Tuotto ja siihen vaikuttavat tekijät

Tuulivoimalan tuottaman energian määrään vaikuttaa kaikkein eniten valitun paikan tuuliolosuhteet (tuulen nopeus, vallitseva tuulen suunta ja pyörteisyys). Tuottoon vaikuttavat myös potkurin pyyhkäisypinta-ala, ilman tiheys (riippuu lämpötilasta) sekä voimalan tekniset ominaisuudet. Tärkeä ominaisuus on tuulivoimalan toiminta-alue, joka kuvaa sitä tuulen nopeutta missä tuotanto käynnistyy (esimerkiksi 3 m/s) ja missä tuotanto täytyy lopettaa (esimerkiksi 20 m/s).

Pyyhkäisypinta-ala on usein selkeämpi vertailusuure kuin nimellis- tai maksimiteho. Tehon vertailussa pitää eri voimaloita vertailla samalla tuulennopeudella, esimerkiksi 5 m/s. Hyvä vertailuarvo on vuotuinen energiantuotto käyttökohteessa IEC 61400-121 standardin mukaisesti mitattuna, jos sellainen on ilmoitettu.

Pienellä, mökkikäyttöön tarkoitetulla voimalalla pyyhkäisypinta-ala on yleisesti 3–12 neliömetriä, jolloin potkurin siivet ovat 1–2 metriä pitkät. Omakotitalokäytössä pyyhkäisypinta-alaa on vähintään 20–30 neliömetriä eli potkurityyppisellä voimalalla siivet ovat vähintään noin 3 m pituiset.

Taulukko. Esimerkkejä eri kokoisista voimaloista ja niiden tyypillisistä tuotoista.
Lähde: Jokamiehen opas pientuulivoiman käyttöön, 2011.

Potkurin halkaisija (m)	Generaattorin koko (kW)	Vuosituotanto (kWh)
2–3	0,2–1	< 1 000
3–4	1–3	1 000–3 000
4–6	3–5	3 000–7 000
6–10	5–10	7 000–25 000

Sijainti ja tuulisuus

Tuulivoimala toimii parhaiten paikassa, jossa vallitsevassa tuulensuunnassa on paljon avointa, esteetöntä aluetta. Ympäröivä maasto, puut, rakennukset jne. vaikuttavat tuulivoiman tuottoon. Ne aiheuttavat tuuleen pyörteisyyttä, mikä heikentää tuulivoimalan tuottoa. Jopa tasainen maanpinta aiheuttaa tuuleen pyörteisyyttä, minkä vuoksi tuulivoimala sijoitetaan yleensä mastoon. Paras tuotto saadaan, kun voimalaan tuulee vapaasti joka suunnalta.

Voimalan tulee olla tarpeeksi korkealla, jotta turbulenttinen vyöhyke jää sen alapuolelle. Nyrkkisääntönä voidaan pitää sitä, että asiallinen tuotanto vaatii, että tuulivoimalan napakorkeus on vähintään noin 10 metriä puurajan yläpuolella. Avoimissa olosuhteissa (esimerkiksi ulkosaaristossa) saatetaan saavuttaa riittävä tuotanto jopa 6 metrin mastolla. Pystyakselisissa spiraalimalleissa turbulenssivaikutus on pienempi kuin vaaka-akselisissa lapamalleissa.

Mitä suurempi keskimääräinen tuulennopeus on, sitä parempi on tuulivoimalan tuotto. Tuulen nopeuden kasvaessa voimalan tuotto kasvaa eksponentiaalisesti. Jokaiselle voimalalle voidaan piirtää oma tehokäyrä, joka osoittaa tehon suhteessa tuulen nopeuteen. Tehokäyrää tulkittaessa kannattaa kiinnittää huomiota siihen, kuinka paljon tehoa voimalasta saadaan yleisimmillä tuulennopeuksilla (4–6 m/s). Tehokäyrästä on tärkeä varmistaa, että se on mitattu todellisissa olosuhteissa joko valmistajan itse tekemänä tai riippumattoman ulkopuolisen tahon varmentamana. Tehokäyrä tulisi löytyä voimalan teknisistä tiedoista. Jos myyjä ei voi toimittaa todellisia mittaustietoja, niin tehokäyrän todenmukaisuudesta ei ole mitään vakuutta.

Kuva. Esimerkki tuulivoimalan tehokäyrästä. Lähde FinnWind.

Sijoitus

Tarvitaanko erillinen masto vai sijoitetaanko voimala olemassa olevaan rakennukseen? Erillinen masto vaatii noin aarin (10 m x 10 m) tilan ja sen lisäksi tilaa maston nostamiselle ja laskemiselle. Paikalle on myös päästävä ajoneuvolla. Maston tyyppi ja korkeus sekä tuulivoimalan paino vaikuttavat tarvittavaan perustukseen ja mahdollisten harusvaijereiden vaatimaan tilaan. Maston täytyy aina olla huojumaton ja stabiili.

Rakennukseen asennettaessa on huomioitava, että generaattori aiheuttaa aina jonkinlaista resonanssia ja äänihaittaa. Potkurimallisissa voimaloissa myös rakennukseen asennettuna vaaditaan masto, sillä rakennus itsessään aiheuttaa tuotantoa haittaavaa turbulenssia. Paras sijoitus on rakennuksen kulmalla, jossa tuulee yleisimmin. Kattorakenteiden kestävyys ja kantokyky sekä kiinnitysmahdollisuudet on selvitettävä tarkoin etukäteen.

On myös varmistettava, että tuulivoimalan siivistä mahdollisesti irtoava jää ei aiheuta vaaraa ihmisille tai omaisuudelle. Sijoituksessa on myös hyvä huomioida, ettei voimala ole niin lähellä asuinkiinteistöä, että pyörivän roottorin varjo lankeaa ikkunoihin, sillä tämä voi aiheuttaa häiritsevää välkettä.

Tuulisuuden selvittäminen

Tuulisuutta on hankala arvioida vain aistimalla. Karkeaa arvioita voi tehdä sijainnin perusteella; ollaanko meren tai järven rannalla, mäen päällä, avoimessa tai metsäisessä maastossa. Suomen Tuuliatlaksessa on tuulisuustietoja 50–400 metrin korkeuksilta eli pientuulivoimalaa ajatellen liian korkealta.

Yksinkertaisin ja luotettavin tapa mitata kohteen tuulisuus on asentaa oma tuulimittari ja mitata itse tuuliolosuhteita aiotulta korkeudelta ja sijoituspaikalta.  Mittaus on toteutettava riittävän pitkältä ajalta (6–12 kk). Tuulimittarin voi joko ostaa itselleen tai vuokrata. Mittauksia varten tarvitaan usein myös masto, joka voidaan vuokrata mittalaitteita myyviltä yrityksiltä. Tuulimittareita on erilaisia, ja ne maksavat sadasta muutamaan sataan euroa.