Tuulivoimageneraattorin konseptisuunnittelu

Tämä diplomityö käsittelee tuulivoimageneraattorin konseptisuunnittelua. Työssä käydään läpi tuulivoimateollisuuden, -markkinoiden ja -turbiinien historiaa, nykyhetkeä ja tulevaisuuden ennusteita. Tuulivoimaturbiineista esitellään yleisimmät tyypit ja teknologiat, joita vertaillaan keskenään. Lisäksi selvitetään tarkemmin suoravetoisten tuuliturbiinigeneraattoreiden teknologiaa ja teknisiä rakenteita joita myös vertaillaan keskenään. Työn pääasiallisena tarkoituksena on luoda selkeä konseptisuunnitteluprojektin toimintamalli, jota noudattamalla projekti voidaan hoitaa johdonmukaisesti läpi. Lopuksi työssä vielä käydään läpi suoravetoisen kestomagneettigeneraattorin todellinen konseptisuunnitteluprojekti, jossa ei ole ollut käytössä selkeää toimintamallia.

Impacts of increased levels of wind penetration on the Electric Power System of the Åland Islands

The application of VSC-HVDC technology throughout the world has turned out to be an efficient solution regarding a large share of wind power in different power systems. This technology enhances the overall reliability of the grid by utilization of the active and reactive power control schemes which allows to maintain frequency and voltage on busbars of the end-consumers at the required level stated by the network operator. This master’s thesis is focused on the existing and planned wind farms as well as electric power system of the Åland Islands. The goal is to analyze the wind conditions of the islands and appropriately predict a possible production of the existing and planned wind farms with a help of WAsP software program. Further, to investigate the influence of increased wind power it is necessary to develop a simulation model of the electric grid and VSC-HVDC system in PSCAD and examine grid response to different wind power production cases with respect to the grid code requirements and ensure the stability of the power system.

Tuulivoiman syöttötariffijärjestelmän kritiikki ja vaikutukset investointeihin Suomessa

Suomelle on asetettu Euroopan Unionin taholta tavoite vähentää kasvihuonepäästöjä 20 prosentilla vuoteen 2020 mennessä vuoden 1990 tasosta. Suomen tulee kasvattaa uusituvan energian osuutta kokonaiskulutuksesta 38 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä. Tähän tavoitteeseen pääsemiseksi Suomessa otettiin uusituvan energian syöttötariffijärjestelmä käyttöön vuonna 2011. Tavoitteena on pyrkiä lisäämään syöttötariffijärjestelmän avulla investointeja uusiutuvaan energiaan ja päästä annettuihin tavoitteisiin. Vuonna 2020 arvion mukaan kapasiteettia olisi 2500 MWh tuulivoimaa ja tuotanto olisi noin 6 TWh, joka vastaa 5-6 prosenttia kokonaiskulutuksesta. Syöttötariffijärjestelmä on otettu käyttöön Suomessa vuonna 2011 valtioneuvoston esityksen pohjalta. Tuulivoiman osalta syöttötariffijärjestelmän tukien avulla taataan tuulivoiman tuottajille 12 vuodeksi 83,50 € jokaiselta tuotetulta megawattitunnilta. Valtio maksaa tuulivoiman tuottajille sähkön markkinahinnan ja takuuhinnan välisen erotuksen. Tuulivoiman rakentaminen on kasvanut huomattavasti järjestelmän käyttöönoton vaikutuksesta. Ennen syöttötariffijärjestelmän käyttöönottoa keväällä 2011 tuulivoima osuus tuotetusta sähköstä oli ainoastaan 0,3 prosenttia. Tällä hetkellä osuus sähkön tuotannosta on noussut 2,5 prosenttiin. Merkittävin kritiikin kohde on ollut syöttötariffijärjestelmän kustannukset. Hallitus on joutunut myöntämään hallituksen esityksessä 15/2015, että syöttötariffijärjestelmän kustannukset ovat kasvaneet odottamattomasti. Järjestelmää suunniteltaessa kustannusten arvioitiin olevan vuonna 2020 noin 200 miljoonaa euroa vuodessa, mutta sähkön markkinahinnan kehityksen sekä ennakoitua nopeamman kiintiön täyttymisen seurauksena kustannukset tulevat kasvamaan yli 300 miljoonaan euroon vuonna 2020 Kustannusten lisäksi syöttötariffijärjestelmän piirissä olevien yritysten kannattavuutta on kritisoitu. Järjestelmän piirissä olevien yritysten kannattavuus on ollut korkealla. Parhaan yrityksen liikevoittoprosentti oli yli 65 prosenttia vuonna 2014. Yritykset ovat saaneet miljoonien eurojen edestä syöttötariffeja ja kannattavuus on ollut ilmiömäinen. Syöttötariffijärjestelmä on kuitenkin ollut tarpeellinen, jotta Suomi on saanut tuulivoiman tuotannon kasvuun viimeisten vuosien aikana. Ilman syöttötariffijärjestelmän käyttöönottoa tuulivoiman investoinnit olisivat todennäköisesti pysyneet lähes olemattomina Suomessa, sillä tuulivoiman tuotannon ei ole houkuttelevaa sijoittajiennäkökulmasta ilman tuotantotukia.