Tuulivoimalan kierrättämisen elinkaari- ja kustannusvaikutus
Ahtonen, Mikael (2024)
Ahtonen, Mikael
2024
Ympäristö- ja energiatekniikan DI-ohjelma - Programme in Environmental and Energy Engineering
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2024-05-16
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404193924
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202404193924
Tiivistelmä
2010-luvulla tuulivoimarakentaminen Suomessa kasvoi räjähdysmäisesti. Kasvun katalysaattorina toimi vuonna 2011 voimaantullut syöttötariffijärjestelmä, jossa tuulivoimayhtiöitä tuettiin maksamalla tavoitehinnan ja sähkön markkinahinnan erotuksen määrä markkinatukea. Järjestelmään ei olla hyväksytty uusia tuulivoimaloita 1.11.2017 jälkeen. Vuodesta 2018 eteenpäin tuulivoimaa on rakennettu markkinaehtoisesti ilman tukia. Koska 2010–luvun aikana on rakennettu noin 750 uutta tuulivoimalaa Suomessa ja tuulivoimalan keskimääräisen käyttöiän ollessa noin 20–25 vuotta, on 2030–luvun aikana ja jälkeen tulossa Suomeen merkittävä purku- ja kierrätystaakka tuulivoimaloista.
Tämän työn tavoitteena oli selvittää minkälaisia ympäristö- ja kustannusvaikutuksia koituu tuulivoimalan kierrättämisestä. Lisäksi työssä selvitettiin tuulivoima-alan valmistautumista tulevaan purku- ja kierrätystaakkaan. Työssä tutustuttiin tuulivoimalan rakenteeseen, komponenttien materiaaleihin sekä niiden kierrätettävyyteen. Työssä tehtiin myös kirjallisuuskatsaus nykyisiin ja tuleviin tapoihin kierrättää tuulivoimalan hankalasti kierrätettäviä komponentteja, kuten lapoja, sekä tarkasteltiin tuulivoimaloiden kierrättämiseen ja purkamiseen liittyvää lainsäädäntöä.
Työssä tutkittiin vuosien 2010–2020 välillä rakennettua keskimääräisen kokoista tuulivoimalaa Suomessa. Tutkittu voimala oli roottorihalkaisijaltaan 126 m ja sen napakorkeus oli 134 m. Tuulivoimalan sähköteho oli 3,45 MW. Tässä työssä tehty elinkaariarviointi pohjautui laitevalmistaja Vestas Wind Systems A/S aikaisemmin toteuttamiin elinkaariarviointeihin omasta tuulivoimalamallistostaan. Työssä koottiin elinkaari-inventaario tuulivoimalan materiaaleista sekä sen valmistamiseen ja loppukäsittelyyn käytetyistä prosesseista. Elinkaari-inventaario on osa elinkaariarviointia ja sen kautta määritetään, että kuinka paljon mikäkin komponentti aiheuttaa ympäristövaikutuksia. Elinkaariarvioinnin tulokseksi saatiin, että tuulivoimalan sijainnilla on merkitystä elinkaaren hiilijalanjälkeen. Vaikutus ei kuitenkaan aiheudu tuulivoimalan valmistamisesta ja kuljettamisesta tuotantopaikalle vaan siitä, että sijaintien väliset tuuliolosuhteet voivat vaihdella merkittävästi. Tutkituista sijainneista Kalajoella sijaitsevalla tuulivoimalalla oli noin 15 % pienempi hiilijalanjälki verrattuna Isojoella ja Simossa sijaitseviin voimaloihin. Tuulivoimaloiden elinkaaren hiilijalanjäljeksi saatiin 4,3–6,4 g CO2-ekv/kWh riippuen tuulivoimalan sijainnista sekä lapojen loppukäsittelytavasta.
Purku- ja kierrätyskustannuksien osalta saatiin tulokseksi, että kustannukset ovat erittäin riippuvaisia perustusten betonin käsittelykustannuksista. Tuulivoimalan purkamisesta voidaan jopa saada tuloja, mikäli tuulivoimalan perustukset voidaan jättää maisemoituna maaperään. Jos perustusten betoni kuitenkin joudutaan käsittelemään jätehuollon kautta, koituu perustusten loppukäsittelystä suurin kulu tuulivoimalaa purettaessa. Tuulivoimalan lapojen osalta tulokseksi saatiin, että mikäli lavat kierrätetään murskaamalla, käsittelykustannukset ovat noin 8 500–12 700 €. Kemiallisesti kierrätettäessä lapojen käsittelykustannukset ovat noin 20 300–22 400 €. Kustannuslaskennasta selvisi, että mikäli perustusten betoni hyödynnetään murskeena maarakentamisessa, koituu tuulivoimalan purkamisesta ja kierrättämisestä 23 000–126 700 € kuluja.
