Tuulivoima

Tuulivoima tai tuulisähkö on tuulen liike-energian muuntamista sähköksi, yleensä tuuliturbiinien pyörivien lapojen välityksellä. Tuuli syntyy ilmakehässä auringon säteilyn lämmittäessä ilmaa eri alueilla epätasaisesti synnyttäen niillä lämpötila- ja paine-eroja. Lähinnä paine-erot pyrkivät tasoittumaan ja aiheuttavat ilmakehässä horisontaalisia ja vertikaalisia virtauksia. Maan- ja merenpinnan lähellä horisontaalinen virtaus koetaan tuulena, jota voidaan hyödyntää tuulivoimana. Tuulivoima on siten uusiutuvaa energiaa, joka muodostuu Auringon säteilystä.Tietoa tuulivoimasta, Suomen Tuulivoimayhdistys Maailman tuulienergiajärjestön (WWEA) mukaan tuulivoiman maailmanlaajuinen kapasiteetti oli vuoden 2018 (2017) lopussa 598,9 (546,4) GW. Maailman tuulienergianeuvosto (GWEC) raportoi joitakin gigawatteja alempia lukuja (591,5 ja 540,4 GW). Kapasiteettina mitaten johtavan tuulivoimamaan Kiinan voimalakapasiteetti ylitti jo 210 GW. Vuonna 2018 (2017) tuotantokapasiteetti lisääntyi maailmanlaajuisesti noin 50 GW (52 GW). Vuonna 2017 tuulivoimalla tuotettiin noin 4,4 prosenttia maailman sähköntuotannosta. Euroopan yhteisön alueelle asennetut tuulivoimalat tuottivat vuonna 2017 yhteensä 336 TWh sähköä, joka vastaa noin 11,6 prosenttia EU:n sähkönkulutuksesta. Merituulivoimaloiden eli offshore-tuulivoimaloiden koot ovat kasvaneet, mikä parantaa merituulivoiman kilpailukykyä suhteessa perinteisempään maalle rakennettuun tuulivoimaan. On esitetty arvioita, että vuoden 2025 jälkeen merituulivoimalat tuottavat edullisempaa sähköä kuin maalle rakennetut tuulivoimalat. ==Historia== Tuulen hyödyntäminen rattaan pyörittämisessä vaatii huomattavasti monimutkaisempaa tekniikkaa, kuin esimerkiksi vesivoiman hyödyntäminen. Tuulen avulla on purjehdittu vuosituhansien ajan, mutta tuulimyllyjä ei arvelujen mukaan tunnettu antiikin Kreikassa tai roomalaisten tekniikassa. Ensimmäinen tunnettu kirjallinen viittaus tuulimyllyyn on vuodelta 644.Lindell 2009, s. 329. Ensimmäiset tuulimyllyt kehittyivät ilmeisesti itsenäisesti samoihin aikoihin sekä Persiassa että Euroopassa. Persialaiset tuulimyllyt olivat kaksikerroksisia: Myllynkivet olivat ylemmässä kerroksessa, ja alemmassa kerroksessa oli pystysuora akseli, johon oli kiinnitetty vaakasuoraan tasaisin välimatkoin "käsiä". Tämä vaakasuora roottori tai turbiini pyöritti pystysuoralla akselilla toista ylemmän kerroksen myllykivistä. Ensimmäiset eurooppalaiset tuulimyllyt olivat erilaisia kuin persialaiset, koska niissä myllyn siivet pyörivät pystysuorassa vaakasuoran akselin varassa. Euroopassa tuulimyllyt yleistyivät 1100-luvulta lähtien. Hollantilaiseksi tuulimyllyksi kutsuttu tuulimylly kehitettiin 1500-luvulla. Aiemmissa tuulimyllyissä koko rakennusta käännettiin tuulen suuntaan, mutta uudessa versiossa vain myllyn yläosa seurasi tuulen suuntaan. 1800-luvulla Amerikassa kehitetty Halladay-pyörä oli pienisiipinen tuuliratas, joka toimi tehokkaammin pienillä tuulen nopeuksilla. Kevyessä tuulirattaassa oli myös tuuliviiri, joka ohjasi rattaan aina tuulen suuntaan.Lindell 2009, s. 330. Tuulimyllyjä käytettiin viljan jauhatukseen, vedennostoon ja kasteluun ja pienteollisuuden voimanlähteenä ennen höyrykoneen yleistymistä. Ensimmäinen sähköä tuottavan tuulivoimalan rakensi Charles F. Brush Clevelandissa, Ohiossa vuonna 1888. Lindell 2009, s. 331. Kyseessä oli myös ensimmäinen tuulivoimala, joka sisälsi vaihteiston (suhdeluku 50:1), jonka avulla generaattorin nopeus nostettiin 500 kierrokseen minuutissa. Voimalan teho oli 12 kW ja sähköä varastoitiin akkuihin.Lindell 2009, s. 331. Vuonna 1891 tanskalainen Poul La Cour aloitti tuulivoiman aerodynamiikan tutkimisen Tanskan valtionrahoituksen turvin. Vuonna 1897 valmistui Askovin voimalaitoksen