Tuulivoiman tuotantotilastojen vertailu tuuliatlaksen ennusteisiin
Larjava, Henrik (2012)
Avaa tiedosto
Lataukset:
Larjava, Henrik
Turun ammattikorkeakoulu
2012
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201403113022
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201403113022
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä on tutkittu Suomen tuuliresursseja sekä tuotanto- ja vikatilastoja. Tavoitteena oli tarkastella Suomen Tuuliatlaksesta tehtyjen tuotantoennusteiden suhdetta pitkän aikavälin toteutuneisiin tuotantoihin.
Työssä tehtiin katsaus siihen, miten tuuli käyttäytyy voimalan ympäristössä ja yleisesti sekä mitkä tekijät vaikuttavat tuulivoiman tuotantoon. Lisäksi perehdyttiin tuulivoiman nykytilaan Suomessa, josta ilmeni ko. energiantuotantomuodon olevan merkittävä lähitulevaisuudessa.
Työssä kuvataan pääpiirteittäin, kuinka Suomen Tuuliatlas on mallinnettu ja toteutettu, sekä miten tuulivoimalalle voidaan tehdä tuotantoarvio resurssikartan tuulisuustietojen perusteella. Tuotantoarvioissa on otettu huomioon vähentävinä tekijöinä käytettävyyden, varjovaikutuksen ja jäätymisen aiheuttamat tuotantotappioarviot. Työhön valittiin mukaan 15 laitosta edustamaan Tuuliatlaksen laskennallista aikaa (1989–2007). Laitosvalinnassa tutkittiin Suomen tuulivoimaloita kokonaisuudessaan ja valintaan vaikuttivat aloitusvuosi ja sijainti. Tuotanto- ja vikatilastoja sekä Ilmatieteen laitoksen julkaisemia tuotantoindeksejä tarkasteltiin pitkiltä aikaväleiltä. Tuotantovuosia tutkittiin yhteensä 262 kappaleen verran.
Tuotantoarvioiden ja toteutuneiden tuotantojen vertailussa selvisi, että Tuuliatlaksesta tehdyt arviot yliarvioivat tuotantoa kaikilla muilla paitsi yhdelle sijoituspaikalle. Korsnäsin laitoksien kohdalla tulokset yliarvioivat runsaasti, keskimäärin +49 %. Kemin, Siikajoen ja Sottungan erot olivat keskimäärin +22,4 %, 17,4 % ja 12,8 %. Porin voimalan tuotantoarviossa huomattiin vähiten eroja suhteessa toteutuneisiin tuotantoihin, keskimäärin +3,7 %, kun taas Hailuodon tulokset aliarvioivat, keskimäärin -3,2 %.
Laitosten napakorkeudet olivat pienemmät kuin atlaksen tuuliarvion korkeus, joten keskimääräisiä tuulen nopeuksia korjattiin tuulen profiilikaavalla ja niistä laskettiin karkeasti korkeuskorjatut tuotantoarviot. Tulokset jäivät Korsnäsin kohdalla vielä yliarvioimaan, keskimäärin +27 %, mutta paransivat tuloksia Kemin ja Siikajoen kohdalla, erojen ollessa keskimäärin -9,2 % ja -7,3 %. Sottungan, Porin ja Hailuodon laitoksien arviot muuttuivat huomattavan aliarvioiviksi (-21,7 %, -15,6 %, -15,8 %).
Yliarviointia voi selittää muutamat seikat: napakorkeus on matalammalla kuin atlaksen tuuliarvio ja/tai hilan tunnistetiedon sijainti on huomattavasti erillään voimalan sijoituspaikasta. On huomattava kuitenkin, että jakaumalta lasketut tulokset eivät kuitenkaan systemaattisesti yliarvioi (Hailuoto). Hilan pisteen valinnassa voisi esimerkiksi käyttää 2–4 pistettä sijoituspaikan ympäriltä. Tuulennopeusjakaumaa ei ollut saatavilla napakorkeuksille, joten oli käytettävä keskimääräisiä nopeuksia korkeuskorjatussa tuotantoarviossa. Korkeuskorjattu arvio onlaskettu hyvin karkeasti ja osoittaa lähinnä, että korkeudella voi olla paljon vaikutusta tuloksiin.
