Perinteisesti tuulivoima työllistää paljon niissä maissa, missä sitä myös rakennetaan paljon. Kotimarkkina auttaa teollisuusyrityksiä, kuten komponenttivalmistajia, pääsemään vauhtiin ja toisaalta myös luo tarvetta ja ideoita innovaatioille. Vaikka Suomessa teollinen tuulivoimarakentaminen lähti vahvalle nousu-uralle vasta vuonna 2012, on meillä ollut vuosikymmenien ajan valtavasti tuulivoimakomponentteja valmistavia yrityksiä. Tarinat juontuvat yllättävän kauas, ja onkin vaatinut paljon visionäärisyyttä nähdä tuleva kehitys ja markkinat uusia tuotteita innovoidessa. Tuulivoimaloiden lapalämmitysjärjestelmiin erikoistunut Wicetec Oy houkuttelee kertomaan yhden näistä tarinoista.
Perinteisesti tuulivoima työllistää paljon niissä maissa, missä sitä myös rakennetaan paljon. Kotimarkkina auttaa teollisuusyrityksiä, kuten komponenttivalmistajia, pääsemään vauhtiin ja toisaalta myös luo tarvetta ja ideoita innovaatioille. Vaikka Suomessa teollinen tuulivoimarakentaminen lähti vahvalle nousu-uralle vasta vuonna 2012, on meillä ollut vuosikymmenien ajan valtavasti tuulivoimakomponentteja valmistavia yrityksiä. Tarinat juontuvat yllättävän kauas, ja onkin vaatinut paljon visionäärisyyttä nähdä tuleva kehitys ja markkinat uusia tuotteita innovoidessa. Tuulivoimaloiden lapalämmitysjärjestelmiin erikoistunut Wicetec Oy houkuttelee kertomaan yhden näistä tarinoista.
Kemijoki Oy ja 2014 perustettu tuulivoimaloiden lapalämmitysjärjestelmiä valmistava suomalainen yritys: vaatii taustatietoja hoksata, mitä yhteistä niillä on. Ja yhteistähän on paljon, nimittäin nuoren yrityksen toiminnan keskiössä oleva tuote, tuulivoimaloiden lapalämmitysjärjestelmä, jota on myyty eripuolille maailmaa. Ehkä on parasta lähteä liikkeelle aivan alusta.
Toinen kerta toden sanoo
VTT:llä työuransa tehnyt ja suurella sydämellä tuulivoimaan suhtautunut Esa Peltola mietiskeli jo 1980-luvulla, että tuulivoimaloiden lapoihin kertyvä jää on jotenkin ratkaistava, jos tuulivoimaa halutaan rakentaa laajamittaisesti pohjoisilla alueilla. Kun uusiutuvan energian tutkimushanke NEMO alkoi 1980-luvun lopulla, löytyi kanava, missä tutkia ja kehittää tuulivoimaloiden lapoihin kertyvää jäätä ja sen estämistä. Ensimmäinen pilotti tehtiin pienellä, kokoluokaltaan sylissä kannettavalla voimalalla jo vuonna 1991. Tutkimuksen aiheena oli jään kertyminen lapoihin. Pari vuotta myöhemmin pilotointia tehtiin jo astetta isommalla voimalalla, jonka roottorin halkaisija oli 25 metriä ja lavoissa ensimmäinen lämmitysjärjestelmä. Muutamia muitakin tutkimuskohteita oli, joissa testattiin erilaisia versioita parhaan teknologisen ratkaisun löytämiseksi. Vuonna 1998-99 valmistui ensimmäinen teollisen kokoluokan pilottihanke Olostunturille. Nämä voimalat jäänestojärjestelmineen ovat edelleen toiminnassa, mikä on niissä olosuhteissa loistava saavutus.
