“Eikä vieläkään tuulivoimaa”
Ultra Bra oli oikeassa ysärillä, mutta 2020-luvulla jättiläismäisiksi muuttuneet tuulimyllyt mullistavat energiantuotannon pelin hengen
Nykyisellä kasvuvauhdilla tuulivoiman määrä kaksinkertaistuu kolmen ja puolen vuoden välein, eikä kasvun rajoja näy, kirjoittaa tietokirjailija Risto Isomäki.
“Eikä vieläkään tuulivoimaa, tuulivoimaa, tuulivoimaa”, lauloi Ultra Bra vuoden 1999 julkaistulla singlellä Ilmiöitä. Niin se olikin vielä silloin.
Nykyään tuulivoima on Suomen halvinta sähköä. Sen tuotanto on kuin varkain 25-kertaistunut vuodesta 2006. Tuulella tuotettiin vuonna 2019 seitsemän prosenttia kaikesta Suomessa käytetystä sähköstä, enemmän kuin hiiltä polttamalla.
Vielä huhtikuussa 2021 Suomeen oli suunnitteilla 249 tuulivoimahanketta, joiden yhteenlaskettu teho olisi ollut 18 500 megawattia. Keväällä 2022 määrä oli jo kolminkertainen: suunnitteilla oli peräti 44 466 megawattia maatuulivoimaa ja 9 905 megawattia merituulivoimaa. Jos kaikki valmisteilla olevat hankkeet toteutuvat, Suomi tuottaa jatkossa sähköä enemmän kuin kaksi kertaa yli oman tarpeensa, jolloin sitä riittää myös muun Euroopan suurissa vaikeuksissa kamppailevia sähköverkkoja varten. Euroopan energiakriisin myötä niiden rakentamisesta on tullut myös suorastaan satumaisen kannattavaa. (kappale päivitetty 16.9.2022,)
Tuulivoimalla voitaisiin tuottaa taloudellisesti kannattavalla tavalla monta kertaa enemmän sähköä kuin ihmiskunta tällä hetkellä kuluttaa.
Varmaa on se, että tuulivoiman potentiaali on kokenut mullistuksen.
Maailmanlaajuisesti on laskettu, että tuulivoimalla voitaisiin tuottaa taloudellisesti kannattavalla tavalla monta kertaa enemmän sähköä kuin ihmiskunta tällä hetkellä kuluttaa. Kaikkea sähköä ei tietenkään ole järkevää tuottaa pelkillä tuulimyllyillä.
Harva osasi ennakoida nykytilannetta. Tuulivoimaa pidettiin pitkään Suomessa täysin marginaalisena energiamuotona. Ajatus ei ollut niin sanotusti tuulesta temmattu, vaan perustui tuuliolojen mittauksiin ja niiden pohjalta tehtyihin laskelmiin.
Mittaukset tehtiin kuitenkin vanhanaikaisilla tuulimittareilla. Niillä oli helppo mitata vain matalalla puhaltavia tuulia.
Huipulla tulee – ratkaisu oli tehdä tuulimyllyistä yhä isompia
Kaikki muuttui, kun tuulivoimaloiden kannattavuutta arvioivissa selvityksissä alettiin käyttää niin sanottuja Doppler-tutkia. Ne ovat auton peräkärryyn mahtuvia laitteita, jotka pystyvät mittaamaan ilmassa tuulen mukana kiitävien hiukkasten nopeuden niin korkealta kuin halutaan.
Suomessa tuulee paljon luultua enemmän – kunhan tuuliturbiinit sijoitettaisiin riittävän ylös.
Uusi mittaustekniikka osoitti, että Suomessa tuulee paljon luultua enemmän – kunhan tuuliturbiinit sijoitettaisiin riittävän ylös.
Sitä mukaa kun tuulimyllyjen koko maailmalla kasvoi suuremmaksi, niiden navat nousivat yhä korkeammalle ja samalla yhä parempiin tuuliolosuhteisiin.
Nykyään useimmat tuulipuistot käyttävät jo vähintään kahden tai kolmen megawatin suuruisia tuuliturbiineja.
Maailman suurin tuuliturbiini on tällä hetkellä Siemens Gamesan valmistama 14 megawatin jättiläinen. Maksimiteholla toimiessaan se pystyy tuottamaan sähköä yli kymmenelle tuhannelle kotitaloudelle. Jättiläisen koosta kertoo, että tuulimyllyn siipien pituus on 108 metriä.
Uusi materiaaliteknologia ja muut uudet tekniikat saattavat tulevaisuudessa mahdollistaa vielä paljon suurempien hirviöiden valmistamisen.
Tuulivoiman heikkoudet voivat ratketa uudenlaisella sähkönsiirrolla
Kriitikoiden mukaan tuulivoiman hintaan pitäisi lisätä kuluja, jotka aiheutuvat varavoiman tarpeesta ja kovalla tuulella syntyvän ylimääräisen sähkön varastoinnista. Mallinnuksien perusteella tällaiset ongelmat eivät kuitenkaan ole niin merkittäviä kuin on pelätty.
