Tuulivoima projektianalyysi Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi Hyötysähköturbiini Kuva: Nordex AG © Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Tavoitteet Tarkastella tuulivoimajärjestelmien perusteita Kuvata tuulivoimajärjestelmän projektianalyysin avainkohtia Esitellä RETScreen® tuulivoimajärjestelmän projektimalli

Mitä tuulivoimajärjestelmät tuottavat? Sähköä keskusverkkoihin erillisverkkoihin syrjäseuduille vedenpumppaukseen …mutta myös… tukevat heikkoja verkkoja vähentävät riippuvuutta energianhinnan vaihteluista vähentävät siirto- ja jakeluhäviöitä San Gorgino tuulipuisto, Palm Springs, Kalifornia, USA Kuva: Warren Gretz/ NREL Pix

Tuuliturbiinin kuvaus Komponentit Roottori Vaihteisto Torni Perustukset Ohjauslaitteet Generaattori Malleja Vaaka-akseli Yleisin Ohjauslaitteet tai muoto kääntävät tuulen suuntaan Pystyakseli Harvinaisempi Vaaka-akselisen tuuliturbiinin kuvaus Lapa Konehuone (vaihteisto ja generaattori) Lapojen pyyhkäisy- ala Roottorin halkaisija Navan korkeus Torni Maanalaiset sähköliitännät (näkymä edestä) Perustukset (näkymä sivulta)

Tuulivoiman hyödyntäminen Yksittäiset laitokset Pienet turbinit (50 W - 10 kW) Akkulataus Veden pumppaus Erillisverkot Turbiinit yleisesti 10 - 200 kW Vähentää syrjäseutujen tuotantokustannuksia: tuuli-dieselmoottori hybridijärjestelmä Korkea tai matala “penetration” peitto/kate Keskusverkko Turbiinit yleensä 200 kW - 2 MW Useiden voimaloiden tuulipuistot Yksittäinen voimala, 10 kW turbiini, Mexico Kuva: Charles Newcomber/ NREL Pix

Tuulivoimaprojektin osatekijät Tuulivarojen arviointi Ympäristöarviointi Ympäristölupa Suunnittelu Rakentaminen Tiet Siirtolinja Ala-asemat 40 m säätorninpystytys, Quebec, Kanada Kuva: GPCo Inc. Ala-asema, Kalifornia, USA Kuva: Warren Gretz/NREL Pix

Tuulivarat Korkeat keskimääräiset tuulennopeudet tärkeitä 4 m/s vuosittainen keskiarvo on minimi Tuulivarat yleensä yliarvioidaan Tuulennopeus nousee korkeuden suhteessa Hyviä tuulialueita Rannikkoseudut Pitkien rinteiden laet/Korkeiden mäkien laet Solat Avoimet maastot Laaksot jotka ohjaavat tuulta Yleensä enemmän tuulee talvella kuin kesällä päivällä kuin yöllä 1 MW Turbiinin tehokäyrä Teho (kW) Tuulennopeus (m/s)

Tuulivoimajärjestelmän kustannukset Tuulipuistot 1 500$/kW asennettuna käyttö ja huolto: 0,01$/kWh Myyntihinta: 0,04-0,10$/kWh Yksittäiset voimalat ja erillisverkot Korkeammat kustannukset (enemmän hankeriippuvaisia) Kannattavuustutkimus, rakentaminen ja suunnittelu vievät suurimman osan kustannuksista Varaudu yhteen pääkomponentin vaihtoon 20 – 25 % perustamiskustannuksista Roottorin lavat tai vaihteisto Kannattavuus tutkimus Rakennus Suunniittelu Turbiinit Voimalan tasapainoitus Osuus asennuskustannuksista

Tuulivoima projektin näkökohtia Hyvät tuulivarat vähentävät kustannuksia merkittävästi Kattava tuulivarojen arviointi on kannattava investointi Muita tulonlähteitä Tuotantotuet tai Vihreän sähkön lisähinta/myyntituotot Päästövähenemien myyntituotot (ERC’s) Rajoitukset ja kriteerit Ympäristöllinen hyväksyntä Paikallisten asukkaiden hyväksyntä Verkkoliitännät ja verkon siirtokapasiteetti Rahoitus, korkotasot, valuuttakurssit Le Nordais tuulipuiston turbiini, Quebec, Kanada

