Aalto-yliopiston, Delftin teknillisen yliopiston ja Siemens Gamesa Renewable Energyn tutkijat selvittävät, mitä 200 metrin korkuisille tuulivoimaloille tapahtuu hyisissä olosuhteissa, jotka vastaavat luonnonoloja Itämerellä, Pohjois-Amerikan Suurilla järvillä tai Kiinan Bohainlahdella.
– Emme oikeastaan tiedä, millaisia voimia ja paineita jää kohdistaa voimaloihin merellä. Asiaa ei ole ennen tutkittu täysin hallituissa mallimittakaavan laboratoriotutkimuksissa, sanoo Aalto-yliopiston jäämekaniikan apulaisprofessori Arttu Polojärvi tiedotteessa.
Neljäkymmentä metriä pitkä ja leveä sisäjääallas Aalto Ice Tank on yksi maailman harvoista paikoista, jossa tutkijat voivat tuottaa haluamansa kokoisia ja paksuisia jäälaattoja ja testata tarkasti, miten ne vaikuttavat ihmisen tekemiin rakenteisiin, kuten siltoihin, majakoihin ja tuulivoimaloihin.
Jään törmätessä tuulivoimaloihin ne voivat alkaa värähdellä voimakkaasti. Tämä on yksi suurimmista haasteista voimaloiden pystyttämisessä jäisille vesille.
– Kokeemme ovat ainutlaatuisia, sillä olemme varmistaneet jään vahvuuden ja realistisen murtumisen toteuttamalla kokeet -11 celsiusasteen lämpötilassa, kertoo jään ja rakenteiden vuorovaikutukseen erikoistunut apulaisprofessori Hayo Hendrikse Delftin teknillisestä yliopistosta.
Lentokonemoottoreiden voimalla
Testaus suoritettiin mittakaavassa 1:30 eli testatun rakenteen ja jään paksuus olivat 1/30 siitä, mitä ne olisivat luonnossa.
Tuulivoimalaan vaikuttavia merellisiä tuuliolosuhteita ja muita luonnonoloja simuloitiin kokeiden yhteydessä numeerisella mallinnuksella. Testattu jääkuormitus oli noin kahdeksan meganewtonia, joka vastaa 16 maailman suurimman lentokonemoottorin yhdistettyä työntövoimaa.
Hendriksen mukaan alustavat tulokset antavat viitteitä ilmiöistä, joita ei ole aiemmin havaittu muun tyyppisissä rakenteissa, kuten majakoissa, väyläpoijuissa tai öljyn- ja kaasunporauslautoissa.
– Tuuliturbiinit ovat hyvin korkeita ja kapeita, ja ne voivat värähdellessään liikkua paljon. Havaintomme vaikuttavat täysin uudenlaiselta jään aiheuttamalta värähtelyltä, hän sanoo.
Merijää voi muodostua, liikkua, murtua, sulaa ja jäätyä uudelleen useita kertoja kylminä vuodenaikoina. Kun yhtälöön lisätään ilmaston lämpeneminen, jäämassojen käyttäytymistä on hyvin vaikea ennustaa.
SHIVER-hankkeen tutkimusryhmä pyrkii nyt luomaan kerätyn datan pohjalta luotettavia numeerisia malleja testatakseen monenlaisia jääolosuhteita, joihin tuulivoimalat voivat joutua yli 50 vuoden elinkaarensa aikana.