tuulimylly. Tuulimyllyn energia käytettiin vedyn ja hapen tuottamiseen vedestä. Voimala tuotti parhaimmillaan 1 000 litraa vetyä tunnissa. Tuulitunnelikokeiden perusteella la Cour päätyi suurella nopeudella pyörivään malliin, jossa on vähän lapoja. Tämä malli on ollut pohjana myös uusimpien tuulimyllyjen suunnittelussa.Lindell 2009, s. 331–332. Euroopassa tuulivoimaloiden kehittely jatkui toisen maailmansodan jälkeen, kun fossiilisten polttoaineiden hinnat nousivat. Ensimmäisen maailmansodan loppuvaiheessa 25 kW:n tuulivoimaloiden käyttö oli levinnyt kaikkialle Tanskaan. Tanskassa toimi jo 1960-luvulla 200 kW:n tehoinen tuulivoimala. Suomen ensimmäinen sähköverkkoon kytketty tuulivoimala otettiin käyttöön 1986. ==Tekniikka== Tuuliturbiini on turbiini, jolla tuulen eli virtaavan ilman liike-energiaa muutetaan turbiinin akselin pyörimisenergiaksi eli mekaaniseksi energiaksi. Akseli pyörittää edelleen sähköä tuottavaa generaattoria. Roottorin pyörimisliike sovitetaan vaihteiston avulla generaattorille sopivaksi. Mikäli energia käytetään suoraan esim. jauhinkivien pyöritykseen käytetään nimitystä tuulimylly. Usein tuuliturbiinista puhuttaessa tarkoitetaan koko tuulivoimalaitosta, johon turbiinin lisäksi kuuluu mm. generaattori, vaihteisto, masto ja perustukset. Yleisimmän tuuliturbiinimallin rakenne on aksiaalinen eli siinä ilma virtaa akselin suuntaisesti. Myös radiaalisia tuuliturbiineja valmistetaan, mutta ne soveltuvat lähinnä pienille tehoille, korkeintaan noin 25 kW. Kaupallisena esimerkkinä tällaisista erikoisvoimaloista on suomalainen Windside.Faktaa tuulivoimasta -esite, Tuulivoimayhdistys, helmikuu 2005. Tuulivoimalan koko mitoitetaan alueen tuulisuuden mukaan. Suuri voimala ei tuota sähköä pienellä tuulen nopeuksilla, mutta tuulen nopeuden kaksinkertaistuessa tuulivoimalan sähköntuotto nelinkertaistuuTuulivoimatieto. Pientuulivoimala tuottaa sähköä jo alhaisilla tuulen nopeuksilla ja voimaloiden avulla voidaan täydentää aurinkopaneelien ja dieselgeneraattorin energiantuotantoa. Vuonna 2018 suurimmat tuuliturbiinit ovat 12 MW (GE Haliade-X), 9,5 MW (MHI Vestas V164) ja 8,0 MW (Siemens Gamesa SG 8.0-167 DD). == Tuulivoimateknologia == Tuulivoimateknologia on monitieteinen kokonaisuus, jossa keskeisiä osaamisaloja ovat muun muassa sähkömekaaninen energianmuunto, turbiinitekniikka, tuulivoimaloiden konstruktiotekniikka, tuulivoiman integroiminen sähköverkkoihin sekä tuuli- ja ympäristöolosuhteiden tutkimus. == Tuulivoiman käyttö == Tuulivoiman asennettu kapasiteetti (MW) USA and China in race to the top of global wind industry GWEC 2.2.2009 Global Wind Energy Council (GWEC) statistics European Wind Energy Association (EWEA) statistics Global installed wind power capacity (MW) Global wind Energy Council 6.2.2008 Huom! Taulukko ei sisällä kaikkia pienimpiä tuulienergian tuottajamaita. Sija 2022 Maa 2006 2012 (lopussa) 2014 (lopussa) 2016 (lopussa) 2020 (lopussa) 2022 (lopussa) 1 Kiina 2 604 75 564 114 775 168 690 365 964 2 USAWind energy grows by record 8,300 mw in 2008, Smart policies, stimulus bill needed to maintain momentum in 2009 AWEA 27.1.2009 11 603 60 007 65 945 82 184 140 862 3 Saksa 20 622 25 777 39 165 50 019 62 627 66 294 4 Intia 6 270 18 421 22 465 28 700 38 625 41 930 5 Espanja 11 615 22 796 22 987 23 075 27 264 29 308 6 Britannia 1 963 8 445 12 440 14 542 24 167 28 760 7 Brasilia 237 2 508 5 928 10 740 17 750 24 163 8 Ranska 1 567 7 196 9 285 12 065 17 949 21 120 9 Kanada 1 459 6 200 9 674 11 900 13 577 15 295 10 Ruotsi 572 3 745 5 425 6 519 9 992 14 557 11 Italia 2 123 8 144 8 663 9 257 10 852 11 780 12 Turkki 51 2 312 3 763 6 081 9 305 11 396 13 Australia 817 2 584 3 806 4 327 7 296 10 555 14 Alankomaat 1 560 2 391 2 805 4 328 6 784 8 747 15 Puola 153 2 497 