Kyselytutkimuksen vastaukset käsiteltiin anonyymisti siltä osin, että vastanneiden yrityksien nimiä ei mainittu. Kyselyyn vastanneet yritykset olivat pääsääntöisesti hyvin varautuneita tuulivoimaloiden purkuun ja kierrättämiseen tulevaisuudessa. Eräät yritykset olivat jo aikaisemmin purkaneet ja kierrättäneet tuulivoimaloita. Kyselytutkimuksen tuloksia ei kuitenkaan pidä yleistää alan yleismielipiteeksi, sillä kyselyyn vastanneita yrityksiä oli vain 10 kappaletta
Tämän työn tavoitteena oli selvittää minkälaisia ympäristö- ja kustannusvaikutuksia koituu tuulivoimalan kierrättämisestä. Lisäksi työssä selvitettiin tuulivoima-alan valmistautumista tulevaan purku- ja kierrätystaakkaan. Työssä tutustuttiin tuulivoimalan rakenteeseen, komponenttien materiaaleihin sekä niiden kierrätettävyyteen. Työssä tehtiin myös kirjallisuuskatsaus nykyisiin ja tuleviin tapoihin kierrättää tuulivoimalan hankalasti kierrätettäviä komponentteja, kuten lapoja, sekä tarkasteltiin tuulivoimaloiden kierrättämiseen ja purkamiseen liittyvää lainsäädäntöä.
Työssä tutkittiin vuosien 2010–2020 välillä rakennettua keskimääräisen kokoista tuulivoimalaa Suomessa. Tutkittu voimala oli roottorihalkaisijaltaan 126 m ja sen napakorkeus oli 134 m. Tuulivoimalan sähköteho oli 3,45 MW. Tässä työssä tehty elinkaariarviointi pohjautui laitevalmistaja Vestas Wind Systems A/S aikaisemmin toteuttamiin elinkaariarviointeihin omasta tuulivoimalamallistostaan. Työssä koottiin elinkaari-inventaario tuulivoimalan materiaaleista sekä sen valmistamiseen ja loppukäsittelyyn käytetyistä prosesseista. Elinkaari-inventaario on osa elinkaariarviointia ja sen kautta määritetään, että kuinka paljon mikäkin komponentti aiheuttaa ympäristövaikutuksia. Elinkaariarvioinnin tulokseksi saatiin, että tuulivoimalan sijainnilla on merkitystä elinkaaren hiilijalanjälkeen. Vaikutus ei kuitenkaan aiheudu tuulivoimalan valmistamisesta ja kuljettamisesta tuotantopaikalle vaan siitä, että sijaintien väliset tuuliolosuhteet voivat vaihdella merkittävästi. Tutkituista sijainneista Kalajoella sijaitsevalla tuulivoimalalla oli noin 15 % pienempi hiilijalanjälki verrattuna Isojoella ja Simossa sijaitseviin voimaloihin. Tuulivoimaloiden elinkaaren hiilijalanjäljeksi saatiin 4,3–6,4 g CO2-ekv/kWh riippuen tuulivoimalan sijainnista sekä lapojen loppukäsittelytavasta.
Purku- ja kierrätyskustannuksien osalta saatiin tulokseksi, että kustannukset ovat erittäin riippuvaisia perustusten betonin käsittelykustannuksista. Tuulivoimalan purkamisesta voidaan jopa saada tuloja, mikäli tuulivoimalan perustukset voidaan jättää maisemoituna maaperään. Jos perustusten betoni kuitenkin joudutaan käsittelemään jätehuollon kautta, koituu perustusten loppukäsittelystä suurin kulu tuulivoimalaa purettaessa. Tuulivoimalan lapojen osalta tulokseksi saatiin, että mikäli lavat kierrätetään murskaamalla, käsittelykustannukset ovat noin 8 500–12 700 €. Kemiallisesti kierrätettäessä lapojen käsittelykustannukset ovat noin 20 300–22 400 €. Kustannuslaskennasta selvisi, että mikäli perustusten betoni hyödynnetään murskeena maarakentamisessa, koituu tuulivoimalan purkamisesta ja kierrättämisestä 23 000–126 700 € kuluja.
Kyselytutkimuksen vastaukset käsiteltiin anonyymisti siltä osin, että vastanneiden yrityksien nimiä ei mainittu. Kyselyyn vastanneet yritykset olivat pääsääntöisesti hyvin varautuneita tuulivoimaloiden purkuun ja kierrättämiseen tulevaisuudessa. Eräät yritykset olivat jo aikaisemmin purkaneet ja kierrättäneet tuulivoimaloita. Kyselytutkimuksen tuloksia ei kuitenkaan pidä yleistää alan yleismielipiteeksi, sillä kyselyyn vastanneita yrityksiä oli vain 10 kappaletta