Tuotantoa on helpointa lisätä poistamalla hukka

Tuulivoimaloiden omistajille ja operoijille tärkeintä on voimaloiden tuottama energiamäärä. Sitä budjetoidaan ja sen varaan lasketaan odotuksia, se on liiketoiminnan keskeinen elementti. Tuotannon määrään vaikuttaa moni asia, usein eniten tuuliolosuhde. Se on luonnollisesti asia, johon vaikuttamismahdollisuudet ovat rajalliset, mutta tuotantomäärään vaikuttaa myös moni sellainen asia, joihin voi vaikuttaa. Tuotannossa hukkaa aiheuttavat tekijät on ensin tunnistettava ja analysoitava, jotta niiden taustalla olevia juurisyitä päästään poistamaan, ja tässä avuksi voi olla Carelin Production Performance Analysis.

Tuulivoimatuotanto - Julkaistu: 6.4.2020 - Teksti: Jaakko Ala-Reinikka Carelin Oy Kuvat: Riikka Vaahtera, Creative Crue

Voimalatoimittajasta riippumatonta seurantaa omistajan näkökulmasta

Nykyaikaiset tuulivoimalat on varustettu kymmenillä erilaisilla antureilla ja voimaloista on saatavilla SCADA:n kautta valtavasti mittausdataa lähes reaaliaikaisesti tai isompia purskeina määrävälein. Voimaloiden omistajilla ja operoijilla on siis jo riittävästi dataa, mutta sen analysointi ja hyödyntäminen ei ole itsestään selvää. Carelin on kehittänyt oman Production Performance Analysis -palvelun, jonka avulla valtavasta tietomäärästä saadaan enemmän irti – ja sen myötä voimaloista enemmän tuotettuja kilowattitunteja.  Palvelun käyttöönottamiseksi ei tarvita erillisiä anturointeja tai laiteinvestointeja, vaan pääsy SCADA-järjestelmän keräämiin tietoihin riittää. Käytännössä palvelua käyttävä voimaloiden operoija saa analyysit erillisen käyttöliittymän kautta tai esimerkiksi kerran kuukaudessa tuotettavina visualisointeina.

Omistajat ovat tyypillisesti sopineet voimalatoimittajan kanssa jonkinlaisesta turvasta tuotantokapasiteetin suorituskykyyn liittyen. Tällainen sopimus turvaa tietyn teknisen suorituskykytason esimerkiksi tehokäyrään liittyen. Omistajan tai operoijan kannalta ei ole välttämättä optimaalisin tilanne, jos sopimuksen mukaisen käytettävyystakuun todentamisen suorittaa yksin voimalatoimittaja. Toisaalta tyypillisesti sovitut takuut eivät tuo turvaa esimerkiksi jäätävästä olosuhteesta aiheutuvalle tuotannonmenetykselle. Ilman säännöllistä seurantaa omistajan on siten hankala muodostaa kattava käsitys siitä, onko voimalan suorituskyky luvatun tehokäyrän mukainen.

Tyypillisesti hukka pystytään tunnistamaan tarkastelemalla seuraavia kokonaisuuksia visuaaleista:

  • Tuotantojakauma
  • Tuotannonmenetysjakauma
  • Voimalan suoriutuminen tehokäyrällä
  • Jäätämisen aiheuttama tuotannonmenetysjakauma
  • Turbulenttisuusindeksitarkastelut
  • Tuuliruusutarkastelut
  • Yksittäisten tuotannonmenetystä aiheuttaneiden tapahtumien määritys ja järjestäminen suuruusjärjestykseen
  • Datakatkosten paikallistaminen ja määrän tunnistaminen
  • Erilaisten voimaloiden suorituskykyvertailu
  • Tehtyjen parannustoimenpiteiden onnistuminen
  • Erikoistilanteiden tarkempi analysointi

Tuotannonmenetysanalyysit

Voimala voi pysähtyä monesta syystä ja - pysähdyksen aiheuttajasta riippuen - tuotannon menetys on joko omistajan tai voimalatoimittajan vastuulla. Dataa analysoimalla on mahdollista todentaa tuotannonnonmenetysten syy voimalatoimittajasta riippumattomasti. Tämä lisää omistajan valveutuneisuutta ja varmistaa, että tuotannonmenetyksistä mahdollisesti aiheutuvat kompensaatiot ovat sopimuksenmukaiset.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuva 1. Tuotantofleetin yksittäiset tuotannonmenetystapaukset suuruusjärjestyksessä tietyllä seurantajaksolla.

Suorituskyvyn todentaminen tehokäyristä

Tehokäyrien tarkastelu ei välttämättä ole voimalatoimittajan näkökulmasta oleellisin asia seurata säännöllisesti, mutta omistajalle koneen alisuoriutuminen aiheuttaa välittömästi tuotannonmenetyksiä. Alisuoriutuminen tällä osa-alueella ei näy käytettävyysperusteisessa seurannassa, vaikka se voi vuositasolla aiheuttaa jopa yli 10 prosentin tuotannonmenetyksen optimaaliseen vuosituotantoon nähden. Carelin Production Performance Analysis visualisoi tehokäyrät tietyllä seurantajaksolla ja määrittää voimalan yli- tai alisuoriutumisen megawattitunteina ja euroina.

 

Kuva 2. Esimerkkivoimalan suoriutuminen tehokäyrällä. Ympyrät kuvaavat yksittäisiä aikaleimoja, jotka piirtyvät tuulennopeuden ja tehon määrittämään kohtaan.

Jäätämisen aiheuttama tuotannonmenetys

Jäätävä olosuhde aiheuttaa tuotannonmenetyksiä erityisesti pohjoisessa. Jäätäminen voi pienentää vuosituotantoa joitakin prosentteja tai jopa kymmeniä prosentteja voimalasta ja sijainnista riippuen. Jäätämisen estämiseen on useita keinoja, mutta niiden taloudellinen järkevyys riippuu merkittävästi jäätämisen aiheuttaman tuotannonmenetyksen määrästä. Palvelun avulla voidaan selvittää miten paljon jäätäminen aiheuttaa tuotannonmenetystä, jonka jälkeen päätöksenteko siihen liittyviin investointeihin liittyen on helpompaa.

 

Kuva 3. Esimerkkivoimalan tuotannonmenetystarkastelu. Jäätämisen vaikutus on esitetty sinisellä. ”Performance loss” kuvaa voimalan alisuoriutumista tehokäyrään verrattuna eli tapauksia, joissa teho on jäänyt alle valmistajan ilmoittaman tehokäyrän tietyllä tuulennopeudella esimerkiksi vikaantumisen vuoksi. ”Performance gain” kuvaa voimalan ylisuoriutumista tehokäyrällä eli se on tuottanut tietyllä tuulennopeudella enemmän sähköä kuin valmistajan ilmoittaman tehokäyrän mukaan olisi pitänyt.

Tuotantokapasiteetin eri osien vertailu

Samalla tuulivoimaomistajalla tai operaattorilla saattaa olla tietyllä alueella eri voimalavalmistajien voimaloita tai saman voimalatoimittajan eri sukupolvien koneita. Carelin Production Performance Analysis toimii hyvänä työkaluna, kun halutaan vertailla eri voimaloiden tai puistojen suorituskykyä tai esimerkiksi jäätämisen aiheuttamaa tuotannonmenetystä. Palvelun avulla voidaan helposti myös vertailla miten hyvin esimerkiksi jäätämisen pienentämiseksi tai suorituskyvyn parantamiseksi tehdyt toimenpiteet ovat onnistuneet.

Mainoskuva