3 834 5 782 6 614 7 987 16 Meksiko 88 1 370 2 514 3 527 6 789 7 313 17 Tanska 3 140 4 162 4 845 5 227 6 180 7 088 18 Suomi 86 288 627 1 539 2 586 5 614 19 Portugali 1 716 4 525 4 914 5 316 5 486 5 455 20 Belgia 193 1 375 1 959 2 386 4 719 5 251 21 Norja 314 703 819 838 3 980 5 134 22 Kreikka 746 1 749 1 980 2 374 4 113 4 879 23 Vietnam 31 (30 / 2011) 135 159 513 4 628 24 Irlanti 745 1 738 2 272 2 830 4 351 4 619 25 Japani 1 394 2 614 2 789 3 234 4 373 4 372 26 Chile (205 / 2011) 841 (764) 1 424 2 829 3 830 27 Itävalta 965 1 378 2 095 2 632 3 120 3 736 28 Argentiina 167 271 279 2 618 3 310 29 Etelä-Afrikka 570 1 471 2 465 3 103 30 Romania 1 905 2 954 3 028 3 029 3 015 30+ Venäjä 15 15 15 905 2 218 30+ Etelä-Korea 173 483 610 1 031 1 515 1 908 30+ Ukraina 86 276 498 526 1 314 1 761 30+ Egypti 230 550 610 810 1 465 1 643 30+ Jordania 119 527 1 590 30+ Taiwan 188 564 633 682 919 1 581 30+ 124 291 787 (591 ) 787 1 315 1 558 30+ Thaimaa 233 223 1 538 1 545 30+ Uruguay 52 529 (464) 1 210 1 507 1 516 30+ Pakistan 56 256 591 1 287 1 435 30+ Kazakstan 2 53 121 486 1 108 30+ Kroatia 180 347 422 803 1 043 30+ Uusi-Seelanti 171 623 623 623 793 913 30+ Liettua 55 225 279 493 548 814 30+ Bulgaria 32 684 691 691 691 704 30+ Filippiinit 216 (283) 216 427 443 30+ Kenia 6 26 336 436 30+ Dominican tasavalta - 33 85 135 363 417 30+ Peru 148 241 409 409 30+ Etiopia 52 171 324 324 404 30+ 74 147 198 298 408 390 30+ Iran 48 91 117 191 308 342 30+ Tšekki 50 260 282 281 337 339 30+ Panama 35 270 336 336 30+ Unkari 61 329 329 329 329 324 30+ Viro 32 269 303 310 320 315 30+ Sri Lanka 63 131 126 179 252 30+ Tunisia 104 255 (245) 245 245 245 30+ Honduras (102 / 2011) 176 176 235 239 30+ Nicaragua 102 186 186 187 186 30+ Luxemburg 45 58 58 165 165 30+ Kypros 147 147 158 158 158 30+ Mongolia - 51 51 30+ Venezuela 30 50 50 138 138 30+ Latvia 68 62 63 78 136 30+ 2 2 3 62 112 120 30+ Guatemala 50 76 107 107 30+ 39 39 39 102 102 102 30+ 1 101 125 99 99 99 30+ Sveitsi 50 60 75 87 87 30+ 4 4 34 34 34 30+ Kap Verde 24 24 (26) 27 28 28 30+ Israel 2 2 2 185 26 27 30+ 2 18 18 19 23 Koko maailma (MW) 74 223 282 482 369 553 (369 614) 486 749 (466 505) noin 743 000 (733 276) 898 856 Maailmanlaajuisesti tuulivoiman tuotantokapasiteetti on kasvoi voimakkaasti vuoden 2004 jälkeen. Vuosina 2006-2020 asennettu tuotantokapasiteetti kymmenkertaistui. Vuosina 2005–2009 tuotantokapasiteetti nousi ensin runsas 11 gigawattia vuodessa, sittemmin vuosina 2009–2013 tuotantokapasiteettia on lisätty maailmanlaajuisesti 35–45 GW luokkaa vuosittain. Vuosina 2014–2016 tuotantokapasiteetti kasvoi jo 51,5 GW (2014), 63,0 GW (2015) ja 54,6 GW (2016). Maailman tuulienergianeuvoston (GWEC) ja ympäristöjärjestö Greenpeacen vuonna 2014 julkaiseman maailman tuulienergiatuotannon näkymiä esittelevän julkaisun mukaan tuulivoimaa voitaisiin tuottaa vuonna 2030 jo 2 000 GW sähköä (yli nelinkertainen vuoden 2016 lopun lukemaan 486,7 GW nähden), mikä arvion mukaan vastaisi 17–19 % maailmanlaajuisesta sähköntarpeesta. Näkemyksen mukaan tämä vähentäisi hiilidioksidipäästöjä 3 miljardia tonnia vuodessa. Vuoteen 2050 mennessä tuulivoimalla voitaisiin tuottaa 25–30 prosenttia maailmanlaajuisesta sähköntarpeesta. === Tuulivoima Euroopassa=== Vuoden 2015 lopussa 28 EU-maassa oli tuulivoimakapasiteettia yhteensä 141,6 GW, eniten Saksassa (44,9 GW). Ylivoimainen enemmistö voimalakapasiteetista on maalla (131 GW) ja alle 10 % merellä (11 GW). Vuonna 2015 EU:ssa asennettiin 12 800 MW tuulivoimaa.. Eurooppaan vuonna 2015 rakennetusta uudesta tuotantokapasiteetista tuulivoiman osuus oli 44 % (12,8 GW), aurinkovoiman 29 % (8,5 GW), kivihiilipohjaista oli 16 % (4,7 GW), maakaasuun nojasi 6,4 % (1,6 GW). Kunkin muun tuotantotavan määrä oli alle 1,5 % uudesta