Tuulivoiman perusteet, 5 op

Ydinsisältö

• Tuuli luonnonilmiönä: ilmavirtauksiin vaikuttavat voimat ja voimien yhteisvaikutuksista syntyvät ilmavirtaustyypit.
• Tuulen energia ja teho.
• Tuulen mittaaminen ja mallintaminen
• Tuulivoimalan roottorin fysiikkaa: kiertoliikkeen dynamiikka
• Lapasuunnittelun perusteet
• Tuulivoimaloiden generaattorit
• Tuulivoimalan energiantuotanto-odotukset
• Tuulivoimapuiston kohdeanalyysi
• Tuulivoiman hankekehitys

Täydentävä tietämys

• Geostrofinen tuuli, gradienttituuli, tuuli rajakerroksessa.
• Tuulivoimalan hyötysuhteen teoreettisen ylärajan johtaminen: Betzin laki ja siihen liittyvät oletukset.
• LIDAR, SODAR, Weibull-jakauman hyödyntäminen tuulisuuden mallinnuksessa
• Vääntömomentin ja pyörimisnopeuden vaikutus mekaaniseen tehoon.
• Suhteellinen tuuli, kohtauskulma, sakkaaminen, perustelu lavan kierteelle, kärjen nopeussuhde, lapakulman säätö.
• Voimaloiden jako vakio- ja vaihtuvanopeuksisiin generaattorin perusteella: epätahti- ja tahtigeneraattorin toimintaperiaate. Vaihteelliset ja suoravetoiset tuulivoimalat.
• Kokonaishyötysuhde, huipunkäyttöaika, kapasiteettikerroin. Pinta-alamenetelmän ja tehokäyrämenetelmän hyödyntäminen energiantuotannon ennustamisessa.
• Mitä yksityiskohtia on otettava huomioon, kun arvioidaan tietyn kohteen soveltuvuutta tuulivoiman tuotantoon? Miten mallinnus käytännössä tehdään?
• Mitä vaiheita tuulivoimahanke kokonaisuudessaan sisältää? Kuinka kannattavaa sijoitustoimintaa tuulivoimahankkeet Suomessa ovat?