Tuulivoiman hyödyntämisen ympäristövaikutukset
Christensen, Jesse (2020)
Christensen, Jesse
2020
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Degree Programme in Computing and Electrical Engineering, BSc (Tech)
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2020-05-11
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005185433
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202005185433
Tiivistelmä
Tuulivoima mielletään usein käytännössä päästöttömäksi sähköntuotantomuodoksi. Voimala ei käyttövaiheensa aikana tuotakaan juuri yhtään kasvihuonekaasupäästöjä, mutta muissa elinkaaren vaiheissa, etenkin rakentamisvaiheessa, päästöjä sen sijaan syntyy. Kasvihuonepäästöjen lisäksi tuulivoiman hyödyntämiseen liittyy myös muitakin ympäristövaikutuksia. Työn tarkoituksena onkin luoda kattava yleiskuva tärkeimmistä ympäristövaikutuksista sekä pohtia niiden merkitystä. Lisäksi tuulivoiman hiilijalanjälkeä vertaillaan muihin sähköntuotantomuotoihin.
Työssä arvioitavat ympäristövaikutukset ovat elinkaaren aikaiset päästöt, harvinaisten maametallien käytön haitat, tuulivoiman vaikutukset eläimiin sekä erikseen meluvaikutusten tarkastelu ihmisille kohdistuvan haitan kannalta. Lisäksi esitellään tuotteiden tai palveluiden ympäristövaikutusten arviointiin käytettävän elinkaariarvioinnin perusperiaatteet.
Työ osoittaa, että tuulivoiman hiilijalanjälki on hyvin pieni verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin ja jopa muihin uusiutuviin tuotantomuotoihin. Offshore-voimaloiden hiilijalanjälki on hieman onshore-voimaloita suurempi, mutta silti pienempi kuin esimerkiksi vesivoimalla ja aurinkovoimalla. Tuulivoiman lisäämisen hyödyt päästöjen vähentämisessä ovat suurimmat silloin, kun tuulivoiman lisääminen korvaa fossiilisilla polttoaineilla tuotettua energiaa. Ajasta riippuvaisena tuotantona tuulivoiman lisääminen kuitenkin kasvattaa myös säätösähkön ja energian varastoinnin tarvetta, jolla on oma päästövaikutuksensa.
Suoravetoisten tuulivoimaloiden generaattoreissa tarvittavien harvinaisten maametallien käyttöön liittyy ympäristöriskejä. Huolimattomuus harvinaisten maametallien tuotannossa voi johtaa myrkyllisten yhdisteiden vapautumisen maaperään sekä haitallisiin pienhiukkaspäästöihin. Harvinaisia maametalleja tuotetaan Kiinassa käytännössä monopolituotantona, ja kaivostoiminnan vastuullisuus on ollut kansainvälisenä huolenaiheena. Ympäristövaikutusten minimointiin on viime vuosina onneksi herätty Kiinan viranomaisten keskuudessa, mutta monia kaivosalueita on turmeltunut huolimattoman louhinnan seurauksena.
Tuulivoimalat aiheuttavat joitakin vaikutuksia tuotantoalueen eläimistöön, lähinnä lintuihin ja lepakoihin. Suurimmat vaikutukset ovat lapoihin törmäämisen aiheuttamat kuolemat sekä elinympäristön muuttuminen. Työssä kuitenkin todettiin, että tuulivoimaloihin yhdistettävät lintujen ja lepakoiden kuolemat ovat hyvin pieni osa kokonaiskuolleisuudesta ja määrältään huomattavasti pienemmät kuin esimerkiksi fossiilisia polttoaineita hyödyntävien voimalaitosten aiheuttamat kuolemat. Lisäksi offshore-voimalat voivat muuttaa vedenalaisten ekosysteemien rakennetta sekä rakennusvaiheessa aiheuttaa meluhaittoja merinisäkkäille.
Edellä mainittujen vaikutusten lisäksi tuulivoimaloiden toiminta tuottaa laajakaistaista ääntä, josta kuultavan äänen taajuusalueilla olevalla melulla on joitakin häiritsevyysvaikutuksia lähialueen asukkaisiin. Työssä osoittautui, että pieni osa tuotantoalueiden lähiasukkaista kokevat tuulivoimaloiden melun häiritseväksi etenkin ulkotiloissa. Tuulivoimaloiden sijoittamisessa onkin syytä huomioida meluvaikutukset läheisillä asutusalueilla, ja melun äänenvoimakkuudesta onkin valtioneuvoston toimesta säädetty laskennalliset ohjearvot, joita ei tule ylittää. Työssä todetaan myös, että luotettavan tutkimustiedon perusteella voidaan sanoa, että tuulivoimaloiden tuottama infraääni ei aiheuta ihmisten kokemia terveysvaikutuksia, vaan koetut oireet liittyvät suurella todennäköisyydellä nocebo-vaikutuksiin eli psykologisiin syihin.