käyttöönotetusta tuotantokapasiteetista. Käytöstä poistettiin eniten vanhoja hiilivoimaloita (−8 GW), kaasuvoimaloita (−4,3 GW), polttoöljyvoimaloita (−3,3 GW) ja ydinvoimaloita (−1,8 GW). Vuonna 2015 Euroopan unionin asennetusta energiatuotantokapasiteetista 21,1 % pohjautui maakaasuun (192,0 GW), 17,5 % kivihiileen (159,2 GW), 15,6 % tuulivoimaan (141,6 GW), 15,5 % vesivoimaan (141,1 GW), 13,2 prosenttia ydinvoimaan (120,2 GW), 10,5 % aurinkovoimaan (95,4 GW), 3,7 % polttoöljyyn (33,7 GW) ja 1,3 % biomassaan (12,1 GW). Pelkkä tuotantokapasiteetti ei kerro suoraan, kuinka paljon sähköä voimaloilla voidaan tuottaa, sillä esimerkiksi tuuli- ja aurinkovoimalat eivät ympäristöstään riippuvina tuotantotapoina toimi täydellä teholla kuin osan aikaa. === Tuulivoima Suomessa === Vuoden 2017 (2016) lopussa Suomen 700 (552) tuulivoimalan yhteenlaskettu nimelliskapasiteetti oli 2 044 MW (1 533 MW). Ne tuottivat noin 5,6 (3,6) prosenttia Suomessa samana vuonna kulutetusta sähköstä., kun vielä syksyllä 2011 luku oli 0,3 prosenttia. VTT:n vuonna 2007 julkaiseman tutkimuksen mukaan tuulivoimalla voitaisiin tuottaa vuoteen 2020 mennessä jopa 10 % Suomen sähköntarpeesta. Vuonna 2013 laaditussa Suomen ilmasto- ja energiastrategiassa tavoitteena oli, että tuulivoimalla tuotetaan yhdeksän terawattituntia vuodessa vuoteen 2025 mennessä, jolloin kapasiteetin tulisi olla noin 3 000 MW. Sittemmin vuonna 2016 päivitetty ilmasto- ja energiastrategia linjaa Suomen politiikkatoimet vuoteen 2030 asti, eikä sisällä enää tavoitetta tuulivoiman osuudelle, vaan ylätavoitteen uusiutuvan energian 50 prosentin osuudeksi energian loppukulutuksesta. Suomeen valmistui vuonna 2010 maailman ensimmäinen raskaisiin ja dynaamisiin jääolosuhteisiin rakennettu merituulivoimala, Pori Offshore Pilot, joka on toiminut pilottina Tahkoluodon merituulipuiston rakentamiselle sekä laajemminkin merituulivoiman kehittämiselle Suomessa. Suomen Hyötytuuli -yhtiön omistamassa voimalassa on mm. etsitty ja testattu erilaisia ratkaisuja voimalan huoltokäynteihin eri olosuhteissa.Suomen Hyötytuuli. Merituulivoima. == Tuotanto-olosuhteet == Tuulivoiman kaupallisessa käytössä paikallisten tuuliolosuhteiden tuntemus on tärkeää. Tuulioloilla tarkoitetaan mm. keskinopeutta, ajallista vaihtelua, tuulennopeuksien esiintymistodennäköisyyttä ja turbulenttisuutta. Tuulivoimatuotantoa rajoittavia tekijöitä ovat esimerkiksi laitteiden huurtuminen ja kylmyys. Tuulivoimalaitoksen tuotanto riippuu voimakkaasti sijoituskohteensa tuulioloista, sillä tuulen energia on suoraan verrannollinen ilmavirtauksen nopeuden kolmanteen potenssiin. Näin ollen 7,5 m/s tuuli tuottaa yli kolminkertaisesti energiaa verrattuna 5 m/s virtaukseen. == Talous == Tuulivoiman osuus maailman uusiutuvan energian investoinneista oli vuonna 2017 toiseksi suurin, eli noin 38 %. Maailmanlaajuisesti vuonna 2017 tuulivoimaan investoitiin 107,2 miljardia dollaria. Tuulisähkön hinta on laskenut tekniikan kehittyessä ja tuotantomäärien kasvaessa. Hinta laski 80 % 1980-luvulta 2000-luvun alkuun.Investing in Wind Power AWEA 2005 Laskevien rakennuskustannustensa ansiosta tuulivoima on monissa maissa halvinta sähköntuotantoa rakentaa vuonna 2018. ===Tuulivoiman kustannukset ja kustannusrakenne=== Tuulivoiman kustannukset koostuvat karkeasti investointikustannuksista sekä käyttö- ja ylläpitokustannuksista. Käyttökustannusten muuttuvat kustannukset ovat tuulivoimalla pienet verrattuna esimerkiksi fossiilisiin energiantuotantomuotoihin, sillä tuulivoimalla polttoainekustannuksia ei ole lainkaan. Tuulivoiman käyttö- ja ylläpitokustannukset eivät juurikaan riipu tuotetun sähköenergian määrästä, vaan ovat vuosittain lähestulkoon samansuuruisia tuotannosta riippumatta. Vuotuiset käyttökustannukset ovat