VTT on tutkimuslaitos, jossa kehitetyt sovellukset pyritään siirtämään yritysten kaupallistettavaksi. Ensimmäisen kerran tuulivoimaloiden lapalämmitysjärjestelmän kaupallisti Kemijoki Arctic Technology Oy, Kemijoki Oy:n tytäryhtiö, jolle VTT lisensioi lapalämmitysjärjestelmän. Kemijoki Arctic Technology kehitti järjestelmää jään estoon viittaavalla tuotenimellä ”JE System” silloisen voimalavalmistaja Bonuksen kanssa. Vuosituhannen vaihteessa asiakkaana olleen Bonuksen mielenkiinto kuitenkin suuntautui pois kylmien alueiden tuulivoimahankkeista, ja vuosituhannen vaihteessa lapalämmitysjärjestelmien lupaavalta vaikuttanut tulevaisuus suli kuin jää lavan pinnalta. Lapalämmitysjärjestelmään liittynyt omistus palasi VTT:lle.
Kymmenisen vuotta myöhemmin tarinan kulkuun liittyi mukaan Skellefteå Kraft. Yritys oli seurannut tarkoin kahta Bonuksen voimalaa Ruotsissa ja Suomessa toteutettuja projekteja, joihin oli vuosituhannen vaihteessa asennettu Suomessa kehitetty, tuolloin Kemijoki Arctic Technologies Oy:n myymä lapalämmitysjärjestelmä. Skellefteå Kraft oli vakuuttunut teknologian toimivuudesta ja tarpeellisuudesta pohjoisissa olosuhteissa. Yritys hieroi voimalakauppoja tuolloin voimissaan olleen suomalaisen tuulivoimavalmistajan WinWindin kanssa. Yhtenä ehtona kaupoille oli, että voimaloihin saadaan sama lapalämmitysjärjestelmä kuin vuosikymmen sitten rakennetuissa Bonuksen voimaloissa oli. WinWindin kanssa toteutettiin Uljabuodan hanke, 10 kappaletta Winwindin 3 MW laitoksia. Sen jälkeen Skellefteå Kraft siirtyi Nordexin talliin.
Nordexilla oli tämän vuosikymmenen alussa Ruotsissa lapalämmitysten testikampanja. Neljästä voimalasta yksi oli ilman lapalämmitystä, yksi sai lapoihinsa VTT:n teknologisen ratkaisun ja kaksi muuta kilpailijoiden lämmitysratkaisut. Suomalainen teknologia antoi testissä parhaat tulokset. Skellefteå Kraft toteutti Nordexin kanssa kolme projektia, yhteensä 74 voimalaa. Sen jälkeen Skellefteå Kraft kiinnostui Dongfangin voimaloista ja jo totutun kaavan mukaan vei yritykseen tuomisina hyvät kokemuksensa Suomessa kehitetyn lapalämmitysjärjestelmän erinomaisuudesta.
Sana VTT:llä kehitetystä lapalämmitysjärjestelmästä siis kiiri useampaan suuntaan, ja muutamat tuulivoimatuottajatkin alkoivat jo nähdä lapoihin kertyvän jään suuren merkityksen tuotannolle. Aika oli kypsä toisen kerran kaupallistaa teknologia VTT:n ulkopuolelle. Sanoja wind, ice ja technology pyörittelemällä syntyi nimi Wicetec. Yritys perustettiin virallisesti vuonna 2014.
Tietoisuus jään vaikutuksista leviää
Wicetecillä oli siis jo syntyessään pitkä historia ja jalka monen oven välissä. ”Meillä on ollut alusta asti yhteydet lähes kaikkiin voimalavalmistajiin ja laajasti myös tuulipuistohankkeiden kehittäjiin ja voimaloiden omistajiin”, kertoo VTT:ltä Wiceteciin samaa matkaa teknologian kanssa siirtynyt Petteri Antikainen.
