Tulevaisuuden tuulivoimala saatetaan rakentaa puusta – "Puu on materiaalina jäykempää"

Tuulivoimaloiden tornit on tulevaisuudessa mahdollista rakentaa puusta valmistettavista CLT-elementeistä. Saksassa tällaista tuulivoimalatornia on kokeiltu, Suomessa asiaa harkitaan vakavasti.

uusiutuvat energialähteet
Tuulimyllyjä Saksan Sieversdorfissa.
Patrick Pleul / EPA

Tulevaisuudessa tuulivoimalan tornit voidaan valmistaa teräksen lisäksi puisista CLT-elementeistä. Tuulivoimalatornien rakentamista esiteltiin vastikään Helsingissä Kuhmon Woodpolisin järjestämässä seminaarissa. Suomessa ainut ristiinliimattuja CLT-levyjä valmistava tehdas Crosslam sijaitsee Kuhmossa.

CLT-levyille etsitään jatkuvasti uusia käyttökohteita, joissa uusiutuvalla puulla voitaisiin korvata nyt yleisesti käytössä olevia materiaaleja, kuten terästä ja betonia. Puukerrostalojen ja muiden vastaavien rakennusten valmistaminen ristiinliimatuilla massiivipuulevyillä on lisääntymässä. Suomessa ensimmäiset Kuhmossa valmistetusta CLT-elementeistä rakennettavat kerrostalot valmistuvat parhaillaan Tampereen Koukkurantaan.

Saksassa tuulivoimaloiden torneja on jo rakennettu CLT-levyistä. Niiden suunnittelu aloitettiin vuonna 2009, ja kolme vuotta myöhemmin Timber Tower rakensi Hannoverin yliopiston alueelle tuulivoimalan.

– Kokemusten mukaan tuulivoimaloiden tornit on mahdollista tehdä myös puusta. Käytön yhteydessä tehdyt mittaukset osoittavat, että torni on toiminut suunnitellusti ilman ongelmia, kertoo Timber Towerin toteutusprojektin tuotantojohtaja Carlo Schröder.

Puutorni on hiililoukku

Kuhmolaisessa Crosslamissa on valmiudet tuulivoimalassa käytettävien levyjen valmistukseen ja mielenkiintoa olla mukana pilottikohteissa.

– Jos Schröderin kertomat CLT-levymäärät pitävät paikkansa, niin tämän hetken vuosikapasiteetin puitteissa pystymme tuottamaan materiaalia useampaankin torniin vuodessa. Pilottikohteissa voimme olla mukana ilman lisäinvestointeja, sanoo CrossLamin myynti-insinööri Ville Manninen.

CLT-levy.
Kuhmossa valmistettua CLT-levyjä voidaan käyttää jopa tuulivoimaloiden tornien rakennusmateriaalina.Niko Mannonen / Yle

Ympäristöystävällisyys ja tornien uusiokäyttömahdollisuus ovat isoja plus-merkkejä, jotka puoltavat tornien rakentamista puusta. Schröderin mukaan satametrisen CLT-levytornin on laskettu sitovan 367 tonnia hiilidioksidia.

– CLT-levyistä rakennettava torni on hiililoukku, joka sitoo hiiltä itseensä. Tämän lisäksi puutornien käyttöikä on jopa 50 vuotta, kun teräksisellä tornilla käyttölupa annetaan yleensä 20 vuodeksi, johtuen teräksen väsymysilmiöstä. Levyt pysyvät koko käyttöiän alkuperäisessä kunnossa, Schröder kertoo.

– Tämän varmistaa tornin alaosassa oleva muuntaja, joka pitää tornin sisäosan aina lämpimänä ja rakenteet kuivana. Niinpä levyt sopivat vaikka rakennuslevyiksi.

Saksassa ympäristöystävällinen rakennustapa on herättänyt kiinnostusta niin suuressa yleisössä kuin puualan ammattilaisten ja tutkimuslaitostenkin keskuudessa.

Sade ja ukkonen eivät ole ongelmia

CLT-levyjen käytössä yksi haasteista kohdistuu uuden materiaalin käyttöön, levyjen saumojen kestävyyteen ja levyjen liittämiseen toisiinsa. Lappeenrannan teknisen yliopiston konetekniikan professori Timo Kärki uskoo, että puusta rakennettavassa voimalatornissa kaikki on mahdollista.