tyypillisesti noin 2-3 % investointikustannuksista, ja muodostuvat pääosin huolto-, korjaus-, vakuutus- ja hallinnointikustannuksista. Tuulivoimaloiden käyttökustannukset kasvavat laitteiston ikääntyessä. Tuulivoimahankkeiden investointikustannukset riippuvat itse tuuliturbiinien hinnasta, sekä tarvittavasta infrastruktuurista kuten tiestöstä, sähköverkkoliitynnästä ja voimaloiden perustuksista. Investointikustannukset laskevat suhteessa tuulisähkön tuotantoon tuulivoimahankkeen kasvaessa, sillä rakennusvaiheessa voidaan saavuttaa skaalaetuja. Suomessa maatuulivoiman investointikustannukset ovat vuonna 2018 arviolta noin 1 500 €/kW, kun taas merituulivoimalla 1 800 ja 2 250 €/kW:n välillä. Investointikustannus 2012–2015 syöttötariffin piiriin hyväksytyillä suomalaisilla voimaloilla oli keskimäärin 1 560–1 680 €/kW. Kansainvälisen uusiutuvan energian organisaation IRENAn raportin mukaan alhaisimmat toteutuneet tuulivoiman investointikustannukset vuonna 2016 olivat Kiinassa ja Intiassa, joissa maatuulivoima-asennusten keskimääräiset kustannukset olivat 1 245 $/kW ja 1 121 $/kW. Tuulivoimalla tuotetun sähkön hinta riippuu kunkin hankkeen teknisistä ja taloudellisista reunaehdoista kuten tuuliolosuhteista, hankkeen rahoitustavasta ja investointien takaisinmaksuaikataulusta. Merituulivoimaloiden koot ovat kasvaneet, mikä parantaa merituulivoiman kilpailukykyä suhteessa perinteisempään maalle rakennettuun tuulivoimaan. Vuoden 2025 jälkeen merituulivoimalat tuottavat edullisempaa sähköä kuin maalle rakennetut tuulivoimalat. Tuulivoimalan käyttö- ja ylläpitokulujen arvioidaan tyypillisesti olevan 1,2–1,5 snt/kWh maalla. Keskimäärin Euroopassa tuulivoimalla tuotetun energian kustannukset ovat olleet vuonna 2009 noin 7 snt/kWh, ja tuotantokustannukset ovat vaihdelleet vähäntuulisilla alueilla 7–10 snt/kWh.The Economics of Wind Energy tuulivoimasektorin etujärjestö Euroopan tuulienergiayhdistys (EWEA), maaliskuu 2009 Keskimääräinen tuotantokustannus 2015 mennessä Suomen syöttötariffijärjestelmään hyväksytyillä tuulivoimaloilla oli vuosina 2012-2015 noin 6-7 snt/kWh. Halvimman tuulivoimalan tuotantokustannus tuolla aikavälillä oli noin 4,5 snt/kWh. Lappeenrannan Teknillisen Yliopiston syksyllä 2017 julkaiseman sähköntuotannon hintavertailun mukaan tuulivoima on ensimmäistä kertaa edullisin sähkön tuotantotapa Suomessa. Tutkimuksessa alin maatuulivoimalla tuotetun sähkön omakustannushinta ottamatta huomioon vaihtelevan tuotannon mahdollisia lisäkustannuksia systeemitasolla oli 4,14 snt/kWh. Norjalainen teollisuusyritys Norsk Hydro on solminut 29 vuoden sähkön ostosopimuksen tuulipuiston sähköntuotannosta vuonna 2018. Tämä on pisin siihenastinen ostosopimus maailmassa. ====Ulkoiskustannukset==== Euroopan komission teettämän selvityksen mukaan tuulivoiman ulkoiskustannukset, eli yhteiskunnalle ja ympäristölle aiheutetut ylimääräiset kustannukset, ovat eri energiamuodoista halvimmat, 0,05–0,25 snt/kWh. Potentials of wind energy pdf, Enercon (s.4/8) Tuuliturbiinit ja varsinkin laajat tuulipuistot aiheuttavat toimintavaikeuksia tutkajärjestelmille, sotilaalliselle tutkailmavalvonnalle ja säätutkille. Siksi tutkajärjestelmiä on parannettava tuulipuistojen vaikutusalueella, mistä aiheutuu suuria kustannuksia. Aiheuttaja maksaa periaatteen vuoksi, mikä lisää tuulivoiman investointikuluja. Asiaa helpotetaan tuulipuistojen ja tutka-asemien paremmalla keskinäisellä sijoittelulla, jota voidaan mallintaa tietokoneella. === Tuotot === ==== Verotulot ==== Konsulttiyhtiö FCG:n Eero Laesterä ja Tuomas Hanhela arvioivat yhden tuuliturbiinin tuottavan kunnalle kiinteistöverotuloja keskimäärin 35 000 euroa vuodessa, ja isompi turbiini voi tuottaa 45 000 euroa vuodessa. Siten Suomen pienimmissä kunnissa