Uusiutuvien energialähteiden vika- ja vaikutusanalyysi

Abstract

Tässä tutkielmassa tarkastellaan vika- ja vaikutusanalyysin perusteita ja sovelletaan analyysiä uusiutuviin energialähteisiin. Työssä keskitytään tuulivoimaan ja aurinkosähköön, koska kyseiset tuotantomuodot yleistyvät tulevaisuudessa paljon. Tuulivoimalla on jo merkittävä osuus Suomen sähköntuotannosta ja aurinkosähkö kasvaa nopeimmin uusiutuvista energianlähteistä maailman laajuisesti.

Komponenttien vikaantuessa sähkötuotanto vähenee tai lakkaa kokonaan. Komponenttien vikaantumiset voivat vaurioittaa muita komponentteja, jolloin viat voivat laajentua ja tuotannon keskeytysaika kasvaa. Sähköenergian tarve tulee kasvamaan tulevaisuudessa, jonka takia keskeytykset tuotannossa pitäisi pystyä minimoimaan.

Työssä esitellään molempien tuotantomuotojen voimaloiden rakenne, jonka lisäksi keskitytään tärkeimpiin komponentteihin. Työssä tarkastellaan molempien tuotantomuotojen tärkeimpiä komponenttien vikoja, niiden aiheuttajia, vikataajuutta ja kuinka vikoja voidaan minimoida. Molemmissa tuotannoissa voimaloiden koko vaikuttaa vikojen vikataajuuksiin, mutta samanlaisia vikoja tapahtuu koosta riippumatta.

Tuulivoimalassa on tuhansittain komponentteja, mutta vika- ja vaikutusanalyysi kohdistetaan kahdeksaan sähköntuotannollisesti tärkeimpään komponenttiin. Tarkasteltavia komponentteja ovat generaattori, lavat, vaihteisto, laakerit, kaltevuusjärjestelmä, kääntymisjärjestelmä, jarrutusjärjestelmä ja taajuusmuuntaja. Analyysin perusteella tuulivoimaloihin tulee mekaanisia-, sähköisiä- ja materiaalivikoja. Vikojen syitä ovat yleisimmin korkeat lämpötilat, kulumiset ja ympäristö olosuhteet. Vikoja ja niistä johtuvia keskeytyksiä tuulivoimaloissa voidaan minimoida sijoituspaikan suunnittelulla, varaosilla, kunnonvalvonnalla ja ennenaikaisella huollolla.

Aurinkoenergian kohdalla tarkastellaan aurinkopaneeleja, liitäntälaatikkoa, kaapeleita, invertteriä ja liittimiä. Analyysistä selviää, että aurinkovoimaloissa on sähköisiä vikoja sekä materiaali vikoja. Viat johtuvat ympäristöstä, materiaalivirheistä, komponenttien ikääntymisestä ja vaurioitumisesta. Aurinkovoimaloiden vikaantuvuutta voidaan minimoida jatkuvilla mittausjärjestelmillä, ennakoivilla huolloilla, kunnonvalvonnalla, varaosilla ja sijoituspaikan suunnittelulla.