Tuulivoiman haasteita

(Tämä teksti on ote väitöskirjastani, jonka eräässä kappaleessa käyn lyhyesti läpi EU:n uusiutuvan energian direktiiviä ja sen osa-alueiden edellytyksiä.  Koko kirjan voit lukea englanninkielisenä tästä linkistä, suomeksi Elisan e-kirjana tai tilaamalla minulta)

Kappale 8.3.2 Tuulivoima

Voimakasta taloudellista satsausta uusiutuviin on perusteltu sillä, että näin luodaan insentiivejä, kannustimia, jotka tekevät uusiutuvista vähitellen kannattavia. Tuulivoimateknologia on kyllä kehittynyt viime vuosina mutta sen kohdalla ei ole oletettavissa mitään olennaisesti uutta teknologista läpimurtoa[1] – tuulivoima on vanhaa, kypsää tekniikkaa. Lähinnä kohonnut sähkönhinta voi parantaa kannattavuutta, mutta globaalien energiatarpeiden kannalta ja köyhien maiden näkökulmasta on kysyttävä, kuinka tarkoituksenmukaista on nostaa tietoisesti energian hintaa.

Esimerkiksi Suomen oloissa tuulivoiman käytettävyys on ollut vuodessa keskimäärin 21 prosenttia[2]. Näin ollen se ei läpäise kustannushyötytestiä; kannattavuus perustuu pitkälti joko syöttötariffeihin, jotka maksatetaan kuluttajilla (mm. Saksa) tai valtion maksamiin investointitukiin. Suomessa yksi megawatti tuulivoimaa on vaatinut noin 500 000 euroa yhteiskunnan tukea.

Tuulivoiman käyttöastetta  koskeva tutkimus (Hughes 2012) paljastaa sen, että tuulivoiman kapasiteettikerroin laskee merkittävästi ajan kuluessa ja turpiinien vanhentuessa. Edinburghin yliopiston taloustieteen laitoksen tutkimus tehtiin tarkastelemalla tuulivoimaloiden raportoitua kuukausittaista tuotantoa ja korvausjärjestelmiä Tanskassa ja Iso-Britanniassa. Ison-Britannian tapauksessa onshore-voimaloiden  kapasiteettikerroin laski 24 prosentin  tasosta  (1 vuoden vanha voimala)  15 prosenttiin (10 v) ja 11 prosenttiin (15 v). Tanskan kohdalla luku laski 15 vuodessa 22 prosentista 18 prosenttiin. Offshore-voimaloiden kohdalla suorituskyvyn lasku 10 vuodessa on 39 prosentista 15 prosenttiin. Tutkittu data ei paljastanut suorituskyvyn laskun syytä, mutta oletettavasti mekaanisten vikojen aiheuttamat seisokit ovat merkittävin tekijä.

Lisäksi tutkimus paljastaa, että suurilla tuulipuistoilla on systemaattisesti huonompi suorituskyky kuin pienillä. Eräs tutkimuksen johtopäätös oli, että tuulivoiman tuottajille annetut tuotantotuet ovat huomattavan runsaita, jos investointi uusiin tuulivoimaloihin on kannattavaa huolimatta kapasiteettikertoimen laskusta. Hyvin harvat tuulivoimalat ovat toiminnassa enää 12-15 vuoden jälkeen. (Hughes 2012)

Tämä seikka tulisi ottaa huomioon tukijärjestelmiä rakennettaessa. Tilastot paljastavat, että nyt ne eivät kannusta kestävyyteen, jos ne hyvin runsaina maksavat investoinnit liian nopeasti takaisin. Jos tariffi kestää 12 vuotta, laitokselta on käytännössä lakattu odottamasta tuottoa sen jälkeen. Tariffin pidentäminen ei yksiselitteisesti ratkaise ongelmaa; varsinainen ratkaisuhan olisi tekniikan parantaminen siten, että kannatus löytyisi markkinoilta, ei tukimuodoista.

Vaihtelevat tuuliolosuhteet merkitsevät tiettyä dilemmaa tuulivoiman kannattavuuden osalta.  Jos tietylle alueelle rakennetaan suuri määrä tuulivoimaa tuen varassa, voimakkaan tuulen aikana sähkönhinta romahtaa alas, ja niinä tunteina kun ei tuule lainkaan, sähkön hinta on pilvissä. Keskimääräinen sähkönhinta ei paljasta sitä voimakasta vaihtelua, joka tuulen hinnassa on. Tuulivoiman runsas rakentaminen samalle alueelle kannibalisoi sen kannattavuutta, jolloin riippuvuus tuesta jää helposti voimaan.  Siksi tuulivoimaa olisi mielekästä hajauttaa laajalle.

Vaihtelevista tuuliolosuhteista johtuu myös, että sähköverkkoon syötettynä tuulivoima vaatii rinnalleen aina epätasaisen sähköntuotannon korjauselementin eli säätövoimaa ja varatehoa. Vesivoima olisi ihanteellinen säätövoima tuulelle, mutta Suomessa sitä on vain harvoin tarjolla. Kun Suomen nykyisen 200 megawatin kapasiteettia ollaan uusiutuvan tavoitteen merkeissä nostamassa 2500 megawattiin, säätövoiman lisärakentamiselta ei voida välttyä. Osittain se heikentää saatavaa ilmastohyötyä. Vesivoiman vähäisyyden vuoksi säätövoima on käytännössä usein fossiilista: kaasua tai hiilivoimaa. Tästä syystä ei ole kovin yllättävää, että muutamissa tuulivoimamaissa, kuten Saksassa, hiilivoima on ollut voimakkaassa kasvussa.