muutama kymmenen tuuliturbiinia riittäisi tuottamaan niin paljon kiinteistöverotuloja, että kunta voisi halutessaan laskea tuloveronsa nollaan. Suomessa vuoteen 2018 mennessä rakennettu tuulivoima kerryttää elinkaarensa aikana verotuloja noin 3,4 miljardia euroa. ==== Vuokratulot ==== Maaseudun Tulevaisuuden keräämien tietojen mukaan yhden tuuliturbiinin alueen maanvuokra voi olla 20 000–30 000 euroa vuodessa (2021). Vuoden 2021 jälkeen ala on kuumentunut ja hyvistä rakennuspaikoista käydään kovempaa kilpailua. Tuulivoimapuistoille johtavien sähkölinjojen maankäytön korvaukset ovat vaatimattomampia. Tyypillisesti maapohjan lunastuksesta maksetaan vain kertakorvaus, jonka määrä voi olla muutamia satoja euroja hehtaarilta. ===Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen=== Tuulivoimalla yritetään vähentää hiilidioksidipäästöjä. Vuonna 2005 julkaistun saksalaisen tutkimuksen mukaan hiilidioksiditonnin vähentäminen korvaamalla fossiilisia polttoaineita tuulivoimalla maksaa 41–77 euroa.Report doubts future of wind power 26.2.2005, The Guradian, theguardian.com, Yksi MWh sähköä hiilellä tuotettuna aiheuttaa noin yhden tonnin hiilidioksidipäästöt.Electricity Consumption and Carbon Dioxide University of Strathclyde, esru.strath.ac.uk, Tuulivoimatuottajan E.onin julkaiseman tutkimuksen mukaan tuulivoima voi huonosti korvata perinteistä voimantuotantoa. Vuoden 2004 Saksan tuulivoimakapasiteetilla pystyttiin korvaamaan 8 % kapasiteetistaan. Prosenttiosuus laskee, kun kapasiteetti nousee. Vuoteen 2020 ennustettu 48 GW:n tuulivoimakapasiteetti pystyisi korvaamaan 2 GW hiili- tai ydinvoimaa (4 %).Wind Report 2005 pdf, s.9, e.on-Netz, eon-netz.com, ===Käyttöiän loppu=== Tuulivoimalan käyttöiästä on esitetty erilaisia näkemyksiä. Tuulivoimateollisuuden vallitseva yleinen käsitys käyttöiästä on vakiintunut 20–30 vuoteen. Kaupallista tuulivoimalainvestointia tehtäessä lähdetään yleensä siitä, että laitoksen tulee pystyä maksamaan investointi takaisin 20 vuodessa. Teollisissa tuulivoimaloissa vasta harvat turbiinit ovat saavuttaneet 20 vuoden iän, ja nekin ovat olleet tyypillisesti pienempiä kuin nykyisin rakennettavat laitteet. Tanskassa yli 15-vuotiaita tuuliturbiineja oli vuonna 2013 yhteensä 1 664 kappaletta, joista 131 oli 23-vuotiaita. Vuoteen 2013 mennessä Tanskassa purettujen tuuliturbiinien keski-ikä oli noin 17 vuotta. Helmikuuhun 2021 mennessä Suomessa on purettu 24 tuulivoimalaa . ==== Purkukustannukset ==== Joidenkin arvioiden mukaan purkukustannukset ovat kymmenen prosenttia voimalan rakentamiskustannuksista. Suomen Tuulivoimayhdistyksen mukaan esimerkiksi 10 tuulivoimalan puistossa yhden voimalan purkukustannus on tapauksesta riippuen noin 60 000–120 000 euroa. ==== Vastuu ==== Suomessa joissakin tuulipuistoissa purkamista varten on sovittu vakuudesta, mutta useissa tapauksissa riittäviä vakuuksia ei ole. Jos tuulivoimalayrityksen toiminta päättyisi konkurssiin ja voimala olisi purettava eikä konkurssipesä kykenisi hoitamaan tätä, silloin kiinteistön omistajan olisi maksettava purkaminen. Jos kiinteistön omistajakaan ei suoriudu tehtävästä, silloin vastuu kaatuu kunnalle. ==== Purkujäte ==== Voimalan purkutyössä syntyvistä jätteistä suurin osa on kierrätyskelpoisia. Metalli voidaan kierrättää sataprosenttisesti. Hankalin jäte syntyy potkurin lavoista. Tuulivoimalan lapa ei sisällä ympäristölle tai terveydelle vaarallisia komponentteja eikä se ole ongelmajätettä, mutta se on hyvin työläs ja hankala käsiteltävä. Lavoissa käytettyjen lasikuitu- ja epoksimateriaalien uusiokäyttö ei ole mahdollista. Käytöstä poitetut lavat päätyvät poltettavaksi, täyteaineiksi tai haudattaviksi. Murskattuina niitä voidaan käyttää komposiittimateriaalien osana. ===Tuulivoiman