä näyttää lapalämmitysjärjestelmän kokonaiskustannuksiksi muodostuvan runsaat 5 % tuulivoimalaitoksen hankintakustannuksista. Lapalämmitykseen kulutettava energia, samoin kuin lapalämmitysjärjestelmän kokonaiskustannukset tulevat suhteessa laskemaan rakennettaessa lapalämmitysjärjestelmiä suuremmissa sarjoissa yhä suurempiin tuulivoimalaitoksiin.