Pystyakselinen pientuulivoimala valaisinpylvään päällä

Abstract

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, onko taloudellisesti kannattavaa asentaa pientuulivoimaloita pylväsvalaisimien päälle. Opinnäytetyö käsittelee tuulivoiman teoriaa, Suomen tuulisuutta, sopivia asennuspaikkoja tuulivoimalle sekä pientuulivoimalan kannattavuutta. Menetelmänä käytettiin teoriapohjaista tutkimusta, jonka tukena hyödynnettiin Tuuliatlas-karttaliittymää tuulisuuden selvittämiseen tarkastelupaikoissa.

Tutkimuksessa ilmeni, että Suomessa ei tuule tarpeeksi maan pinnan läheisyydessä ja pientuulivoimalan hinta on liian kallis. Ongelmana on myös, että tuulesta saadun energian ja valaisinpylvään valon tarpeen ajoitukset eivät aina kohtaa, jolloin joudutaan käyttämään kallista akkua. Akku on kallis, mutta useamman pientuulivoimalan lisääminen systeemiin pienentää kokonaistakaisinmaksuaikaa verrattuna yksittäisen tuulivoimalan takaisinmaksuaikaan ilman akkua.

Opinnäytetyössä kehitettiin tapa, jolla pientuulivoimalalle voidaan etsiä sopivia sijoituspaikkoja, ja tuotettiin laskentamalli, jolla voidaan laskea pystyakselisen pientuulivoimalan kannattavuus, kun asennuspaikan keskituulisuus tiedetään. Kannattavuutta mitataan takaisinmaksuvuosina.

Tuloksista kävi ilmi, että pystyakselinen pientuulivoimala asennettuna valaisinpylvään päälle ei ole taloudellisesti kannattava Suomessa. Parhaat paikat valaisinpylväiden päälle asennetuille tuulivoimaloille olisivat mahdollisimman korkealla paikalla, meren tai muun aukean läheisyydessä. Opinnäytetyön esittelemien esimerkkipaikkojen tuulisuutta voisi mitata jatkotyönä ja tarkistaa, kuinka tarkka tutkimuksen tuottama laskentamalli on.

The goal of this thesis was to find out, if it is economically profitable to install a small-scale wind turbine on top of streetlights. The thesis examines the theory of wind power, wind conditions in Finland, suitable installation places for small wind turbines and the cost-effectiveness of these turbines. The method in thesis was theory-based-research, supported by the Tuuliatlas map-interface to consider suitable turbine locations.

The research indicated that wind speeds near ground level in Finland are not high enough, which makes small-scale wind turbines too expensive. Energy taken from wind does not always match the power requirement of the streetlight. To fix this problem, a battery must be added in the system, which raises initial costs. Batteries are expensive but adding more turbines to charge up the battery decreases the payback time of the system when compared to the payback time of a single-turbine system without a battery.

A method was developed in this thesis that can be used to find suitable places for small-scale vertical axis wind turbines. A calculation model was developed to calculate the cost-effectiveness of a small-scale vertical axis wind turbine when the one year’s average wind is known. Cost-effectiveness is shown in payback years.

The results show that a small-scale vertical axis wind turbine installed on top of a streetlight is not profitable in Finland. The ideal place for installation was found to be high from the ground and near sea coast or open areas. The windspeeds in the example installation places presented in the thesis could be measured in a follow-up research to verify the accuracy of the calculation model.