Tuulivoimalan mitoitus

Tuulivoimalan teknistä suunnittelua varten on annettu ohjeistot, kuinka suunnitellun voimalan sijoituspaikalla vallitsevat ilmastolliset olot on otettava huomioon. Ohjeistoista mainittakoon:

• EN 61400-1:Wind Turbine Safety and Design
• EN 61400-1 ed. 3:2005: Wind turbines. Design requirements.
• EN 61400-2:2006: Wind turbines. Design requirements for small wind turbines.
• EN 61400-3:2009. Wind turbines. Design requirements for offshore wind turbines.

Mitoittavia meteorologisia parametreja olosuhteiden perusluokituksessa ovat tuulen nopeus (Vref on 50 vuoden maksimi), turbulenssin intensiteetti (Iref) tuulen nopeuden jakauma, tuulen vertikaaliprofiili, toiminnan aikainen tuulen puuskaisuus ja tuulen suunnan muutosnopeudet. Muita huomioonotettavia tekijöitä ovat ilman lämpötila, ilman kosteus, ilman tiheys, auringon säteily, sade, rakeet, lumi, jää, kemialliset vaikutukset, mekaanisesti aktiiviset partikkelit ilmassa, salamointi ja maanjäristykset.

Voimalan toimintalämpötila on yleensä -20 - 40ºC. Erikoisluokassa S otetaan huomioon alhaisemmat tai korkeammat lämpötilat, suuri turbulenssin intensiteetti sekä myös mm. jäätymisen vaikutus suunnitteluun.

Voimalan tuotto arvioidaan tavallisesti käyttämällä teholaskennassa ilman lämpötilaa 15 ºC vastaavaa ilman tiheyttä. Suomessa tuulivoimalat käyvät yleensä tätä alhaisemmissa lämpötiloissa, joka lisää tuulen energiasisältöä sekä tuulivoiman tehoa, mutta asettaa myös erikoisvaatimuksia esimerkiksi tornin materiaalille ja lujuudelle sekä konehuoneen öljyille.

Suomessa rakenteisiin kertyy jäätä varsinkin Lapin tuntureilla, jossa alijäähtyneiden pilvipisaroiden kautta tapahtuva jäätyminen on erityisen voimakasta, mutta usein myös eteläisellä rannikolla yli 150 - 200 m korkeudella merenpinnasta. Lapojen ajoittainen jäätymismahdollisuus tulee ottaa huomioon kaikkialla Suomessa.

Esimerkiksi metsäisillä alueilla ja saaristossa, jossa puusto ja saaret lisäävät tuulen turbulenttisuutta, voimaloiden sijaintipaikat voivat edellyttää erikoisluokan S mukaista tarkastelua.