Uutinen: Asiantuntijamme luennoi tuulivoima-alan koulutuksessa tammikuussa 2025
Tuulivoimalapalvelut: Miten ratkaista tuulivoimaloiden jäähdytysjärjestelmien ongelmat kustannustehokkaasti?
22.02.2016
Kalle Jalonen, Projekti-insinööri, KL-Lämpö Oy
Uusia tuulivoimaloita suunniteltaessa ja rakennettaessa ei ensimmäisenä kiinnitetä huomiota jäähdytysjärjestelmissä käytettäviin glykoliliuoksiin. Sama koskee myös toiminnassa olevia tuulivoimaloita. Muiden kunnossapitotehtävien vuoksi lämmönsiirtonesteiden kuntoon ei kiinnitetä riittävästi huomiota. Tällöin jäähdytysjärjestelmiin voi tulla toimintahäiriöitä, jotka edellyttävät kalliita huolto- ja korjaustoimenpiteitä. Ylimääräiset kustannukset on mahdollista välttää ennakoivalla kunnossapidolla ja lämmönsiirtonesteen kuntoanalyysilla.
Erikoiset olosuhteet, lämmönsiirtonesteet kovassa rasituksessa
Kiinteistöjen jäähdytysjärjestelmissä käytetään jäähdytysnesteitä, jotka kestävät yleensä muutamasta vuodesta kymmeneen vuoteen. Tämä on hyvä vertailukohta tuulivoimaloissa käytettäville nesteille. Kiinteistöjen lämmönsiirtojärjestelmissä nesteen kiertonopeus on noin 1 – 2 m/s, mutta tuulivoimaloissa se on huomattavasti korkeampi. Nopeasti virtaava neste muodostaa helposti kuplia. Kuplat heikentävät jäähdytystehoa ja aiheuttavat myös korroosiota. Nesteen suuren kiertonopeuden vuoksi järjestelmä altistuu suurelle mekaaniselle rasitukselle.
Suomessa tuulivoimaloiden jäähdytysjärjestelmissä käytetään tilavuudeltaan jopa 50 %:sta propyleeniglykoliliuosta (MPG) kylmän sään vuoksi. Perinteiset monoetyleeniglykoliliuokset (MEG) kestävät pakkasta laimeampinakin liuoksina.Kiinteistöissä käytetään yleensä 30 – 40 %:sta monoetyleeniglykoliliuosta. Propyleeniglykolin lämmönsiirto-ominaisuudet ovat heikommat kuin etyleeniglykolin, mutta sen käyttöä perustellaan ympäristöystävällisyydellä. Tuulivoimaloiden jäähdytysnesteiden käyttöiäksi arvioidaan 3-5 vuotta. Tämä arvio saattaa kuitenkin olla liian optimistinen ottaen huomioon edellä mainitut seikat.
Ongelmiin kannattaa puuttua ajoissa
Yleensä jäähdytysnesteet pumpataan voimaloiden jäähdytysjärjestelmiin jo järjestelmien rakennusvaiheessa. Voimaloiden käyttöikä on 20 – 25 vuotta, mutta glykolit vanhenevat huomattavasti nopeammin. Lämmönsiirtonesteet on vaihdettava uusiin muutaman vuoden välein, koska glykoliliuosten lämmönsiirtokyky heikkenee ajan mittaan. Jäähdytysteho ei silloin enää riitä. Glykoliliuoksille on myös ominaista, että ne irrottavat epäpuhtauksia jäähdytysjärjestelmien lämmönsiirtopinnoilta. Epäpuhtaudet voivat sakkautua ja tukkia muun muassa taajuusmuuttajien jäähdytyskennoja.
Tukkeutunut taajuusmuuttajan jäähdytysmoduli.
Jäähdytystehon laskiessa voimalassa voi ilmetä ennakoimattomia käyttökatkoksia. Voimalan pysähtyminen vaatii aina ylimääräisen huoltokäynnin. Toimintahäiriöt nostavat voimalan käyttökustannuksia ja johtavat tulonmenetyksiin.
Pahimmassa tapauksessa järjestelmien arvokkaat komponentit, kuten taajuusmuuttajien jäähdytysmoduulit, voivat rikkoutua. Tällaisia moduuleja voi olla voimalassa jopa kymmenen kappaletta. Rikkoutuneiden moduulien vaihtaminen uusiin on työläs toimenpide ja voi maksaa kymmeniä tuhansia euroja.
Myös lauhdutinvuodot aiheuttavat ongelmia, koska vuotava lauhdutin on aina vaihdettava uuteen. Uuden lauhduttimen hankintahinnan lisäksi on otettava huomioon erittäin kalliit nosto- ja vaihtotoimenpiteet.
Kalliita komponentteja joudutaan pitämään varastossa. Tämä voi johtaa varaosavaraston ylimitoitukseen ja nostaa kustannuksia.
Tuulivoimaloiden jäähdytysjärjestelmistä kannattaa pitää huolta. Ennakoivalla kunnossapidolla voidaan vähentää riskejä, jotka liittyvät kalliiden komponenttien rikkoutumiseen ja energiantuotannon katkeamiseen ylikuumenemisen seurauksena.
Olemme kehittäneet kustannustehokkaita ratkaisuja tuulivoimaloiden jäähdytysjärjestelmissä esiintyviin ongelmiin. Ratkaisut kuuluvat ennakoivaan kunnossapitoon ja parantavat jäähdytysjärjestelmien toimintavarmuutta.