Uuden sähkön siirtotekniikan eli niin sanottujen HVDC-linjojen avulla tuulisähköä voidaan siirtää hyvin pienin hävikein seuduilta joilla tuulee alueille joilla on tyyntä.
HVDC-linjoissa sähkön hävikki on kymmenen kertaa pienempi kuin vanhanaikaisilla sähkön siirtolinjoilla, noin 3 prosenttia tuhatta kilometriä kohti.
Teollisuus suunnitellaan tulevaisuudessa yhä useammin sellaiseksi, että se pyörii täydellä teholla, kun saatavilla on halpaa aurinko- ja tuulisähköä.
Eri puolilla Suomea ja pienemmilläkin alueilla, kuten eri puolilla Pohjanlahtea, tuulet nousevat ja laskevat useimmiten eri tahdissa. Jos Suomeen tuotaisiin tuulisähköä myös Jäämeren rannikolta sekä Norjan tai Kuolan tuntureilta, ongelma pienenisi entisestään.
Pohjoismailla on myös paljon varavoimaksi soveltuvaa vesivoimaa.
Pumppuvoimalat ratkaisuksi sähkön varastointiin?
Tuulivoima ja aurinkopaneelit pystyvät jo tuottamaan halvempaa sähköä kuin fossiiliset polttoaineet. Suurin jäljellä oleva ongelma pelkkiin uusiutuviin perustuvan energiajärjestelmän tiellä on hyvinä päivinä syntyvän ylimääräisen sähkön varastointi sekä se, mistä saadaan varavoimaa silloin, kun ei tuule eikä aurinko paista.
Halvin ja yksinkertaisin ratkaisu olisi muuttaa suuri osa maapallon jo olemassaolevista patoaltaista ja vesivoimaloista ylimääräisen tuuli- ja aurinkosähkön varastoiksi eli niin sanotuiksi toisen sukupolven pumppuvoimaloiksi. Tällöin vettä voitaisiin pumpata vastavirtaan, patoaltaasta toiseen, aina kun aurinko- tai tuulisähköä syntyy yli tarpeen. Kun sähköstä on pulaa, vettä voidaan juoksuttaa myötävirtaan, sähköä tuottavien turbiinien läpi. Suomessakin sama vesi voisi virrata patoaltaasta toiseen, vuoroin ylä- ja alavirtaan, jopa kymmeniä kertoja saman talven aikana. Samat vesikuutiot vuoroin varastoisivat tuulisähköä ja vuoroin tuottaisivat vesivoimaa.
Ajatus voi kuulostaa kaukaa haetulta, mutta Intian liittovaltiolla on jo omat toisen sukupolven pumppuvoimaloihin liittyvät pilottihankkeensa. Yhdysvalloissa Los Angelesin vesi- ja energiaosasto (LADWP, Los Angeles Department of Water and Power) aikoo muuttaa koko Colorado-joen toisen sukupolven pumppuvoimalaksi. Myös maailman ikonisimpiin suurpatoihin kuuluva Hoover Dam saa itselleen uudenlaisen roolin. Kolme miljardia dollaria maksava hanke voi tehdä Kaliforniasta maailman ensimmäisen puhtaasti uusiutuvan energian varassa toimivan merkittävän talousalueen.
Myös EU:lle toisen sukupolven pumppuvoimalat voivat olla mahdollisuus päästä irti venäläisestä energiasta.
Myös teollisuuden sopeutuminen uusiutuvan energian aikaan pienentää varavoiman tarvetta. Jatkossa teollisuus suunnitellaan yhä useammin sellaiseksi, että se pyörii täydellä teholla, kun saatavilla on halpaa aurinko- ja tuulisähköä. Kun sähkön hinta nousee esimerkiksi pakkasyön aikana korkeaksi, tehdas voi siirtyä säästöliekille tai pysähtyä joksikin aikaa kokonaan.
Jo nykyteknologialla tuulivoima voisi tuottaa sähköä rutkasti yli ihmiskunnan tarpeen
Kiinnostus tuulivoimaan on maailmalla kasvussa. Sitä mukaa kun tuulivoimaloista on tullut yhä suurempia, arviot niiden mahdollisuuksista tuottaa energiaa ovat kasvaneet.
Vuonna 1997 maailmassa oli 7,5 gigawattia tuulivoimaa. Nykyinen määrä on suunnilleen sata kertaa suurempi. Tuulivoiman tuotanto kasvaa edelleen 20 prosentin vuosivauhdilla. Tällaisella vauhdilla tuulivoiman määrä kaksinkertaistuu kolmen ja puolen vuoden välein.
Nystedin merituulipuisto Tanskassa. Noin puolet Tanskan käyttämästä energiasta tuotetaan tuulivoimalla.
Euroopan unionin alueella vajaat 14 prosenttia kaikesta sähköstä tuotetaan nykyään tuulivoimalla. Merituulipuistojen uskotaan jatkossa lisääntyvän erityisen nopeasti.