Työssä arvioitavat ympäristövaikutukset ovat elinkaaren aikaiset päästöt, harvinaisten maametallien käytön haitat, tuulivoiman vaikutukset eläimiin sekä erikseen meluvaikutusten tarkastelu ihmisille kohdistuvan haitan kannalta. Lisäksi esitellään tuotteiden tai palveluiden ympäristövaikutusten arviointiin käytettävän elinkaariarvioinnin perusperiaatteet.
Työ osoittaa, että tuulivoiman hiilijalanjälki on hyvin pieni verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin ja jopa muihin uusiutuviin tuotantomuotoihin. Offshore-voimaloiden hiilijalanjälki on hieman onshore-voimaloita suurempi, mutta silti pienempi kuin esimerkiksi vesivoimalla ja aurinkovoimalla. Tuulivoiman lisäämisen hyödyt päästöjen vähentämisessä ovat suurimmat silloin, kun tuulivoiman lisääminen korvaa fossiilisilla polttoaineilla tuotettua energiaa. Ajasta riippuvaisena tuotantona tuulivoiman lisääminen kuitenkin kasvattaa myös säätösähkön ja energian varastoinnin tarvetta, jolla on oma päästövaikutuksensa.
Suoravetoisten tuulivoimaloiden generaattoreissa tarvittavien harvinaisten maametallien käyttöön liittyy ympäristöriskejä. Huolimattomuus harvinaisten maametallien tuotannossa voi johtaa myrkyllisten yhdisteiden vapautumisen maaperään sekä haitallisiin pienhiukkaspäästöihin. Harvinaisia maametalleja tuotetaan Kiinassa käytännössä monopolituotantona, ja kaivostoiminnan vastuullisuus on ollut kansainvälisenä huolenaiheena. Ympäristövaikutusten minimointiin on viime vuosina onneksi herätty Kiinan viranomaisten keskuudessa, mutta monia kaivosalueita on turmeltunut huolimattoman louhinnan seurauksena.
Tuulivoimalat aiheuttavat joitakin vaikutuksia tuotantoalueen eläimistöön, lähinnä lintuihin ja lepakoihin. Suurimmat vaikutukset ovat lapoihin törmäämisen aiheuttamat kuolemat sekä elinympäristön muuttuminen. Työssä kuitenkin todettiin, että tuulivoimaloihin yhdistettävät lintujen ja lepakoiden kuolemat ovat hyvin pieni osa kokonaiskuolleisuudesta ja määrältään huomattavasti pienemmät kuin esimerkiksi fossiilisia polttoaineita hyödyntävien voimalaitosten aiheuttamat kuolemat. Lisäksi offshore-voimalat voivat muuttaa vedenalaisten ekosysteemien rakennetta sekä rakennusvaiheessa aiheuttaa meluhaittoja merinisäkkäille.
Edellä mainittujen vaikutusten lisäksi tuulivoimaloiden toiminta tuottaa laajakaistaista ääntä, josta kuultavan äänen taajuusalueilla olevalla melulla on joitakin häiritsevyysvaikutuksia lähialueen asukkaisiin. Työssä osoittautui, että pieni osa tuotantoalueiden lähiasukkaista kokevat tuulivoimaloiden melun häiritseväksi etenkin ulkotiloissa. Tuulivoimaloiden sijoittamisessa onkin syytä huomioida meluvaikutukset läheisillä asutusalueilla, ja melun äänenvoimakkuudesta onkin valtioneuvoston toimesta säädetty laskennalliset ohjearvot, joita ei tule ylittää. Työssä todetaan myös, että luotettavan tutkimustiedon perusteella voidaan sanoa, että tuulivoimaloiden tuottama infraääni ei aiheuta ihmisten kokemia terveysvaikutuksia, vaan koetut oireet liittyvät suurella todennäköisyydellä nocebo-vaikutuksiin eli psykologisiin syihin.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8798]