Tuuli ja tuulivoima

Tuulivoimalat sijaitsevat käytännössä ilmakehän alimmassa kerroksessa eli rajakerroksessa. Tuulivoimatuotannolle merkittävimpiä ovat maanpinnan läheiset tuulet, aina 250 metrin korkeuteen asti. Tässä rajakerroksessa tuuli ja sen käyttäytyminen poikkeaa merkittävästi ylempänä olevan vapaan ilmakehän tuulesta. Rajakerroksessa tuuli riippuu merkittävässä määrin ympäröivästä maastosta, sen peitteisyydestä ja siinä olevista erilaisista virtausesteistä. Lue lisää rajakerroksesta.

Jotta voidaan arvioida tuulienergian potentiaali, tuulivoimalan tuotanto ja paikalliset tuuliolosuhteet, on tunnettava tuulen käyttäytymistä rajakerroksessa kuvaavat ja ohjaavat lainalaisuudet. Ilmatieteen laitoksen virallisilla sääasemilla tuulen nopeutta ja suuntaa mitataan Maailman ilmatieteen järjestön WMO:n ohjeiden mukaisesti 10 metrin korkeudella maanpinnasta, tai vastaavasti 10 metriä lähimetsän tai -puuston yläpuolella. Nykyaikaisten tuulivoimaloiden napakorkeus on 140 – 175 metriä, eli tuulennopeus on muun muassa tuotantoarvioita varten tunnettava huomattavasti korkeammalta kuin mitä sääasemien tuulimittaukset tehdään.

Maasto

Maaston muodot (mäet, vuoristot, ylängöt, laaksot), pinnan laatu (meri, järvi, jää, lumi, maa) sekä peitteisyys (pelto, metsä, rakennukset, lumi) vaikuttavat huomattavasti lähellä maanpintaa olevaan tuulen ja sen luonteeseen. Esimerkiksi mäkien laet ovat useimmiten erinomaisia tuulivoimalan sijoituspaikkoja, koska ne a) lisäävät voimalan napakorkeutta ympäröivään maastoon nähden ja näin ollen yleensä mahdollistavat voimalan sijoittamisen parempiin tuulioloihin kuin muualla lähialueilla, ja b) mäet itsessään lisäävät paikallisesti tuulen nopeutta, nopeuden lisäyksen riippuessa muun muassa mäen muodosta ja peitteisyydestä.

Näitä tekijöitä kutsutaan monesti myös yhteisnimityksellä pinnan rosoisuus. Tasaisessa avoimessa maastossa tuuliolojen kuvaaminen ja mallintaminen on huomattavasti helpompaa kuin hyvin vaihtelevassa maastossa.

Lue lisää maaston vaikutuksesta tuuleen, suihkuvirtauksista ja turbulenttisuudesta

15 %

Napakorkeuden muuttuessa 100 metristä 150 metriin keskimääräinen tuulen nopeus helmikuussa lisääntyy 15 %. Tämä vastaa tuulivoimalan tuotannossa yli 40 % kasvua.

Korkeus

Kasvavat voimalakorkeudet kasvattavat tuulivoimaloiden tuotantolukemia, sillä tuulisuus lisääntyy ylöspäin mentäessä vauhdilla. Esimerkiksi napakorkeuden muuttuessa 100 metristä 150 metriin keskimääräinen tuulen nopeus helmikuussa lisääntyy 15 %. Tämä vastaa tuulivoimalan tuotannossa yli 40 % kasvua. (Ilmatieteen laitos 2015.)

Paikallisesti tuulisuus saattaa vaihdella paljonkin, samoin eri vuodet ovat tuulisuudeltaan erilaisia. Lue lisää tuuliolot rannikolla & tuuliolot tuntureilla.