Tuulivoiman tekninen potentiaali
by Jussi Olavi Maunuksela
—
last modified
Mar 09, 2016 08:49 AM
FYSS481 Tuulienergia, kesä 2015, 2. ohjaus (27.5.2015)
Tehtävä
Jyväskylän yliopiston kemian laitoksen katolle suunnitellaan tuulivoimalaa, jonka nimellisteho on 5-10 kW. Ennen lopullista investointipäätöstä halutaan selvittää sijoituspaikan tuulivoiman tekninen potentiaali kahdelle valitulle tuuliturbiinille. Sijoituspaikan teknistä potentiaalia tarkastellaan tuuliturbiinien napakorkeudella määrittämällä mittausjakson tulosten ja tuuliturbiinin ominaisuuksien perusteella
- vuotuinen tuulienergian määrä (kWh)
- tuuliturbiinien vuotuinen energiantuotanto (kWh)
- tuuliturbiinien vuotuinen kapasiteettikerroin (%)
Ratkaiseminen
Tunnetaan
- Sijoituspaikalla tehdyt vuoden mittaiset tuulimittaukset (mittausjakson tulokset)
- Sääaseman tekniset tiedot (Davis Vantage Pro2) ja anemometrin asennuskorkeus kattopinnasta (4 m).
- Tuuliturbiinien tekniset tiedot (Bornay 6000 ja Lely Aircon 10)
Oletetaan
- Tuulioloja voidaan kuvata mittauksiin sovitetulla Weibull jakaumalla.
- Tuuliturbiinin tehokäyrä voidaan kuvata funktiolla, jonka saamme ratkaisemalla yhtälöryhmä, jonka muuttujina ovat tuuliturbiinin käynnistymisnopeus (engl. cut-in speed), nimellisnopeus ja -teho (engl. vastaavasti rated speed ja rated power) ja sammutusnopeus (engl. cut-off speed).
Fysikaaliset ominaisuudet
- Ilman tiheys on 1,225 kg/m3 kullekin tarkastelukorkeudelle.
Lasketaan
- Tuulen suunnan suhteelliset frekvenssit
- Tuulen nopeuden summafrekvenssijakauma ja siihen sovitettu Weibull jakauma kullekin tuulen suunnalle
- Weibull jakauman parametrit kullekin tuulen suunnalle tuuliturbiinin napakorkeudella
- Tuuliturbiinin tehokäyrää kuvaava funktio
- Vuotuisen tuulienergian määrä tuuliturbiinin napakorkeudella
- Tuuliturbiinilla käytettävissä olevan vuotuinen tuulienergian määrä
- Tuuliturbiinin vuotuinen energiantuotanto
- Tuuliturbiinin vuotuinen kapasiteettikerroin
Ohjeet tehtävän suorittamiseen MATLABilla löytyvät os. http://users.jyu.fi/~juolma/opetus/fyss481/ohjaus2/