Hyppää sisältöön

Tuulivoimarakentaminen suuntaa nyt avomerelle – Pohjanlahden jäämassojen vaikutus mietityttää tutkijoita

Ahvenanmaan suuri tuulivoimahanke on etenemässä tutkimuslupien myöntämiseen, mutta monta kysymystä on vielä ratkaistavana.

Tuulivoimaloiden rakenteiden kestävyyttä on testattu Aalto-yliopiston jäälaboratoriossa SHIVER-hankkeessa, jossa alankomaalainen Delftin teknillinen yliopisto ja Aalto-yliopisto tekevät yhteistyötä. Kuva: Otto Puolakka / Aalto-yliopisto

Tuulivoimarakentajat tähyävät tällä hetkellä myös Ahvenanmaan merialueille.

Esimerkiksi Ilmatar-yhtiö (siirryt toiseen palveluun) hakee tutkimuslupia saarimaakunnan pohjoisille merialueille. Suunnitelmien mukaan sinne voisi tulevaisuudessa nousta jopa satoja 300-metrisiä tuulivoimaloita. Hankkeen kokonaiskustannusten arvioidaan olevan miljardeja euroja.

Laskelmien mukaan Ahvenanmaan merituulivoimaloiden tuotantokapasiteetti voisi olla jopa 31 terawattituntia (TWh) vuodessa.

Energiayhtiö Ilmatar on jo perustanut Ahvenanmaalle tytäryhtiön, kuten myös ruotsalainen OX2, joka on kiinnostunut enemmän Ahvenanmaan eteläpuolisesta merialueesta.

Ahvenanmaa laati ensimmäisen virallisen meri- ja rannikkoalueiden käyttösuunnitelman vuonna 2021. LUT-yliopiston valmistelemassa suunnitelmassa todettiin merkittävä mahdollisuus offshore- eli merituulivoiman tuottamiseen, sillä tähän sopivien alueiden kokonaispinta-ala pohjoisilla ja eteläisillä merialueilla on noin 1000 neliökilometriä.

Merituulivoimaloiden rakentaminen Ahvenanmaalle tulee silti kohtaamaan erilaisia haasteita.

– Jääolosuhteet tulevat olemaan sellaiset, ettei kukaan maailmassa ole vielä rakentanut yhtään offshore-tuulipuistoa jokavuotisiin vaihtuviin jääolosuhteisiin. Tästä tulee maailman prototyypit, sanoo Ilmatar Offshoren meriasiantuntija Martti Leinonen.

Insinöörit laskevat parhaillaan eri vaihtoehtoja, joiden avulla kestävät rakenteet korkeille tuulivoimaloille voitaisiin tehdä. Leinonen uskoo, että ehkä viiden vuoden kuluttua voidaan päästä rakennustöihin.

Yhtiö kertoo aikovansa käyttää rakentamiseen ja tuulipuistojen ylläpitoon suomalaista osaamista. Tämä tarkoittaa sitä, että lähivuosina on synnytettävä uudenlainen meriklusteri offshore-merituulivoiman ympärille, sillä muillakin yhtiöillä on menossa vastaavia hankkeita.

Ahvenanmaan pohjoispuolelle on suunniteltu satojen merituulivoimaloiden aluetta. Kuva: Tuulivoimayhtiöt, Jyrki Lyytikkä / Yle

Pohjanlahdelle nousemassa satoja voimaloita

Ulkomerelle aiotaan lähivuosina rakentaa satoja tuulivoimaloita pitkin Pohjanlahden rannikkoa. Suomen ympäristökeskus (siirryt toiseen palveluun) kartoitti sopivia alueita ja Suomen merialueilla tutkimuslupia on vireillä ja haettu Perämerelle asti.

Itämeren vähäsuolainen vesi tekee jäästä lujempaa kuin useilla muilla merialueilla, mutta toisaalta myös ilmastonmuutos vaikuttaa tulevaisuudessa merijään muodostumiseen ja lujuuteen.

Ilmatieteen laitos on kerännyt tietoja jääolosuhteista jo vuosikymmeniä, mutta ilmastonmuutoksen myötä nämä tiedot tarvitsevat rinnalleen mallinnusta tulevaisuuden jääolosuhteiden ennustamiseen, jotta suunnitteilla olevien voimaloiden jääkuormia voidaan arvioida tarkemmin.

Aalto-yliopiston jäätutkijat ovat yhdessä Ilmatieteen laitoksen ja VTT:n kanssa aloittaneet Suomen Akatemian rahoittaman WindySea-tutkimushankkeen, jossa yritetään eri mallinnusten avulla ratkoa merituulivoiman rakentamisen haasteita. Voimaloiden pitää kestää merellä vuosikymmeniä.

Apulaisprofessori Arttu Polojärven mukaan Itämeren vähäsuolaisuus johtaa lujempaan jäähän, jolloin jäiden vaikutus voimaloihin voi poiketa muista merialueista. Kuva: Markku Sandell / Yle

Tuulivoimaloiden rungon muoto vaikuttaa siihen, miten voimala kestää jään kuormitusta. Suora, sylinterimäinen runko murskaa jäätä, mutta jään murskaantumiseen liittyvät voimat saavat korkean pylvään värähtelemään. Se taas voi aiheuttaa voimalan rikkoutumisen tai toiminnan häiriintymiseen. Pitkän tähtäimen vaikutuksia voi olla myös voimalan rakenteen kestävyyteen, sillä rakenne voi väsyä ja murtua.

Jos voimalan runkoon liitetään kartio vesirajaan, missä jää iskee vasten voimalaa, niin kartio saa jään taipumaan ylöspäin ja murtumaan isompina paloina. Tällöin jään aiheuttama kuorma pienenee ja värähtelyiltä voidaan välttyä.