– Teräkseen verrattuna puu on materiaalina jäykempää ja kaikki riippuu mitoituksista ja vahvistuksista, jotka ylimitoitettuna tekevät puutorneista raskaampia, arvelee Kärki.

Kärjen mukaan tuulivoimaloissa liitosten tekeminen on jonkin verran haastavampaa kuin talon rakentamisessa. Crosslamin Ville Manninen puolestaan uskoo, että käytännössä kuhmolaisyritys yltää samanlaisiin toleranssivaatimuksiin ja liitostarkkuuksiin kuin Stora Enso (siirryt toiseen palveluun), jonka valmistamista CLT-levyistä saksalaistorni rakennettiin.

Tuulivoimala puolipilvistä taivasta vasten.
Arvo Vuorela / Yle

Sääolojen arvioidaan vaikuttavan puusta rakennettuun torniin vain vähän. Salaman iskeminen ei ole ongelma, sillä tornit suojataan ukkosenjohdattimella. Saksalaisessa prototyypissä torni on päällystetty muovikalvolla, jolla parannettiin rakenteen suojausluokkaa sekä helpotettiin testausvaatimuksia. Muovikalvoa ei kuitenkaan välttämättä tarvita.

– Kyllähän puu kestää hyvin sään vaihteluita. Sateella se kastuu ja kuivalla säällä kuivaa. Onhan meillä satoja vuosia vanhoja hirsitalojakin, jotka ovat olleet käsittelemättömällä pinnalla sään rasituksessa. Voi olla, että puu kestää tällaisessa tornissa ilman pinnoituksia, arvelee Manninen.

Turbiinivalmistajat pelkäävät imagovaurioita

Suurimmat haasteet puun käyttämisessä rakennusmateriaalina liittyvät yllättäen turbiinivalmistajiin, joiden saaminen hankkeeseen on ollut vaikeaa.

– Suuret turbiinivalmistajat haluavat suojella imagoaan, eivätkä ole valmiita koehankkeisiin, joissa on mahdollista syntyä imagovaurioita, jos tornissa ilmenee ongelmia. Tärkein askel olisi 15–20 tornin hanke, jolla voitaisiin osoittaa tuulivoimaloiden pääomasijoittajille sekä turbiinivalmistajille puutornien tekninen toimivuus ja luotettavuus, kertoo Schröder.

Puinen CLT-elementti nosturissa
Crosslam rakentaa Kuhmossa CLT-elementtejä kotimaisesta puusta. Niko Mannonen / Yle

Ristiinlaminoitujen CLT-levyjen kustannustehokkuutta on vaikea vielä arvioida, sillä tiedossa on vain yhden koetornin rakentamiskustannukset. Mikäli toiminnassa päästään sarjatuotantoon, se vähentää torniin käytettävien eurojen määrää. Hintavertailuun vaikuttaa myös teräksen hinta, joka on tällä hetkellä alhaalla.

Saksassa CLT-levyistä valmistetun koetornin korkeus on 100 metriä. Tornin korkeudella on merkitystä myös, kun verrataan puu- ja terästornin kustannuksia. Tornin korkeuden kasvattaminen esimerkiksi 140 metriin lisäisi teräksen menekkiä merkittävästi ja sen myötä myös hintaa.

– Ehkä tässä tilanteessa paras yhdistelmä olisi se, jossa ensimmäiset 90 metriä rakennetaan CLT-levystä ja loppuosa teräksestä, jolloin teräksen seinävahvuus voidaan minimoida, sanoo Timber Towerin Carlo Schröder.

Onhan meillä satoja vuosia vanhoja hirsitaloja, jotka ovat olleet käsittelemättömällä pinnalla sään rasituksessa.

Ville Manninen

Myös suomalaisen elementtivalmistajan näkökulmasta on vielä paljon teknisiä ratkaisuja selvittämättä, ennen kuin suomalainen puu päätyy tuulivoimalan tornin rakennusmateriaaliksi. Ensin yrityksen olisi kasattava sopiva tiimi sekä löydettävä rahoitus.

– Myös tornin korkeudessa pitää päästä vähintään 140 metriin, jolloin pyörivien lapojen kokoa voidaan kasvattaa ja saada tuottavaa sähköä, toteaa Crosslamin Ville Manninen.