Esimerkit: Eurooppa ja USA Keskusverkkoon liitetyt tuulivoimajärjestelmät Katkonainen tuotanto ei ole ongelma: 17 % Tanskan sähköstä tuotetaan tuulivoimalla ilman varavoimaa. Nopeita hankkeita (2 - 4 vuotta), joita voidaan laajentaa tarpeen mukaan Tuulipuisto rannikolla, Tanska Kuva: Danmarks Tekniske Universitet Maata voidaan käyttää myös muuhun, esim. viljelyyn Yksityisyrittäjät, yritykset ja osuuskunnat omistavat ja käyttävät yksittäisiä voimaloita Tuulipuisto, Palm Springs, Kalifornia, USA Kuva: Warren Gretz/ NREL Pix

Luotettavuus & huolto ovat tärkeitä Esimerkit: Intia ja Kanada Erillisverkkoon liitetyt tuulivoimajärjestelmät Sähköntuotanto kallista koska dieselöljyn kuljetus syrjäseuduille maksaa Tuuliturbiinit vähentävät dieselöljyn kulutusta Luotettavuus & huolto ovat tärkeitä 50 kW Turbiini, Nunavut, Kanada 50 kW turbiini asennus, Länsi-Bengali, Intia Kuva: Paul Pynn/ Atlantic Orient Canada Kuva: Phil Owens/ Nunavut Power Corp.

Esimerkit: USA, Brasilia ja Chile Erillisverkkoon kytketyt tuulivoimajärjestelmät Sähköä vähäiseen tarpeeseen tuulisilla sähköverkon ulkopuolisilla alueilla Yksittäisissä voimaloissa akut varastoivat sähkön tyyniä kausia varten Veden pumppaus: vesisäiliö toimii varastona Voidaan käyttää hybridijärjestelminä yhdessä fossiilisten polttoaineiden genset-järjestelmien ja/tai aurinkopaneelien kanssa Tietoliikennetorniin sähköä Arizona, USA Sähköä syrjäiselle kylälle, Brasilia Hybridituulivoimajärjestelmä, Chile Kuva: Southwest Windpower/ NREL Pix Kuva: Roger Taylor/ NREL Pix Kuva: Arturo Kunstmann/ NREL Pix

RETScreen® Tuulivoimajärjestelmä projektimalli Maailmanlaajuinen energiantuotannon, elinkaarikustannusten ja kasvihuonekaasujen päästövähenemien analyysi Keskusverkko, erillisverkko tai verkon ulkopuolinen Yksittäiset voimalat tai tuulipuistot Rayleigh, Weibull, tai käyttäjän määrittelemät tuulen jakaumat Vain yksi syöttötieto RETScreen® -mallissa vs. 8 760 tietoa tuntiperustaisissa simulaatiomalleissa Malli ei vielä sovellu: Yksittäisiin voimaloihin jotka tarvitsevat “varastointia”

RETScreen® Tuulienergianlaskenta Laske energian tuotantokäyrä Laske oikaisematon energiantuotanto Laske brutto energiantuotanto Laske tuotetun uusiutuvan energian määrä Laske toimitetun uusiutuvan energian määrä Katso e-Käsikirja Clean Energy (CE) Projektianalyysi: RETScreen® Suunnittelu ja esimerkit Tuulivoimajärjestelmä projektianalyysi osio Laske muut lisämäärät

Esimerkki RETScreen® Tuulivoiman projektimallin varmentamisesta RETScreen® verrataan HOMER tuntiperust. simulaatioon 10 kpl 50 kW turbiinia asennettuna Kotzebue, Alaska RETScreenin arvion virhemarginaali on 1,1 % HOMER arvioon verrattuna RETScreen® verrattuna saman järjestelmän seurantatietoon: Kausi RETScreen Energia (MWh) Seuranta Energia (MWh) Ero 1998 (3 turbiinia) 250 271 -8% 1999-2000 1 057 1 170 -10%

Johtopäätökset Tuuliturbiinit tuottavat sähköä kautta maailman sekä verkkoon kytkettynä että verkon ulkopuolella Hyvät tuulivarat ovat tärkeä tekijän projektin menestymisen kannalta Tuotantotuet tai Vihreän sähkön myyntitulot ovat tärkeitä hankkeissa, joissa tuulivoimaa tuotetaan verkkoon RETScreen® laskee energiantuotannon käyttäen vuosittaista dataa päästen likimain tuntiperustaisten simulaatioiden tarkkuuteen RETScreen® tarjoaa merkittäviä säästöjä esiselvitys- ja kannattavuustutkimusvaiheissa

Kysymyksiä? www.retscreen.net Tuulivoiman projektianalyysi osio RETScreen® International Clean Energy (CE) Projektianalyysi kurssi Lisätietoja RETScreen www-sivustolta: www.retscreen.net