Salaojakastelu tuulivoimalla MMTEK822 Pro Gradu –seminaari Johannes Tiusanen 12.11.2002
Tutkimuksen rahoittajat Salaojakastelu tuulivoimalla Tutkimuksen rahoittajat 1998 P. Tiusanen ja Satakunnan TE-keskus Kirjallisuusselvityksiä ja suuri prototyyppi Salaojituksen tutkimusyhdistys ry. Mitoitusperusteita, pieni prototyyppi ja esikokeita 2001 PrizzTech Oy Kolmeks Oy KWH Pipe Uponor Oy Ulvilan kunta
Salaojakastelu tuulivoimalla Teoria – Tuuli Tuulen teho riippuu nopeuden kuutiosta P = 0,5 r A u3 Suomen keskituulet viljelyalueilla 3,5 – 5 m/s Kova tuuli paljon hiljaista harvinaisempaa Tehollisesti oleellinen tuulialue 4-10 m/s
Teoria – Tuuliteknologia Salaojakastelu tuulivoimalla Teoria – Tuuliteknologia Vaakasuorat ”potkurit” hitaita kääntymään Nosteeseen perustuvat siivet vaativat vaihteiston Pystysuorat roottorit hyötysuhteeltaan huonoja
Teoria – Savonius-roottori (1/2) Salaojakastelu tuulivoimalla Teoria – Savonius-roottori (1/2) Omnidirektionaalinen Hidas pyörimisnopeus ja suuri vääntömomentti Yksinkertainen ja edullinen Suositellaan mm. vedenpumppaamiseen kehitysmaissa
Teoria – Savonius-roottori (2/2) Salaojakastelu tuulivoimalla Teoria – Savonius-roottori (2/2) Hyötysuhde 20-25% tuulitunnelissa (vrt. Betz 59%) Eri geometrioilla 5-10 %-yksikön eroja Savonius (1925) pumppauskokeissa yli 30% Modi (1983) 1,9-4,5% ja Mganilwa (2002) 3,6-4,3%
Teoria – Salaojakastelu Salaojakastelu tuulivoimalla Teoria – Salaojakastelu Säästää vettä ja energiaa (Paasonen-Kivekäs 1998) Parantaa satotasoa (Kleemola ja Teittinen 1998 ym.) Vähentää ravinnehuuhtoumia (Ewans ja Skaggs 1989) Reunaehtoja: (Ewans ja Skaggs 1989, Peltomaa 2000 ym.) - maalaji hietainen - kaltevuus alle 1-2 % - riittävä ojatiheys (15-20 m) - vettä läpäisemätön kerros 3-8 m syvyydellä Ojituksen perustamiskustannukset 100-400 €/ha/v Sähköpumppaamo 140 €/ha/v (Haataja 2000) Sadetuskastelu 210-270 €/ha/v (Tanner 1991, Haataja 2000) Tuuliroottori 20-90 €/ha/v
Salaojakastelu tuulivoimalla Kokeet – Roottori Kolme eri prototyyppiä, useita eri roottoreita ja noin 100 mittausajoa Korkeus 4,7 m Sieppausala 3,6 m2 Hinta 1.030 €
Kokeet – Mittalaitteet Salaojakastelu tuulivoimalla Kokeet – Mittalaitteet Vaisala WAA15 kuppianemometri 2,3 m korkeudella Vesimittarit Oy pulssianturi 2,5 dl/pulssi Kierrosnopeus pulssianturilla 16 pulssia/kierros Veden nostokorkeus mittakepillä 0,1 m tarkkuudella Tiedonkeruu DataTaker 500 loggerilla kerran / 2 sek
Salaojakastelu tuulivoimalla Kokeet – Mittausdata Mittausajo 1 h 53 min - 3390 mittalukemaa Käsittely Microsoft Excelillä Usein pelkkä verhokäyrätulkinta hyötysuhteesta Tyypillisen ajon havainnot
Salaojakastelu tuulivoimalla Tulokset – Teho Pumppausteho / tuulen nopeus Hukkateho / lähtökierrosnopeus Hukkateho / tuulen nopeus Roottoriosan kokonaisteho / tuulen nopeus Histogrammi pumppaustehosta
Salaojakastelu tuulivoimalla Tulokset – Hyötysuhde Pumppaushyötysuhde Ppump / Ptuuli Kokonaishyötysuhde Ppump+hukka / Ptuuli
Tulokset – Kehittäminen Salaojakastelu tuulivoimalla Tulokset – Kehittäminen Roottorista rakennetaan 5 m2 (41,25 m) Roottoriosa nostetaan n. 1 m korkeammalle Tehonlisäys tulee olemaan 73 %
Tulokset – Kastelukyky Salaojakastelu tuulivoimalla Tulokset – Kastelukyky Keskimääräinen vuorokausituotto [m3] Yhden roottorin tyydyttämä peruna-ala [ha] Roottorilaitteen hehtaarikustannus [€/ha/v] vrt. sähkö- pumppaamo 140 €/ha/v
Salaojakastelu tuulivoimalla Ongelmia Alhaisen hyötysuhteen syy ratkaisematta Pumppuosa ei ole kestävä Myrskyjärjestelmä kehitettävä Paljon reunaehtoja Ympäristötuen erityistuki kauden 2000-2006 jälkeen Tuotteistaminen ja markkinointi
Salaojakastelu tuulivoimalla Kiitokset Sirkka ja Pekka Tiusanen / Ulvila Rauno Peltomaa / Salaojituksen tutkimusyhdistys ry. Esa Merivalli / PrizzTech Oy Aarne Pehkonen ja Jukka Ahokas Yhteistyötahot, rahoittajat ja mielenkiintoa osoittaneet