edistäminen=== Tuulivoiman käyttöönottoa edistetään syöttötariffeilla, sertifikaateilla, sujuvilla lupaprosesseilla ja sähköverkkoyhteyksillä. Myös vapaaehtoisia ympäristömerkkejä, kuten Suomen luonnonsuojeluliiton Ekoenergia-merkki, on perustettu tukemaan tuulivoiman ja muun uusiutuvan käyttöönottoa. Ekoenergia- merkki asettaa myös kestävyyskriteerejä hyväksymälleen tuulivoimatuotannolle. Ekoenergia-merkin mukaista sähkösopimusta suosittelevat Suomen luonnonsuojeluliitto, Greenpeace sekä WWF. Suomessa tuulivoimala voi saada tukea 105,3 euroa/MWh, mutta syöttötariffin taso ei kuitenkaan vielä riitä avomerituulipuistojen rakentamiseen.Syöttötariffit vihdoin käyttöön Lumituuli Oy 24.03.2011 Uusiutuvana energiana tuulivoimaa yleensä tuetaan valtion taholta. Tuulivoiman edistämiseen sisältyy yleensä investointitukea, 20–30 vuoden takuuhinta tuotetusta sähköstä, valtion kustantamat verkkoyhteydet tai erilaisia verohelpotuksia. Yleisiä ovat myös erilaiset vihreät sertifikaatit. Syöttötariffilla tuetun energiantuotannon vaikutusta kuluttajien maksamaan laskuun on vaikea arvioida, koska kapasiteetin lisäys laskee sähkön hintaa markkinoilla ja tariffi kasvattaa kuluttajien maksamaa hintaa. Kreikka on EWEA:n mukaan esimerkki maasta, jossa pelkkä takuuhinta ei ole riittänyt tuulivoiman lisäämiseen. Ruotsissa vihreän sertifikaatin pidennys 20 vuodeksi on lisännyt tuulivoimainvestointeja. Suomessa sähköverkkoon liitettävä voimala voi saada Kauppa- ja teollisuusministeriön investointitukea 20–35 % rakennuskustannuksista ja tuottajalle palautetaan sähkövero. === Tuet === Valtion taloudellisen tutkimuskeskuksen tutkijoiden mukaan tuulisähkön tukeminen menee osittain hukkaan, jos tavoitteena on edistää siirtymistä puhtaampaan teknologiaan. Tätä tavoitetta olisi parempi edistää innovaatiotuilla. Sen sijaan päästöjen vähentämistä voidaan edistää mahdollisimman edullisesti toimivalla päästökaupalla: se ohjaa vähentämään päästöt kaikkein edullisimmin keinoin. Tämä on saanut myös kansainväliset pankit innostumaan hiilidioksidipäästöjen alentamisesta koska kaikki päästökaupan raha kiertää niiden kautta. Uusiutuvan energian tuet eivät lainkaan vähennä päästökauppasektorin päästöjä, koska ne eivät vähennä päästöoikeuksien kokonaismäärää vaan tekevät muille halvemmaksi ostaa päästöoikeuksia.EU:n ilmastopolitiikan hintaan voidaan vaikuttaa , Piia Aatola ja Kimmo Ollikka. Kirjoittajat ovat tutkijoita Valtion taloudellisessa tutkimuskeskuksessa. Helsingin Sanomat Vieraskynä, 21.2.2014. Vuonna 2011 otettiin Suomessa käyttöön tuulivoimalla tuotetun sähkön takuuhinta, jossa tuottajalle taattiin 12 vuoden ajaksi 85 euroa/MWh ja nopealle investoijalle lisäksi enintään kolmen vuoden ajan lisäbonus, joka korotti takuuhinnan yhteensä 105,3 euroon/MWh. Tavoite oli kasvattaa Suomen tuulivoimakapasiteetti vuoteen 2020 mennessä aina 2 500 megawattiin.Uusiutuvalla energialla tuotetun sähkön tukijärjestelmä käyttöön TEM 24.3.2011 Syyskuussa 2015 työ- ja elinkeinoministeriö tiedotti, että vaikka Suomen syöttötariffijärjestelmällä oli ollut tuulivoimahankkeiden kehittämiseen ja tuulivoimaloiden investointiin selvä kannustava ja käynnistävä vaikutus, sen hetkistä järjestelmää ei enää voitu pitää riittävän kustannustehokkaana ja markkinaehtoisena kannustinjärjestelmänä.Syöttötariffijärjestelmä sulkeutumassa tuulivoimaloiden osalta TEM 3.9.2015 Sähkön markkinahinta megawattitunnilta oli tuolloin 2. vuosineljänneksellä ollut vain 25,83 euroa verrattuna alkuvuoden 32,10 euroon ja 2011 syksyn noin 40 euroon.Sipilän hallitus myönsi: Tuulivoimaloiden tukeminen liian kallista Suomen Kuvalehti 3.9.2015 Syöttötariffitukien myöntäminen uusille tuulivoimahankkeille loppui vuonna 2018. Vanhat voimalat ovat tuen piirissä 12 vuotta. Siten ensimmäiset