Aurinkovoimalla toimivan järven alusveden hapetuspumppauslautan suunnittelu

Abstract

Suomessa on monia rehevöityneitä järviä, joista osa kärsii hapen puutteesta. Järvien hapetus on yksi tapa hoitaa niiden tilaa paremmaksi. Aurinkovoimalla toimiva vedenpumppauslautta toimii alusveden kierrätyshapettimen periaatteella pumpaten hapekasta pintavettä hapen puutteesta kärsivään pohjan alusveteen. Tässä kandidaatin työssä taustoitetaan, millä tavalla hapetus parantaa järven tilaa. Työn tavoitteena on tehdä suunnitelma pumppauslautan yleisestä toteutuksesta. Työssä tutkitaan eri valmistus- ja toteutustapoja ja selvitetään lautan osille valmiit komponentit tai mahdolliset valmistajat. Osien valmistajien kanssa käydään keskustelua parhaimman toteutuksen löytämiseksi. Lautalle valitaan sopivankokoinen aurinkovoimala käyttäen tuotannon arvioinnissa apuna toisen aurinkovoimalan tuotantotietoja. Lisäksi lasketaan tulevaisuudessa mahdollisesti valmistuvan pumppauslautan todennäköisimmän sijoituspaikan hapetustarve ja lautan hapetuskyky. Työn tuloksena syntyi suunnitelma pumppauslautan toteutuksesta. Lautalle ja pumpun osille selvitettiin varteenotettavat valmistajat tai toimittajat. Aurinkovoimalalle saatiin mitoitettua sopiva koko ja pumpun ohjaukseen löydettiin sopiva taajuusmuuttaja. Pumppauslautan mahdollisen sijoituspaikan hapetustarve ja yhden pumppauslautan hapetuskyky saatiin laskettua. Selvisi, että pumppu kuluttaa vähän energiaa pumppaamaansa vesimäärään nähden. Tämän työn tuloksena syntyneiden suunnitelmien pohjalta on helppo lähteä jatkokehittämään lauttaa käytännön toteutukseen asti.

There are many eutrophic lakes in Finland, some of which suffer from lack of oxygen. The oxygenation of the lakes is one of ways to refurbish their condition better. A water pumping floating platform works on the principle of a hypolimnetic oxygenation method. It pumps oxygenated surface water into hypolimnion which suffers from the lack of oxygen. This Bachelor’s thesis explains how oxygenation improves the condition of the lake. The aim of the thesis is to plan the general implementation of the pumping platform. Different manufacturing and implementation methods are compared and possible manufactures or readymade components are investigated. Discussions are being held with the manufacturers of parts to find the best implementation for the platform. A suitable sized solar power plant is selected using the power production data of another solar power plant. Furthermore, the oxygenation need of the most probable location for the platform that will possibly be finished in the future and the oxygenation capacity of the platform are calculated. As a result of the work, a plan for the implementation of the pumping floating platform was born. Worthy manufactures and suppliers for the platform and the parts of the pump were found. A suitable sized solar power plant was measured and a suitable frequency converter was found to control the pump. The oxygenation need of the possible location of the pumping platform and oxygenation capacity of the pumping platform were calculated. It was found that the pump consumes little energy compared to the amount of water pumped. Based on the resulting plans of this thesis, it is easy to go on and further develop the floating platform into practical implementation.