Pystyakselisten tuulivoimaloiden potentiaali urbaanissa energiantuotannossa
Knuutila, Mirika (2017)
Kandidaatintyö
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705156417
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201705156417
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli selvittää, millainen energiantuotantopotentiaali pystyakselisilla tuulivoimaloilla on kaupunkiympäristössä rakennusten katoille asennettuna. Esimerkkitapauksena työssä tutkittiin Lappeenrantaa ja kaupungin keskustan tuuliolosuhteita. Työn tavoitteena oli valita Lappeenrannasta tarkasteluun rakennuksia, joiden katoilla pystyakselisien tuulivoimaloiden energiantuotanto olisi mahdollisimman suuri. Lisäksi tutkittiin hankkeen taloudellista kannattavuutta.
Työn kirjallisuusosuudessa käsitellään yleisiä tuulivoimaan liittyviä laskentayhtälöitä, pystyakselisen tuulivoiman toimintatapaa, markkinoilla olevia VAWT-tyyppejä ja tuulivoimaloiden katoille asentamiseen liittyviä rajoituksia. Työssä valittiin Lappeenrannasta kaksi rakennusta, vesitorni sekä asuinkerrostalo, joiden kattojen korkeudelle arvioitiin Suomen Tuuliatlaksen datan ja kaupunkiympäristön pinnankarheuden perusteella tuulennopeudet. Kirjallisuusosion, tuulennopeusarvion sekä valmistajan tietojen perusteella selvitettiin valitun savonius-roottorin WS-2CityG:n vuosittainen energiantuotanto valitussa lokaatiossa.
Lasketut vuotuiset energiantuottoarviot valittujen rakennusten katoilla vaihtelevat 280 ja 449 kWh:n välillä. Energiantuotannollisesti pystyakselisen tuulivoiman voidaan ajatella olevan kannattavaa, koska polttoaine on uusiutuvaa ja ilmaista. Taloudellisesti katsottuna pystyakselisen tuulivoiman investointikustannukset ovat suuret. Investoinnista on vaikea saada taloudellisesti kannattavaa kaupunkiympäristön alhaisten tuulennopeuksien sekä pystyakselisen tuulivoimalan pienen pyyhkäisypinta-alan takia.
Työn kirjallisuusosuudessa käsitellään yleisiä tuulivoimaan liittyviä laskentayhtälöitä, pystyakselisen tuulivoiman toimintatapaa, markkinoilla olevia VAWT-tyyppejä ja tuulivoimaloiden katoille asentamiseen liittyviä rajoituksia. Työssä valittiin Lappeenrannasta kaksi rakennusta, vesitorni sekä asuinkerrostalo, joiden kattojen korkeudelle arvioitiin Suomen Tuuliatlaksen datan ja kaupunkiympäristön pinnankarheuden perusteella tuulennopeudet. Kirjallisuusosion, tuulennopeusarvion sekä valmistajan tietojen perusteella selvitettiin valitun savonius-roottorin WS-2CityG:n vuosittainen energiantuotanto valitussa lokaatiossa.
Lasketut vuotuiset energiantuottoarviot valittujen rakennusten katoilla vaihtelevat 280 ja 449 kWh:n välillä. Energiantuotannollisesti pystyakselisen tuulivoiman voidaan ajatella olevan kannattavaa, koska polttoaine on uusiutuvaa ja ilmaista. Taloudellisesti katsottuna pystyakselisen tuulivoiman investointikustannukset ovat suuret. Investoinnista on vaikea saada taloudellisesti kannattavaa kaupunkiympäristön alhaisten tuulennopeuksien sekä pystyakselisen tuulivoimalan pienen pyyhkäisypinta-alan takia.