Tuuliturbiinin voimansiirron menetelmät ja vaatimukset

Abstract

Ympäristön kannalta kestävästi tuotetun energian tarve on kasvussa. Tämän tarpeen vuoksi uusiutuvien energiatuotantomuotojen, kuten tuulivoiman kysyntä kasvaa. Kasvava tuulivoiman tarve johtaa tuuliturbiinien määrän ja niiden fyysisen koon kasvamiseen sekä tuulivoimaloiden toimintaympäristön laajenemiseen etenevissä määrin merelle. Tuuliturbiininen fyysisen koon kasvamisesta ja toimintaympäristön laajenemisesta koituu uusia haasteita tuulivoimatekniikalle, erityisesti tuuliturbiinien voimansiirrolle. Työssä perehdytään kirjallisuustutkimuksen muodossa erilaisiin tuuliturbiinien voimansiirtomenetelmiin sekä erilaisiin suunnittelu- ja optimointikriteereihin, joita tuuliturbiinin voimansiirron suunnittelussa tulee ottaa huomioon. Työn tavoitteena on muodostaa lukijalle yleiskuvaus erilaisista tuuliturbiinien voimansiirtomenetelmistä ja havainnollistaa tuuliturbiinin voimansiirrolle asetettuja teknisiä vaatimuksia. Tutkielman lähteinä ovat pääosin alan tieteelliset artikkelit, kirjallisuus ja energiajärjestöjen raportit. Työn aluksi perehdytään tuulivoimaan yleisesti ja esitellään tuuliturbiinin rakenne. Tämän jälkeen työssä analysoidaan kolmea eri tuuliturbiinin voimansiirtomenetelmää teknisestä näkökulmasta. Analysoinnin kohteena ovat mekaaniset, hydrauliset ja suoravetoiset voimansiirtomenetelmät. Viimeiseksi työssä tarkastellaan keskeisiä tuuliturbiinin suunnittelu- ja optimointikriteerejä. Näistä kriteereistä perehdytään tuuliturbiinin roottorin muuttuvan pyörimisnopeuden toimintamalliin, sähköverkon vaatimuksiin, toimintaympäristön haasteisiin, lämpökuorman vaikutukseen ja tuuliturbiinin luotettavuuteen vaikuttaviin tekijöihin. Tutkielman yhteenvetona on se, että tuuliturbiinisovelluksiin on olemassa erilaisia varteenotettavia voimansiirtomenetelmiä. Tämän lisäksi tuuliturbiinin voimansiirrolle on lukuisia erilaisia suunnittelukriteerejä ja -vaatimuksia, mitkä täytyy ottaa huomioon riippumatta sovelletusta voimansiirtomenetelmästä.