Jäätäviä olosuhteita on kaikilla pohjoisilla alueilla. Lisäksi jäätäviä olosuhteita on kaikkialla maailmassa, missä vain on alueen olosuhteisiin nähden riittävän suuria korkeuseroja. Esimerkiksi Lapin tunturit ovat vain joitakin satoja metrejä ympäröivää maastoa ylempänä, mutta jäätämistä on paljon. Talvella pilvet ovat matalalla, ja kun pilven alijäähtyneet pisarat törmäävät rakenteisiin, syntyy jäätä. Alueilla, joissa jäätämistä esiintyy, on paikkakohtaista vaihtelua sekä jäätävien olosuhteiden määrän että mahdollisesti syntyvän jään laadun suhteen.
”Tietoisuus jäätämisestä ja sen aiheuttamista tuotantotappioista on juurtunut toimijoiden mieliin viime vuosien aikana – onneksi. Talvikuukausina on kesään verrattuna tuplatuotanto. Talvella energian hinta on myös korkealla, joten se on parasta aikaa tuulivoimatuotannolle. Teknologiallamme voimme estää 90 prosenttia jäätappioista. Aihetta on käsitelty paljon kongresseissa ja seminaareissa. Vielä kaksi vuotta sitten Hampurin messuilla kommentit meidän ständillä olivat pitkälti luokkaa ”miten niin muka jäätä ja mitä väliä, vaikka olisikin”, mutta viimeisimmillä messuilla asiakkaat tulivat aidosti hakemaan ratkaisuita havaitsemiinsa ongelmiin. Perusasiat alkavat olla hyvin hallussa, eikä päätä haluta haudata hankeen asian suhteen. Meille tulee nyt kyselyitä enemmän kuin koskaan ennen”, sanoo Petteri Antikainen.
Lapojen pintoihin ja tuulivoimalan muihin rakenteisiin kertyvä jää voi aiheuttaa turvallisuusriskin alueella liikkuville, mutta ennen kaikkea merkittäviä tuotannonmenetyksiä jo ennen turvallisuusriskiäkin. Lisäksi epätasapaino lapojen välillä voi aiheuttaa tarpeetonta kulumista ja rasitusta voimalan rakenteille. Tietyissä kohteissa voimalan pitää olla pysähdyksissä, mikäli lavoissa on jäätä. Tuulivoimalan kunnossa pysymisen osalta liike on lääkettä siinä missä ihmisellekin eli pitkät seisokit aiheuttavat helposti monenlaista vauriota esimerkiksi voimansiirron laakereille ja hammaspinnoille. Siksi lämmitysjärjestelmä voi säästää voimalaa monenlaiselta harmilta.
”Hihavakio on, että jos tuotantotappio vuositasolla olisi jäätymisen vuoksi 2-3 prosenttia, kannattaa satsata lapalämmitysjärjestelmään. Me emme myy vain lapalämmitysjärjestelmiä vaan myös tuulivoimalan pitkää ikää ja sähkön toimitusvarmuutta. Sähkömarkkinamallista riippuen toimitusvarmuus voi olla erittäin merkittävä asia. Myös rahoittaja saattaa osoittaa painetta lämmitysjärjestelmän asentamiselle”, Antikainen kertoo.
Itse järjestelmä ei ole sähkösyöppö, vaikka lämmitys tapahtuukin yläilmoissa tuulen puhaltaessa. ”Meidän jäänestojärjestelmän tehon maksimi on suuruusluokkaa 100 kW voimalan koosta riippuen. Keskimääräinen lämmitysteho on lämmitysajanjakson aikana noin puolet maksimitehosta”, kertoo Antikainen Wicetecin järjestelmästä.