Kartioiden ongelmana on korkeampi hinta ja vaativa kuljetus- ja asennustyö. Kartio voi myös rasittaa voimalan runkoa enemmän, kun jäämassan paine on suurempi esimerkiksi ahtojäävallien tapauksessa. Lisäksi kesäisin kartiot johtavat suurempiin aaltokuormiin ja rakenteiden väsymiseen.

Aalto-yliopiston ainutlaatuisessa jäälaboratoriossa on jo testattu eri rakenteiden jäänkestävyyttä (siirryt toiseen palveluun). Nyt tutkitaan sitä, milloin jääolosuhteet vaativat suoria tai kartiomallisia runkoja.

Apulaisprofessori Arttu Polojärven mukaan Pohjanlahden ahtojäät voivat aiheuttaa yllätyksiä.

– Minulla on muistikuva, että Pohjanlahdellakin on mitattu ahtojäävallien kölejä, jotka on kahta-kolmeakymmentä metriä syviä.

Vaikka Pohjanlahden tyypillisimmistä jääoloista on kertynyt tieto vuosikymmenten ajan, niin tulevaisuuden jääkentät voivat olla erilaisia. Polojärven mukaan lämpimämmät talvet johtavat myös lämpimämpään merijäähän.

– Tulee olemaan enemmän rikkoutuneita jääkenttiä, kenties enemmän liikkuvaa ajojäätä ja ahtojäävalleja. Tietenkin tulee myös lämpimämpää jäätä. Nämä kaikki tekijät aiheuttavat sen, että Pohjanlahden jääkuormat muuttuvat, Arttu Polojärvi pohtii.

Suuren merituulipuiston vaikutus jääkenttien liikkeeseen on vielä epäselvä: pysähtyvätkö jäät voimaloiden väliin ja miten suuren kuormituksen saavat puiston reunimmaiset voimalat.

Pohjanlahdella on kartoitettu monta aluetta, mille haluttaisiin rakentaa voimaloita avomerelle. Kuva: Jyrki Lyytikkä / Yle

Merelle tarvitaan koeasema

Energiayhtiö Ilmattaren johtaja Mikko Toivanen sanoo, että yhtiöllä on aikomus yhteistyössä tutkijoiden kanssa rakentaa jonnekin päin Pohjanlahtea tuulivoimalan rungon koeasema, joka joutuisi kohtaamaan jäämassojen paineen.

Saman ajatuksen tuo esiin myös Aalto-yliopiston apulaisprofessori Arttu Polojärvi. Hänen mukaansa tuollaiselta koeasemalta saatujen tulosten perusteella voitaisiin laatia uudet määritteet sille, mitä avomerelle rakennettavilta tuulivoimaloilta vaaditaan.

Tähän voidaan päästä myös laboratoriokokeiden ja mallinnuksen avulla, joskin kentältä saatava tieto varmistaisi apulaisprofessorin mukaan näihin liittyvät tulokset.

Nykyiset rakentamisstandardit ovat sellaisia, että niiden täyttäminen tekisi usein voimalarakentamisesta liian kallista.

– Sylinterimäiseltä, merituulivoimalaa simuloivalta koeasemalta vasta saataisiin tietoa, miten tuollainen rakenne selviää rankoissa jääoloissa ja mitkä jääkuorman rasitukset kentällä ovat. Tällainen suora mittaustieto meiltä vielä puuttuu, Polojärvi sanoo.

Ilmattaren Mikko Toivasen mukaan avomerelle rakennettavan tuulivoimaloiden hinta tulee jatkossa laskemaan, vaikka tällä hetkellä maalle nousevat voimalat ovat edullisempia.

Uusituvan energian lisääntyvä tarve aiheuttaa kuitenkin sen, että merialueille on rakennettava voimaloita. Mikko Toivanen sanoo, että jos merituulivoimaloita halutaan rakentaa vielä tällä ja seuraavalla vusikymmenellä, niin luvitus pitää saada käyntiin pikaisesti.

Ahvenanmaalla on merituulivoimaa rakennettu vanhalle kaivossaarelle laivareitin varteen. Kuva: Markku Sandell / Yle

Ahvenanmaalla pohditaan vielä, millä mallilla maakuntahallitus ja yritykset lähtevät tutkimaan merialueita. Pelkästään alueiden tutkimuksen on arvioitu nielevät kymmeniä miljoonia euroja, joten mukaan lähtevät yritykset haluavat takeita siitä, että pääsevät mukaan myös rakentamisvaiheeseen.

– Avomerituulivoimaa on Suomessa rakennettu vielä vähän. Näkemyksemme on, että tulevaisuudessa suuria kokonaisuuksia tullaan rakentamaan merelle. Pääsemme paljon tuulisimpiin paikkoihin ja tulevaisuuden laitteilla myös todella merkittävästi suurempiin tuotantoihin kuin maalla, sanoo johtaja Mikko Toivanen energiayhtiö Ilmattaresta. Yhtiöllä on tällä hetkellä lukuisia tuulivoimaloita eri puolilla Suomea.

Etelämantereella on ollut jopa 40 astetta tavallista lämpimämpää. Jäät sulavat, myrskyt pahenevat. Kuuden viikon tutkimusmatkalta Etelämantereelta palannut jäätutkija Jukka Tuhkuri kertoo Uutispodcastissa matkastaan ja havainnoistaan. – Pelottavaa ja huolestuttavaa , Tuhkuri sanoo napa-alueiden lämpenemisestä.

Lue myös:

.
.