Miten tuulivoimalat kestävät merijään törmäykset? Vastaus voi selvitä maailman suurimmassa sisäjääaltaassa
![40 metriä pitkä ja leveä sisäjääallas Aalto Ice Tank on yksi maailman harvoista paikoista, joissa tutkijat voivat tuottaa haluamansa kokoisia ja paksuisia jäälaattoja. Kuva: Anna Berg / Aalto-yliopisto](/data/images/00130/d49dbb6d-1985-4b40-9ace-0dd7e8fe57e0-w_720.jpg)
Tällä hetkellä merituulipuistot sijaitsevat pääosin jäätymättömillä vesillä. Nyt 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”, sanoo Aalto-yliopiston jäämekaniikan apulaisprofessori Arttu Polojärvi.
”Asiaa ei ole ennen tutkittu täysin hallituissa mallimittakaavan laboratoriotutkimuksissa.”
40 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.
16 lentokonemoottorin voima
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 8 meganewtonia, joka vastaa 16 maailman suurimman lentokonemoottorin yhdistettyä työntövoimaa.
”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”, Hendrikse sanoo.
Polojärvi uskoo, että tarkempi ymmärrys merijään aiheuttamista kuormista lisäisi uusiutuvan energian käyttöä ja nopeuttaisi vihreää siirtymää myös Suomessa.
”Monet merialueemme ovat muuten erinomaisia tuulivoiman tuotantoon, mutta voimaloiden jääkuormiin liittyvän tiedon vähyyden vuoksi rakentamisessa joudutaan pelaamaan varman päälle. Siksi merituulipuistot tulevat tällä hetkellä usein liian kalliiksi. Mallimittakaavan kokeet ja niihin liittyvä numeerinen mallinnus ovat erittäin tärkeitä menetelmiä tiedon lisäämiseksi.”
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. Data on avoimesti saatavilla ja julkaistaan Data-in-Brief-lehdessä.
Katsoaksesi videon lähteestä www.youtube.com, anna hyväksyntä sivun yläosasta.Tiedetoimittaja Kate Jurva vieraili maailman suurimmassa sisäjääaltaassa. Video englanninkielinen.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Lisätietoja jään murtumisesta, ilmastonmuutoksesta johtuvista muutoksista jään käyttäytymisessä ja rakenteiden jääkuormissa ja Aalto Ice Tank -altaasta:
Arttu Polojärvi
Apulaisprofessori, jäämekaniikka
Konetekniikan laitos, Aalto-yliopisto
puh. 050 430 1682
arttu.polojarvi@aalto.fi
Lisätietoa jään aiheuttamasta värähtelystä merituulivoimaloissa ja artikkelissa kuvailluista kokeista:
Hayo Hendrikse
Apulaisprofessori, jään ja rakenteiden vuorovaikutus
Delftin teknologiayliopisto
puh. + 31 15 27 88223
h.hendrikse@tudelft.nl
Kuvat
![40 metriä pitkä ja leveä sisäjääallas Aalto Ice Tank on yksi maailman harvoista paikoista, joissa tutkijat voivat tuottaa haluamansa kokoisia ja paksuisia jäälaattoja. Kuva: Anna Berg / Aalto-yliopisto](/data/images/00130/d49dbb6d-1985-4b40-9ace-0dd7e8fe57e0-w_240.jpg)
![Tuulivoimalan perustukset IJsselmeerissä Alankomaissa. Kuva: Hayo Hendrikse](/data/images/00215/3b080d93-9f34-4b37-bf26-d4a38e7e03ea-w_240.jpg)
![Testaus suoritettiin mittakaavassa 1: 30 eli testatun rakenteen ja jään paksuus oli 1/30 meriolosuhteista. Kuva: Hayo Hendrikse](/data/images/00032/05233c85-73ce-4d21-b0de-cc25d0cba3a0-w_240.jpg)
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Aalto-yliopistossa tiede ja taide kohtaavat tekniikan ja talouden. Rakennamme kestävää tulevaisuutta saavuttamalla läpimurtoja avainalueillamme ja niiden yhtymäkohdissa. Samalla innostamme tulevaisuuden muutoksentekijöitä ja luomme ratkaisuja maailman suuriin haasteisiin. Yliopistoyhteisöömme kuuluu noin 13 000 opiskelijaa ja yli 4 500 työntekijää, joista 400 on professoreita. Kampuksemme sijaitsee Espoon Otaniemessä.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Aalto-yliopisto
Uusi hyvinvointimalli haastaa hallituksen leikkauspäätökset29.7.2024 09:25:54 EEST | Tiedote
Leikkaukset pitäisi kohdistaa palveluihin, jotka tuottavat vähiten hyvinvointia, sanoo uudenlaisen hyvinvoinnin mallin rakentanut apulaisprofessori Frank Martela.
Tutkimus: Matalan hierarkian organisaatioissa isoja periaatekysymyksiäkin ratkotaan porukalla Slackissa5.7.2024 11:37:53 EEST | Tiedote
Tutkijat selvittivät yhteisöllisen auktoriteetin toimintaa kolmessa ohjelmistoyrityksessä. Johtajat osallistuivat keskusteluihin aktiivisesti, eivätkä työntekijät arastelleet heidän haastamistaan.
Fyysikot saivat bakteerit uimaan lähes täydellisissä riveissä4.7.2024 12:16:59 EEST | Tiedote
Bakteerien ohjaaminen onnistui magneettikentän avulla. Löytö auttaa ymmärtämään bakteeripopulaatioiden käyttäytymistä ja voi jatkossa auttaa esimerkiksi kehittämään uuden sukupolven materiaaleja, joista kaavaillaan apua muun muassa lääkkeiden kohdennettuun kuljettamiseen kehon sisällä.
Tutkijat loivat ainutlaatuisen ennustemallin kuvaamaan pandemian leviämistä maiden rajojen yli3.7.2024 14:14:47 EEST | Tiedote
Pohjoismainen yhteishanke pureutui koronaviruksen leviämiseen vuonna 2020. Tutkimuksen avulla voidaan jatkossa ennakoida paremmin, milloin ja mitkä matkustusrajoitukset ovat pandemiaolosuhteissa tarkoituksenmukaisia.
Opiskelijaprojekti synnytti innovaation: Kengän sisäpohjat syntyvät muovin sijaan kompostoituvasta puuvaahdosta18.6.2024 14:00:00 EEST | Tiedote
Aalto-yliopiston opiskelijat kehittivät kestävän sisäpohjan prototyypin, joka taipuu, kestää kosteutta ja tuntuu pehmeältä ihoa vasten. Suomalainen kenkäyritys VIBAe lähtee syksyllä testaamaan materiaalia käyttäjillä.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme