Jäätäminen
Jäätäminen
Tuulivoimaloiden yhteydessä puhuttaessa jäätäminen tarkoittaa talvisissa olosuhteissa tapahtuvaa jääkertymää tuulivoimaloiden lavoissa. Kertymä syntyy, kun kylmä ilma ja ilmassa oleva vesi kohtaavat ja tarttuvat lavan pintaan. Jääkerroksen kertyminen tuulivoimalan lapoihin muuttaa lavan ominaisuuksia niin, että noste heikkenee, kun virtaus pyrkii irtoamaan lavan pinnasta. Näin tuulesta ei saada täyttä tehoa irti, joka puolestaan aiheuttaa tuotantotappioita.
Jään kertyminen lapoihin kasvattaa myös voimalan kuormitusta ja saattaa johtaa joidenkin komponenttien ennenaikaiseen kulumiseen. Lapaan kertyvä jää voi myös jossain olosuhteissa aiheuttaa jäänheiton riskin, joskin jään tippuminen ja osuminen ihmiseen on hyvin epätodennäköistä.
Missä jäätää?
Jäätäminen, kuten tuulisuuskin vaihtelee alueittain. Pohjoisen sijainnin vuoksi on jäätämisen mahdollisuus otettava Suomessa huomioon tuulivoimapuistoja suunniteltaessa, joskin Ilmatieteen laitoksen mukaan jäätävää sadetta esiintyy Suomessa vähäisesti. Ilmatieteen laitoksen julkaiseman jäätämisatlaksen avulla voidaan arvioida etukäteen onko odotettavissa, että suunnitellulla tuulivoima-alueella on korkea riski jään kertymisestä lapoihin. Tällaisille alueille rakennettaviin voimaloihin on suositeltua asentaa lapalämmitys, joka estää jään kertymisen voimalan lapoihin tai sulattaa lapaan kertyneen jään. On myös olemassa erilaisia teknologioita jään tunnistamiseen lavoissa, jolloin voimala osataan myös tarvittaessa pysäyttää.
Jäätämistä on olemassa kahta eri päätyyppiä: jäätäviä sateita sekä pilvijäätämistä. Molemmille prosesseille yhteistä on se, että lämpötila pysyy pakkasen puolella. Huomionarvoista on myös se, etteivät lumisateet aiheuta jään kertymistä tuulivoimaloiden lapoihin.
Jäätäviä sateita esiintyy Suomessa kohtalaisen harvoin, ja niiden vaikutukset tuulivoimaan ovat melko pienet. Sadepisaran suuresta koosta johtuen sillä on sisäistä lämpöenergiaa, jolloin pisara muodostaa sileäpintaisen jääkerroksen. Alijäähtynyt sadepisara ikään kuin sivelee itsensä tasaiseksi kerrokseksi jäätävään pintaan.
Pilvijäätämistä esiintyy Suomen olosuhteista jäätäviä sateita useammin. Tässä prosessissa jäätä aiheuttavat sadepisaroita huomattavasti pienemmät pilvipisarat. Jos ilmassa ei ole riittävästi epäpuhtauksia eli ns. jäätymisytimiä eivät pilvipisarat muodosta kiinteitä jääkiteitä vaan pysyvät nestemäisessä muodossa ja alijäähtyvät. Matalalla liikkuvat alijäähtyneistä pisaroista muodostuneet pilvet voivat siis osua tuuliturbiinien kohdalle ja muodostaa jääkerroksen turbiinin rakenteisiin. Kohdatessaan kiinteän pinnan alijäähtyneet pisarat jäätyvät välittömästi, koska pilvipisaroiden sisäinen energia on niin pieni. Nopean jäätymisen johdosta muodostuu karhea jääkerros.
Ilmatieteen laitoksen ja yhdysvaltalaisen Leading Edge Atmospheric, LEAn tutkijat ovat tutkineet maanpintaa lähellä olevissa ilmakerroksissa tapahtuvia jäätämisprosesseja. Tutkimuksen tuloksena on saatu aikaan reaaliaikainen jäätämisen analyysijärjestelmä, joka voi tarjota arvokasta tietoa tuulivoimayhteisölle ja -yrityksille. LAPS-LOWICE- järjestelmä pystyy tuottamaan tietoa tuuliturbiinien jäätämisen todennäköisyydestä, jäätämisnopeudesta ja jääkuormasta. Lue lisää tutkimuksesta.