Työssä tehtiin katsaus siihen, miten tuuli käyttäytyy voimalan ympäristössä ja yleisesti sekä mitkä tekijät vaikuttavat tuulivoiman tuotantoon. Lisäksi perehdyttiin tuulivoiman nykytilaan Suomessa, josta ilmeni ko. energiantuotantomuodon olevan merkittävä lähitulevaisuudessa.
Työssä kuvataan pääpiirteittäin, kuinka Suomen Tuuliatlas on mallinnettu ja toteutettu, sekä miten tuulivoimalalle voidaan tehdä tuotantoarvio resurssikartan tuulisuustietojen perusteella. Tuotantoarvioissa on otettu huomioon vähentävinä tekijöinä käytettävyyden, varjovaikutuksen ja jäätymisen aiheuttamat tuotantotappioarviot. Työhön valittiin mukaan 15 laitosta edustamaan Tuuliatlaksen laskennallista aikaa (1989–2007). Laitosvalinnassa tutkittiin Suomen tuulivoimaloita kokonaisuudessaan ja valintaan vaikuttivat aloitusvuosi ja sijainti. Tuotanto- ja vikatilastoja sekä Ilmatieteen laitoksen julkaisemia tuotantoindeksejä tarkasteltiin pitkiltä aikaväleiltä. Tuotantovuosia tutkittiin yhteensä 262 kappaleen verran.
Tuotantoarvioiden ja toteutuneiden tuotantojen vertailussa selvisi, että Tuuliatlaksesta tehdyt arviot yliarvioivat tuotantoa kaikilla muilla paitsi yhdelle sijoituspaikalle. Korsnäsin laitoksien kohdalla tulokset yliarvioivat runsaasti, keskimäärin +49 %. Kemin, Siikajoen ja Sottungan erot olivat keskimäärin +22,4 %, 17,4 % ja 12,8 %. Porin voimalan tuotantoarviossa huomattiin vähiten eroja suhteessa toteutuneisiin tuotantoihin, keskimäärin +3,7 %, kun taas Hailuodon tulokset aliarvioivat, keskimäärin -3,2 %.
Laitosten napakorkeudet olivat pienemmät kuin atlaksen tuuliarvion korkeus, joten keskimääräisiä tuulen nopeuksia korjattiin tuulen profiilikaavalla ja niistä laskettiin karkeasti korkeuskorjatut tuotantoarviot. Tulokset jäivät Korsnäsin kohdalla vielä yliarvioimaan, keskimäärin +27 %, mutta paransivat tuloksia Kemin ja Siikajoen kohdalla, erojen ollessa keskimäärin -9,2 % ja -7,3 %. Sottungan, Porin ja Hailuodon laitoksien arviot muuttuivat huomattavan aliarvioiviksi (-21,7 %, -15,6 %, -15,8 %).
Yliarviointia voi selittää muutamat seikat: napakorkeus on matalammalla kuin atlaksen tuuliarvio ja/tai hilan tunnistetiedon sijainti on huomattavasti erillään voimalan sijoituspaikasta. On huomattava kuitenkin, että jakaumalta lasketut tulokset eivät kuitenkaan systemaattisesti yliarvioi (Hailuoto). Hilan pisteen valinnassa voisi esimerkiksi käyttää 2–4 pistettä sijoituspaikan ympäriltä. Tuulennopeusjakaumaa ei ollut saatavilla napakorkeuksille, joten oli käytettävä keskimääräisiä nopeuksia korkeuskorjatussa tuotantoarviossa. Korkeuskorjattu arvio onlaskettu hyvin karkeasti ja osoittaa lähinnä, että korkeudella voi olla paljon vaikutusta tuloksiin.