Entistä pidemmät lavat ovat Wicetecille etu
IPS viittaa yleisesti sanoihin ice prevention system, jäänestojärjestelmä. Wicetec kutsuu omaa järjestelmäänsä lyhenteellä WIPS erottuakseen kilpailijoidensa järjestelmistä. Materiaalit, komponentit ja ohjausjärjestelmä ovat kehittyneet vuosikymmenien kuluessa, mutta WIPS:in keskeinen idea on edelleen sama kuin Kemijoki Oy:n aikoihin: lavan ulkopinnalla on johtoreunan yli kulkeva hyvin ohut lämpöä johtava hiilikuitumatto noin kahdella kolmanneksella lavan pituudesta. Lämmitys on kohdennettu sinne, missä jäätymisen todennäköisyys on suurin. Matto on niin ohut, että sitä ei erota lavan pintamateriaalien peittäessä sen. Itse asiassa lämmitysmatto on ohuempi kuin lavan valmistuksessa sallitut vaihteluvälit. Lämmitysjärjestelmästä tulee lapaa kohden lisäpainoa vain parisen sataa kiloa, joka on kymmenen tonnin lavassa mitätön lisäys.
Itse lämmityselementin, ohjaussoftan ja jääntunnistuksen lisäksi Wicetec toimittaa ohjauskeskukset, jotka sijoittuvat lapojen tyveen, voimalan napaan ja naselliin. Wicetecin erikoistuneen osaamisen ytimessä ovat tehokkaat ja luotettavat liitoselementit, joilla sähkö saadaan johtumaan kaapelista lavan pinnalla olevaan litteään lämmityselementtiin.
Wicetecin järjestelmä voidaan jälkiasentaa jo käytössä oleviin voimaloihin, mutta ennen lapojen pintakäsittelyä ja voimalan pystytystä tehtävät asennukset ovat huomattavasti kustannustehokkaampia. Jälkiasennuksilla voidaan kuitenkin pelastaa tilanne, joka on jo syntynyt ja hankalaksi todettu. Näin tehtiin esimerkiksi Kanadassa, missä vuonna 2016 kaksi voimalaa sai koemielessä Wicetecin lämmitysjärjestelmät – ja vuotta myöhemmin jälkiasennuksia tehtiin kymmenen lisää. Tänä vuonna toteutetaan seuraavat 15 kappaletta. Wicetecin järjestelmiä on käytössä myös Blaikenilla Ruotsissa ja Venäjän ensimmäisessä kaupallisessa tuulivoimahankkeessa Uljanovskissa. Wicetec on tehnyt pilottihankkeita Gamesan ja Envisionin kanssa. Nordex käyttää teknologiaa lisenssointisopimuksella, ja teknologia on sen perusteella käytössä yli 300 voimalassa ympäri maailmaa.
Wicetecin järjestelmien komponentit valmistetaan pääosin suomalaisten yritysten kanssa yhteistyössä. Iso osa laitteistoa ovat sähkökeskukset, joiden kokoonpanoon on Suomessa paljon alihankintaa tarjolla. Kohdemaissa Wicetecillä on koulutettu yhteistyökumppani huoltoja ja asennuksia varten.
”Meille lapojen pituuden kasvu on etu. Mitä pidemmät lavat, sen perustellumpi on pinnassa oleva lämmitysjärjestelmä. Vaikka lapojen pituudet kasvavat, meidän järjestelmän kustannukset eivät nouse samassa suhteessa. Voimaloiden tuotantojen kasvaessa järjestelmän kustannus tuotettua megawattituntia kohden on alati halvempi – ja tuotannon menetyksestä aiheutuvat kustannukset aiempaa suuremmat. Nyt kun loppukäyttäjät yhä useammin tiedostavat jäätymisen merkityksen, on meidän näkökulmasta tulevaisuus lupaava”, sanoo Antikainen tyytyväisenä.
Mutta miten lapojen lämmitysjärjestelmiä myyvässä yrityksessä ajatellaan ilmastonmuutoksen myötä lämpenevistä talvista? ”Jaa-a, jos ilmastonmuutos etenee ja meillä sen takia loppuu bisnes, taitaa se olla maailman murheista pienimmästä päästä. Ilmastonmuutoksen seuraukset ovat myös ennakoimattomia. Jossakin jäätäminen vähenee ja jossakin lisääntyy”, pohtii Antikainen.