Tuulivoimakapasiteetin lisääminen Suomen hallituksen kaavailemaan 2500 megawattiin (MW) vuoteen 2020 mennessä on ankarin tukitoimin mahdollista, mutta se ei vielä tarkoita, että sähkömäärin mitattuna oltaisiin kovin korkealla tasolla. Energiamuodon nimellistehon tarkastelu sen tuottaman sähkönenergiamäärän sijaan on virheenä yleinen.  Puheessa tuulivoiman nostamisessa esimerkiksi ydinvoiman kanssa samalle tasolle ei ole mieltä, jos ei puhuta niistä sähkömääristä eli megawattitunneista (MWh), joita tuotetaan.

Tuulivoimaa tullaan kuitenkin tarvitsemaan joka tapauksessa, ja siitä tulee tehdä mahdollisimman kannattavaa ja tarkoituksenmukaista. Huomattavat parannukset sekä teknisissä toteutuksissa, myllyjen korkeudessa että laitosten sijoittamisessa ovat edelleen mahdollisia. Siksi on ratkaisevaa, ettei syöttötariffeista tehdä teknisen kehityksen estettä. Saksalaistyyppisissä syöttötariffeissa on se ongelma, että ne ovat eräänlainen energiapoliittinen kehtolaulu eivätkä pakota tehokkuuden parantamiseen antaessaan takuuhinnan verkkoon syötetystä sähköstä. Syöttötariffit tekevät tuulivoimasta yhden kannattavimmista liiketoiminnan muodoista samalla kun erilaiset keinotekoiset tukimuodot häiritsevät energiamarkkinoiden normalisoitumista.

Uskon, että Suomen oloissa tärkeimmäksi kysymykseksi nousee laitosten sijoittaminen, sillä merkittävä syy tuulivoiman vastustukseen liittyy melu- ja maisemahaittoihin[3]. Arvokkaan saaristomaiseman tai Lapin erämaamaiseman häiritseminen tuulimyllyillä on kyseenalaista. Samoin asutusalueille kaivataan vähimmäisrajaa, jota lähemmäksi tuulivoimateollisuutta ei saa rakentaa.  Viisaalla sijoittelulla estetään vastustavien kansanliikkeiden nousu ja taataan tuulivoiman suosio. Yksi parhaista esimerkeistä tuulivoiman sijoitukselle  löytyy laajojen teollisuusalueiden, telakoiden, jätteenkäsittelykeskusten  ja kaatopaikka-alueiden hyödyntämisessä. Maisemaharmi ei ole ongelma siellä, missä maisema on jo pilattu, ja tätä seikkaa kannattaisi tuulivoiman suunnittelun kohdalla hyödyntää.

Suomessa esimerkiksi on 1100 kaatopaikkaa; suurin osa on pieniä mutta joukossa on noin 200 suurempaa. Niiden lähistöllä ei normaalisti saa olla naapureita eikä virkistyskäyttöä, joten niihin kannattaisi panostaa tuulivoimaa[4]. Toisaalta näiden kohdalla on otettava huomioon riittävä turva-alue, etenkin talviolosuhteissa lumen ja jään pudotessa.

Tuulivoiman sähköntuotto nousee merkittävästi, jos tuulimyllyistä voidaan tehdä 140 metriä korkeita, joten viisas sijoittaminen nousee strategiseen asemaan ei ainoastaan tuulivoiman suosion vaan myös kannattavuuden kannalta.

Sähköä ei voi varsinaisesti varastoida, mutta silti tuulivoiman ylitarjonta tuulisella säällä kannattaisi ratkaista vastaisuudessa viisaasti, myös hinnanvaihtelun vaikutusten tasaamiseksi. Kotitalouksien älykäs sähkönkäyttö tai sähköautojen akkujen lataaminen on osa ratkaisua; kodinkoneet voidaan säätää toimimaan tai latautumaan halvan sähkön aikana. Ennen kaikkea tulisi harkita mahdollisuutta, että ajoittain edullisella tuulisähköllä tehdään kaukolämpöä: se kannattaisi käyttää veden lämmittämiseen sen sijaan, että käytetään fossiilisia polttoaineita.

Tuulivoiman kohdalla on otettava huomioon myös materiaalikustannukset, joiden osuus suhteessa saatavan sähköenergian määrää ovat merkittävät.



[1] Yksittäisiä teknisiä parannuksia on silti odotettavissa.

[2] Käytettävyys tulee jatkossa paranemaan, sillä Finavia on lieventänyt tuulimyllyjen korkeusrajoituksia, ja 140 metriä korkeita tuulimyllyjä saadaan vastaisuudessa rakentaa enemmän. Käsittelen tuulivoiman heikkoa käytettävyyttä Suomessa blogissa Häntä heiluttaa koiraa (liite 15.24), mutta tässä suhteessa olen joutunut tarkistamaan pessimististä arviotani uudemman tiedon valossa. Sen tiedot perustuivat aiempaan tilanteeseen: ”Tuulivoima, joka jossain muualla on mitä mainioin juttu, on tehotonta Suomessa, jossa tuuliolosuhteet ovat heikot. Se merkitsee taloudellista kannattamattomuutta. Aivan yksinkertaista sellaista: eihän tonnikalan pyyntiin keskittyvä kalastajakaan saisi sen enempää työvoimatoimiston starttirahaa kuin pankin lainaa: tyly johtopäätös olisi, että liikeidea on kannattamaton.”

[3] Meluhaitta tulee toivon mukaan jatkossa vähenemään, sillä äänettömiä tuulimyllyjä  kehitetään; samoin on todettu, että vaaleanharmaa tuulimylly lähes katoaa maisemaan.

[4] Voimavapriikin tuulivoimahanke Forssan Kiimassuolla on esimerkki kaatopaikka-alueen ja joutomaan hyödyntämisestä.

Share Button

25.maaliskuu 2015

11:33

0 kommenttia