Kansainvälisen pientuulivoimalastandardin soveltaminen pystyakseliseen pientuulivoimalaan
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2010
Major/Subject
Tuotantotekniikka
Mcode
Kon-15
Degree programme
Language
fi
Pages
96
Series
Abstract
The aim of this study is to instruct the application of international small wind turbine standard, IEC 61400-2, in product development of small vertical axis wind turbine. The standard is created for horizontal axis wind turbines, which causes a need to adjust it a lot to make it suitable for vertical axis wind turbines. This study considers which parts of standard are applicable as written and how and why the rest of the standard has to be adjusted to make it suitable for vertical axis small wind turbine under study. This study instructs how to plan a safe wind turbine system by paying attention to stress analysis, electrical system requirements, environmental conditions and documenting all this in a standard-complying way. As well as describing mandatory wind turbine markings and requirements for manuals that is supplied with the wind turbine. This study pays particularly much attention to stress analysis of loads caused by the wind, because the changes m wind speed and direction lead to very different loads for horizontal and vertical axis rotors. That also causes the requirements for control and protection systems of horizontal and vertical axis turbines to be significantly different. Results of this study are instructions for adjusting small wind turbine standard to be used with vertical axis wind turbines in product development. In addition 1 will analyze and justify which parts of the studied vertical axis wind turbine model compiles with the standard and make suggestions for actions to make it comply with standards on additional areas, on which it currently doesn't. Requirements for small wind turbines electrical system refer to many additional standards. Every time the standard refers about electrical system requirements to other standard(s), the other standard refers to one or more additional standards. Due to schedule and scope of this study those multi-standard cases are not considered in this study. However, this study mentions which standards need to be considered in those cases. Compared to the price of small wind turbine examined in this study standardization is a long and expensive project. Therefore it has to be carefully considered if it's really worth it. The possible standardization project has to progress in terms of development of safe and effective small wind turbine. The first things to implement should be those that require least extra work besides the non-standardization related product development.Tämän tutkimuksen tavoite on tutustua kansainväliseen pientuulivoimalastandardiin, IEC 61400-2, ja luoda sen pohjalta perusteltuja toimintatapoja, joilla vaaka-akseliselle pientuulivoimalalle suunnattua pientuulivoimalastandardia voidaan soveltaa myös tuotekehitysvaiheessa olevan pystyakselisen pientuulivoimalan tuotekehityksessä. Tutkimuksessa käsitellään pientuulivoimalastandardia selvittäen sen soveltuvuutta pystyakselisen pientuulivoimalan suunnitteluun sekä miten ja miksi standardia pitää soveltaa pystyakselisen pientuulivoimalan suunnittelussa. Tutkimuksessa ohjeistetaan turvallisen toiminnan kannalta vaadittavia lujuusanalyysejä, sähköisen järjestelmän vaatimuksia, ympäristöolosuhteiden huomioimista sekä kaiken tämän dokumentoimista standardin mukaisella tavalla. Lisäksi käsitellään tuulivoimaloihin tehtävät pakolliset merkinnät sekä vaatimukset tuulivoimalan mukana toimitettaville ohjeille. Tutkimuksessa kiinnitetään erityisen paljon huomiota tuulen pystyakseliselle turbiinille aiheuttamien kuormitusten lujuusanalyyseihin, koska tuulen voimakkuuden ja suunnan muutokset vaikuttavat hyvin eri tavalla vaaka-akselisiin ja pystyakselisiin tuulivoimaloihin. Tämän takia myös pystyakselisen pientuulivoimalan ohjaus- ja suojausjärjestelmät eroavat huomattavasti vaaka-akselisten pientuulivoimaloiden vastaavista. Esitän tutkimuksen tuloksina ohjeita pientuulivoimalastandardin soveltamiseksi pystyakselisen pientuulivoimalan tuotekehitykseen. Lisäksi analysoin ja perustelen tuotekehitysvaiheessa olevan pystyakselisen pientuulivoimalan standardinmukaisuutta sekä ohjeistan tarvittavia muutoksia, jotta tuote olisi standardinmukainen eri osa-alueilla. Sähköjärjestelmän ominaisuuksien turvallisen suunnittelun osalta viitataan moniin muihin standardeihin. Aina pientuulivoimalastandardin viitatessa sähköjärjestelmän osalta toiseen standardiin, tämä toinen standardi viittaa vielä yhteen tai useampaan muuhun standardiin. Aikataulusta ja tutkimuksen laajuudesta johtuen nämä on rajattu pois tästä tutkimuksesta. Tutkimuksessa mainitaan kuitenkin, mitkä standardit liittyvät asiaan. Mahdollisen standardointiprojektin tulee edetä tuotekehityksen sekä tuotteen turvallisen ja tehokkaan toiminnan ehdoilla. Pitkä standardointiprojekti on kallis investointi suhteessa pientuulivoimaloiden hintoihin, joten standardoinnin kannattavuus on syytä punnita tarkasti. Ensin kannattaa toteuttaa tuotekehityksen ohessa pienellä työllä ja investoinneilla saavutettavat osa-alueet.Description
Supervisor
Aaltonen, KaleviThesis advisor
Räisänen, JoukoKeywords
small wind turbine, pientuulivoima, standardzation, standardoiminen, ínstruction, ohje