Teknis-taloudelliset tekijät DFIG-tuulivoimalan suosion taustalla
Niemelä, Joona (2015)
Niemelä, Joona
Tampereen ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505107136
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201505107136
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli perehtyä erilaisiin tuulivoimalaratkaisuihin ja erityisesti niissä käytettäviin generaattoriratkaisuihin. Päätavoitteena oli selvittää teknisesti DFIG (Double Fed Induction Generator) -tyyppisen eli kaksoissyötetyllä liukurengasepätahtigeneraattorilla varustetun tuulivoimalan toimintaa ja raportoida olennaisimpia asioita siitä. DFIG-generaattoriratkaisu on tällä hetkellä ylivoimaisesti suosituin tuulivoimaloiden generaattoriratkaisu, joten suuren suosion selvittämiseksi tehtiin teknis-taloudellista vertailua pääosin PMSG (Permanent Magnet Synchronous Generator) -tyyppiseen eli kestomagneettitahtigeneraattorilla varustettuun tuulivoimalaan, joka on DFIG-tuulivoimalan lisäksi nykypäivänä suosittu tuulivoimalan generaattoriratkaisu. Tiedonhaussa pääasiallisina lähteinä käytettiin kirjoja, artikkeleita sekä tieteellisiä julkaisuja. Käytetyt lähteet olivat pääasiassa englanninkielisiä, johtuen kotimaisten lähteiden vähyydestä.
DFIG-tuulivoimalan teknisestä toiminnasta saatiin selvitettyä sen toiminnassa yleisimmin askarruttavia asioita kuten osatehoisen taajuusmuuttajan merkitys sekä tehon ja taajuuden käyttäytyminen generaattorijärjestelmässä. Tarkoituksena oli raportoida selvitettävät asiat helposti ymmärrettävällä tavalla ja välttää esimerkiksi vaikeampien matemaattisten kaavojen tarkastelua.
Teknis-taloudellisessa vertailussa PMSG-tuulivoimalaan nähden löydettiin hyviä ja huonoja puolia kummankin tuulivoimalatyypin osalta, joten täysin selkeää syytä DFIG-tuulivoimalan suureen suosioon ja valtavaan markkinaosuuteen ei löytynyt. Syy miksi DFIG-tuulivoimala on kaikkein suosituin tuulivoimalakonsepti, johtuu siitä, että se tuottaa energiaa kohtuullisen hyvin alhaisilla kustannuksilla. Tulevaisuudessa PMSG-tuulivoimaloissa käytettävien kestomagneettien hintojen on stabiloiduttava, jos PMSG-tuulivoimala haluaa kasvattaa sen markkinaosuuttaan.
DFIG-tuulivoimalan teknisestä toiminnasta saatiin selvitettyä sen toiminnassa yleisimmin askarruttavia asioita kuten osatehoisen taajuusmuuttajan merkitys sekä tehon ja taajuuden käyttäytyminen generaattorijärjestelmässä. Tarkoituksena oli raportoida selvitettävät asiat helposti ymmärrettävällä tavalla ja välttää esimerkiksi vaikeampien matemaattisten kaavojen tarkastelua.
Teknis-taloudellisessa vertailussa PMSG-tuulivoimalaan nähden löydettiin hyviä ja huonoja puolia kummankin tuulivoimalatyypin osalta, joten täysin selkeää syytä DFIG-tuulivoimalan suureen suosioon ja valtavaan markkinaosuuteen ei löytynyt. Syy miksi DFIG-tuulivoimala on kaikkein suosituin tuulivoimalakonsepti, johtuu siitä, että se tuottaa energiaa kohtuullisen hyvin alhaisilla kustannuksilla. Tulevaisuudessa PMSG-tuulivoimaloissa käytettävien kestomagneettien hintojen on stabiloiduttava, jos PMSG-tuulivoimala haluaa kasvattaa sen markkinaosuuttaan.