Maailman tuulienergiajärjestön vuonna 2014 tekemän arvion mukaan maailman yhteenlaskettu tuulivoimapotentiaali oli tuolloisella tekniikalla noin 95 000 gigawattia.
Luvussa on otettu huomioon vain ne alueet, joilla tuulivoiman tuotanto olisi mahdollista järkevin kustannuksin, mutta ei esimerkiksi kaukaisia merialueita tai korkeita vuoristoja. Toisin sanoen tuulivoimalla olisi mahdollista tuottaa monta kertaa enemmän sähköä kuin ihmiskunta tällä hetkellä kuluttaa.
Monet yritykset eri puolilla maailmaa yrittävät kehittää tuuliturbiineja, jotka kohoaisivat suunnattoman suurien leijojen tavoin jopa usean kilometrin korkeuteen ja hyvin kovaa puhaltaviin tuuliin.
Jos nämä hankkeet onnistuvat, tuulivoiman tuotantomahdollisuudet kasvavat vielä monta kertaa suuremmiksi kuin nykyisellä tekniikalla.
Suomi on ollut merkittävä tuulivoimatekniikan kehittäjä
Vaikka Suomi oli pitkään omassa energiantuotannossaan eräänlainen tuulivoiman kehitysmaa, suomalaiset yhtiöt ovat näytelleet merkittävää roolia alan tekniikan kehittämisessä.
- Lahtelainen materiaalivalmistaja Amroy ja Jyväskylän yliopisto onnistuivat ensimmäisinä maailmassa tuottamaan hiilinanoputkista ja epoksihartsista koostuvaa komposiittia, jonka avulla on mahdollista valmistaa hyvin pitkiä tuulimyllyjen siipiä.
- Tuulivoimaratkaisuja kehittävä Moventas suunnitteli maailman ensimmäisen hyvin suurille tuulimyllyille soveltuvan vaihteistoratkaisun.
- Porissa toimiva Technip Offshore Finland valmisti maailman ensimmäisen kelluvalle alustalle tehdyn suuren tuulimyllyn prototyypin.
- Rautaruukki valmisti aikanaan maailman korkeimman tuulimyllyn jalan.
- Turkulaiset Meriaura ja Mobimar kehittivät laivatekniikkaa, joka helpotti merituulipuistojen pystyttämistä.
- Vaasalainen Switch oli maailman johtavia suoravetoisten tuulimyllyjen valmistajia ja myös FinnWindin tuuliturbiineissa oli useita merkittäviä uusia oivalluksia.
Suomalaiset saattavat pian tuottaa myös ison osan maailman suurien tuuliturbiinien siivistä. Eikä niitä enää tehdä öljypohjaisista hiilikuiduista - vaan puusta.
Jos valtiovalta olisi ottanut asiassa aktiivisen roolin, Suomeen olisi ollut mahdollista rakentaa merkittävä, kokonaisia tuulivoimaloita tuottava tuulivoimaklusteri. Suomi voisi nyt olla maailman tärkeimpiä tuulivoimaloiden valmistajia Saksan, Tanskan, Yhdysvaltojen ja Kiinan rinnalla.
Suomalaiset yhtiöt eivät kuitenkaan pystyneet kehittämään Suomeen tuulivoimaklusteria omin voimin. Kotimaiset yhtiöt tai ainakin niiden tärkeimmät tuulivoimaan liittyvät patentit myytiin ulkomaille ja haave suurisuuntaisesta suomalaisten tuuliturbiinien tuotannosta jäi toteutumatta.
Suomalaiset ovat sentään olleet mukana perustamassa Yhdysvaltoihin yhtiötä, joka pystyttäisi ilmalaivojen avulla hyville maalla sijaitseville paikoille paljon aiempaa suurempia tuuliturbiineja. Jos hanke onnistuu, maalle asennettavan tuulivoiman teoreettinen potentiaali moninkertaistuu, vaikka leijavoimalat eivät koskaan tekisi suurta läpimurtoa.
Aiemmin näin suuria tuulimyllyjä on ollut mahdollista asentaa vain merelle, keskikokoisten laivojen avulla.
Suomalaiset saattavat pian tuottaa myös ison osan maailman suurien tuuliturbiinien siivistä. Eikä niitä enää tehdä öljypohjaisista hiilikuiduista - vaan puusta.
Tieto- ja tieteiskirjailija Risto Isomäki on tullut tunnetuksi globalisaatiota ja ympäristökysymyksiä koskevista teoksistaan. Hänen tunnetuin romaaninsa on “Sarasvatin hiekkaa”, joka oli Finlandia-palkintoehdokkaana vuonna 2005. Isomäki sai vuonna 2020 tiedonjulkistamisen elämäntyöpalkinnon pitkäaikaisena maan, meren ja ilmaston tulevaisuuden puolestapuhujana.
Mahtikoneita ja ilmastoihmeitä -sarjassa etsitään ratkaisuja maapallon pelastamiseksi. Katso jakso tuulivoimasta:
(Juttua päivitetty 16.9.22, muutokset merkitty artikkeliin, ja lisätty faktalaatikko toisen sukupolven pumppulaitoksista )