Salaojakastelu tuulivoimalla

Vedenpumppaamisen historiasta tunnetaan paljon tuulivoimalla toimineita laitteita, mutta menetelmä on viime aikoina ollut aliarvostettu. Salaojakastelu on maan altakastelumenetelmä, jota on tutkittu runsaasti säätösalaojituksen yleistyttyä. Menetelmällä voidaan nostaa satotasoa, tasata sadon laatua sekä parantaa pellon ravinnetaloutta ja vähentää ravinteiden huuhtoutumista. Salaojakastelu ostoenergialla on kustannustehokasta vain juures- ja perunaviljelyksillä – ei viljan viljelyssä. Juuri salaojakastelu on hyvä sovelluskohde kiireettömään vedenpumppaamiseen tuulivoimalla.

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää liikuteltava pientuulivoimala, jonka käyttö on taloudellisesti kannattavaa. Kehitetyn Savonius-roottoriin perustuvan prototyypin odotettavissa olevat vedentuottomäärät selvitettiin mittauksilla, joissa mitattiin veden tuottoa tuulen nopeuden suhteen ja yhdistettiin tuottotulokset eri tuulen nopeuksien esiintymistodennäköisyyksiin eri puolella Suomea. Laitetta ei saatu toimimaan odotetulla teholla.

Menetelmän menestyksekäs soveltaminen käytäntöön asettaa reunaehtoja. Pellon kaltevuuden on oltava alle 1-2 % ja maan on oltava hiekka- tai hietamaata. Hieno hieta on salaojakastelulle ihanteellinen maalaji. Maan vettä läpäisemättömän kerroksen tulee olla 3-8 m:n syvyydessä. Ojavälin on oltava maalajista riippuen luokkaa 10-15 m. Tuulen paikallisen keskiarvon on oltava yli 4 m/s ja kasteluvettä on oltava saatavana alle 8 m:n nostokorkeudella.

Tutkimuksessa yritettiin selvittää, mikä aiheuttaa kehitetyn prototyypin alhaisen hyötysuhteen muihin tutkimuksiin verrattuna. Roottori käyttäytyy kierrosnopeuden suhteen kuten odotettu, eli roottorin vääntömomentti kasvaa, kun pumppu säädetään raskaammalle, eikä pumpun iskutilavuuden säätö siksi ratkaisevasti vaikuta pumppaustehoon. Pumpun kitkat eivät nouse pumppausnopeuden kasvaessa niin paljoa, että alhainen tehokkuus selittyisi sillä. Ongelma saattaa johtua Savonius-roottorin virtausteknisestä muotoilusta.

Salaojakasteluun rakennettava sähköpumppaamo maksaa 8 ha:n lohkolle 7.100 eur. Pumppaamon ja sähkönkulutuksen hehtaarikustannus on 15 vuoden poistoilla 140 eur /ha/v. Tässä kehitetyn 1030 eur tuuliroottorin korollinen vuosikustannus on 112 eur /v. Tuulisuudesta ja veden nostokorkeudesta riippuen hehtaarikustannukseksi muodostuu noin 30-70 eur /ha/v. Tuulivoima-salaojakastelu on kannattavaa jopa viljanviljelyssä joillain kasteluveden nostokorkeuksilla.

Perunaviljelmillä menetelmä on sähkömoottorilla tapahtuvaa pumppaamista edullisempaa kaikilla kasteluveden imukorkeuksilla. Projekti jatkuu tämän tutkielman jälkeen roottorilaitteen tuotekehitysprojektina ainakin vuoden 2003 maaliskuulle. Tutkimusta ovat rahoittaneet Salaojituksen tutkimusyhdistys ry. sekä PrizzTech Oy:n koordinoimassa hankkeessa KWH, Uponor, Ulvilan kunta ja Kolmeks Oy.