Maa- ja merituulivoimalan elinkaaren ympäristövaikutukset sekä niiden vertailu

Abstract

Tuulivoima uusiutuvana energianlähteenä on merkittävä väline pyrittäessä eroon fossiilisista polttoaineista, pelkästään Euroopassa uutta tuulivoimaa rakennetaan vuosina 2023–2027 jopa 129 GW, josta 26 % on merituulivoimaa. Tässä kandidaatintyössä tutkitaan kirjallisuuskatsauksen avulla maa- ja merituulivoiman käytöstä aiheutuvia ympäristövaikutuksia koko voimaloiden elinkaaren ajalta ja etsitään myös eroja näiden kahden tuulivoimatyypin aiheuttamista ympäristövaikutuksista.

Tuulivoimaloiden valmistusvaiheella on merkittävin vaikutus syntyvään kasvihuonevaikutukseen ja muihin ilmastopäästöihin, mikä johtuu etenkin voimaloissa materiaalina eniten käytetyn teräksen energiaintensiivisestä valmistusprosessista. Toinen paljon päästöjä aiheuttava materiaali on betoni, jota käytetään etenkin maatuulivoimaloiden perustuksissa. Merituulivoimaloihin tarvitaan enemmän materiaalia maatuulivoimaloihin verrattuna.

Kuljetus- ja asennusvaiheessa maatuulivoimaloiden merkittävimmät vaikutukset liittyvät maankäyttöön, jossa mahdollisesti vaadittava metsän kaataminen ja infrastruktuurin rakentaminen aiheuttavat elinympäristöjen pirstoutumista ja menetystä eläimille. Merituulivoimaloilla suurin vaikutus aiheutuu eniten käytetyn paaluperustuksen asennustyöstä, jonka synnyttämä kova melu häiritsee merieliöitä.

Käyttövaiheen ilmanpäästöjen osuus on pieni suhteessa elinkaaren ajan päästöihin, mutta huollon tarve, vaihdettavien komponenttien määrä ja voimalan sijainti vaikuttavat niiden määrään. Ihmiselle suurin häiriö voimaloista aiheutuu käyttövaiheen maisema-, melu-, ja varjovälkevaikutuksesta, mutta merellä näistä ei usein ole merkittävää haittaa. Merituulivoimalat sen sijaan tuottavat jopa positiivisia vaikutuksia meriekosysteemiin, jos niiden perustukset synnyttävät uusia elinympäristöjä merieliöille. Tuulivoimalat aiheuttavat törmäyskuolemia linnuille ja lepakoille, mutta määrä ei ole merkittävä verrattuna esimerkiksi liikenteen aiheuttamiin kuolemiin. Toisaalta merellä törmäyskuolemien määrän todentaminen on vaikeaa.

Tulevina vuosina yhä suurempi määrä tuulivoimaloita tulee käyttöikänsä päähän, minkä vuoksi kierrätyksen merkitys lisääntyy. Voimaloiden metalliosat pystytään jo kierrättämään hyvin, mutta etenkin lapojen kierrätys on edelleen haastavaa ja sen teknologia vaatii lisää kehittymistä. Kierrätyksen katsotaan usein kompensoivan materiaalien tuotannossa syntyviä päästöjä, mutta arvio kierrätyksestä saatavasta hyödystä vaihtelee tuulivoimaloiden elinkaariarviointien välillä paljon. Kierrätyksen huomioon ottavissa arvioinneissa sen oletetaan vähentävän elinkaaren CO2-evk päästöjä useimmiten 20–30 %, mutta suuressa osassa tutkimuksia kierrätyksen vaikutusta ei huomioida lainkaan ja jotkut puolestaan katsovat hyödyn olevan yli 50 %. Tämä luo yksistään suuria eroja eri tuulipuistoista laadittujen elinkaariarviointien välille, mikä vaikeuttaa niiden vertailua toisiinsa. Tuulivoimaloiden käytöstäpoiston menetelmien kehittämisellä on kuitenkin huomattava potentiaali vähentää elinkaaren ympäristövaikutuksia.

Maatuulivoimaloilla on megawattia kohden pienempi hiilijalanjälki verrattuna merituulivoimaloihin. Tämä johtuu merellä vaadittavista suuremmista rakenteista, pitkistä vedenalaisista sähkönsiirtoyhteyksistä sekä merikuljetusten ja pitkien etäisyyksien aiheuttamasta vaikutuksesta. Lisäksi huollon tarpeen havaittiin olevan merituulivoimaloilla suurempi. Merituulivoimaloiden tuottaman sähkön määrä on maatuulivoimaloihin verrattuna isompi, mutta tämä ei riitä kompensoimaan suurempia päästövaikutuksia.