Mikrovesivoimalaitoksen suunnittelu
Narva, Joni (2015)
Narva, Joni
Oulun ammattikorkeakoulu
2015
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015060211930
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2015060211930
Tiivistelmä
Insinöörityössä suunniteltiin mikrokokoinen vesivoimala yksityiselle tilaajalle. Tilaajan vaatimuksena mikrovesivoimalalle oli ympärivuotinen käyttö lähes ilman huoltotoimenpiteitä. Mikrovesivoimala suunniteltiin 1,5 metriä leveään puroon, joka sijaitsee Ranuan kunnan alueella Lapin maakunnassa.
Mikrovesivoimala suunniteltiin pienvesivoimalaitosten tekniikan ja periaatteiden pohjalta. Mikrovesivoimalaitoksen toimintaperiaate on sama kuin suurissa voimalaitoksissa, joissa hyödynnetään kahden eri vesitason välistä korkeuseroa. Vesi virtaa turbiinin läpi, jolloin veden liike-energia muuttuu rotaatioenergiaksi. Turbiini pyörittää generaattoria, joka muuntaa energian sähköksi. Puroon rakennettava mikrovesivoimala vaatii uoman patoamisen niin, että putouskorkeutta saadaan 1 - 1,5 metriä. Syntynyt liike-energia muutetaan sähköksi kaupallisen turbiinigeneraattorin avulla, josta se siirretään tilaajan loma-asunnolle noin sadan metrin päähän purosta.
Työn suunnittelu pohjautui puron mittaustuloksiin, joita olivat veden virtausnopeus sekä uoman leveys ja -syvyys. Rakenteen osat ja kokoonpano mallinnettiin Solidworks-ohjelmalla. Laitoksen komponenteista, kuten padosta, padon valukehikosta, virtauskanavasta, imukartiosta ja välpästä, tuotettiin rakenne- ja valmistuskuvat tilaajalle. Mikrovesivoimalan rakennuskustannukseksi tulee 1 000 - 1 600 euroa. Kustannusten määrään vaikuttaa se, tehdäänkö virtauskanava ja imukartio itse vai ostetaanko ne valmiina. Turbiinigeneraattorin hinta vaihtelee valmistajan ja toimittajan mukaan välillä 200 - 650 €.
Työn lopputulokseksi saatiin suunnitelma, joka sisältää tarvittavat komponentit ja piirustukset toimivan mikrovesivoimalan rakentamiseen. Suunnittelun tuotoksia ovat valmistus- ja kokoonpanokuvat laitteen komponenteista ja rakenteista. Joihinkin komponentteihin tilaajalle annettiin eri vaihtoehtoja, joista hän voi valita sopivimman. Vaihtoehtoja olivat esimerkiksi se, että turbiinigeneraattori voidaan valita eri valmistajilta ja eri kokoluokista ja että imukartio ja virtauskanava on mahdollista joko ostaa tai valmistaa itse. Mikrovesivoimalan rakentaminen jää tilaajalle.
Mikrovesivoimala suunniteltiin pienvesivoimalaitosten tekniikan ja periaatteiden pohjalta. Mikrovesivoimalaitoksen toimintaperiaate on sama kuin suurissa voimalaitoksissa, joissa hyödynnetään kahden eri vesitason välistä korkeuseroa. Vesi virtaa turbiinin läpi, jolloin veden liike-energia muuttuu rotaatioenergiaksi. Turbiini pyörittää generaattoria, joka muuntaa energian sähköksi. Puroon rakennettava mikrovesivoimala vaatii uoman patoamisen niin, että putouskorkeutta saadaan 1 - 1,5 metriä. Syntynyt liike-energia muutetaan sähköksi kaupallisen turbiinigeneraattorin avulla, josta se siirretään tilaajan loma-asunnolle noin sadan metrin päähän purosta.
Työn suunnittelu pohjautui puron mittaustuloksiin, joita olivat veden virtausnopeus sekä uoman leveys ja -syvyys. Rakenteen osat ja kokoonpano mallinnettiin Solidworks-ohjelmalla. Laitoksen komponenteista, kuten padosta, padon valukehikosta, virtauskanavasta, imukartiosta ja välpästä, tuotettiin rakenne- ja valmistuskuvat tilaajalle. Mikrovesivoimalan rakennuskustannukseksi tulee 1 000 - 1 600 euroa. Kustannusten määrään vaikuttaa se, tehdäänkö virtauskanava ja imukartio itse vai ostetaanko ne valmiina. Turbiinigeneraattorin hinta vaihtelee valmistajan ja toimittajan mukaan välillä 200 - 650 €.
Työn lopputulokseksi saatiin suunnitelma, joka sisältää tarvittavat komponentit ja piirustukset toimivan mikrovesivoimalan rakentamiseen. Suunnittelun tuotoksia ovat valmistus- ja kokoonpanokuvat laitteen komponenteista ja rakenteista. Joihinkin komponentteihin tilaajalle annettiin eri vaihtoehtoja, joista hän voi valita sopivimman. Vaihtoehtoja olivat esimerkiksi se, että turbiinigeneraattori voidaan valita eri valmistajilta ja eri kokoluokista ja että imukartio ja virtauskanava on mahdollista joko ostaa tai valmistaa itse. Mikrovesivoimalan rakentaminen jää tilaajalle.