tippuvat tuen piiristä vuonna 2023 ja viimeiset vuonna 2030. ===Työllisyys=== Vuonna 2008 laskettiin että tuulivoima työllisti EU:ssa suoraan 108 600 henkeä, joista 38 000 saksalaista, 17 000 tanskalaista ja 20 500 espanjalaista. Vuonna 2010 tuulivoima työllisti EWEA:n mukaan 135 863 ihmistä, eli noin 25 % enemmän kuin vuonna 2007. Yhdysvalloissa uusiutuvat energiamuodot toivat kaikkiaan 450 000 työpaikkaa vuonna 2007. Tuulivoiman työllistävyys on keskiarvoltaan esimerkiksi Tanskassa 3 henkeä/MW. Vuoden 2020 EU-ennuste on 153 400 tuotantoon, 27 400 asennuksiin ja 16 100 ylläpitoon plus viennin osuus.Wind Energy The Facts EWEA 2004 s. 127–136, Suomessa tuulivoimalat työllistävät paikallisia ihmisiä esimerkiksi maansiirto- ja metsänraivaustyöhön. Rakennusyhtiöitä käytetään perustuksia tehtäessä. Itse tuulivoimaloiden pystyttämisestä vastaa usein ulkomainen tuulivoimalan valmistaja. Käytön aikana tuulivoima työllistää käyttöhenkilökuntaa arviolta kaksi työntekijää 10–20 voimalayksikköä kohden.Projecting Wind Power Youtube-video, 2013, Mervento and Saba Tuulivoima Vuoteen 2018 mennessä rakennetun tuulivoimatuotannon työllistävä vaikutus Suomessa koko elinkaarensa aikana on kokonaisuudessaan noin 55 800 henkilötyövuotta. Tästä tuulivoimatuotannon suora työllisyysvaikutus on noin 2 600 henkilötyövuotta ja sen kerrannaisvaikutuksina syntyy noin 53 200 henkilötyövuoden työvoimatarve muilla toimialoilla. === Tuulivoima-alan yrityksiä === Tuulivoimaosuudet % Yritys 2007World Wind Energy Association WWEAInternational Wind Energy Development World Market Update 2007, Forecast 2008-2012 BTM Consult Press Release 23.3.2008 2013Global market share of the world's leading wind turbine manufacturers in 2013, based on sales in gigawatts viitattu 24.3.2015 Vestas (Tanska) 22,8 13,1 Goldwind (Kiina) 4,2 11 Enercon (Saksa) 14,0 9,8 Siemens (Saksa) 7,1 7,4 GE Energy (USA) 16,6 6,6 Gamesa (Espanja) 15,4 5,5 Suzlon (Intia) 10,5 5,3 United Power (Kiina) - 4 Mingyang (Kiina) - 3,5 Nordex 3,4 3,3 Vuonna 2013 suurimmat tuulivoimageneraattorien valmistajayhtiöt olivat myytyjen voimaloiden yhteistehon (gigawattia) perusteella tanskalainen Vestas, kiinalainen Goldwind, saksalaiset Enercon ja Siemens, yhdysvaltalainen GE Energy ja espanjalainen Gamesa. Vielä vuonna 2005 myös suomalaisella Winwindillä oli merkittävä asema suurten tuulivoimaloiden (yli 3 MW) markkinoilla. Yritys oli tuolloin yli 2,5 MW turbiineissa kolmanneksi suurin valmistaja Vestaksen ja Enerconin jälkeen (2005).Wind energy barometer 2007 – EurObserv’ER Systèmes solaires Le journal des énergies renouvelables n° 177, s. 71–90, 2/2007 Vuonna 2013 Winwind kuitenkin ajautui konkurssiin.Tuulivoimayhtiö Winwind konkurssiin 3.10.2013, yle.fi Uusia tuulivoimayhtiöitä on perustettu tuulivoimalahankkeiden toteuttamiseksi ja energiatuotannon pyörittämiseksi myös Suomessa. Tuulivoimamarkkinoiden merkittävin markkina-ajuri on viime vuosina ollut syöttötariffi, joka on taannut tuottajille kannattavan sähköhinnan. Uusien tuulivoimaloiden rakentamisinnon on arvioitu hiipuvan Suomessa tavoitteeksi asetetun 2 500 MW:n kapasiteetin täyttymisen lähestyessä. Sähkön takuuhintaa 83,5 EUR/MWh (syöttötariffi, enintään 12 vuoden ajalta) ei turvata suuremmalle tuulienergian tuotantokapasiteettimäärälle.Tuuli puhaltaa kallista sähköä 14.4.2013, Pohjolan Sanomat, pohjolansanomat.fi, viitattu 24.3.2015Tutkimus hehkuttaa tuulivoiman edullisuutta – Heitetään siis syöttötariffi romukoppaan! 15.2.2015, talouselama.fi, viitattu 24.3.2015 == Tuotantokapasiteetti == Tuulivoimalaitosten tuotantoa voidaan tarkastella ns. huipunkäyttöajan avulla, joka lasketaan jakamalla vuosituotanto nimellisteholla. Koska tuuliolosuhteista riippuen tuulivoimala tuottaa sähköä eri tehoilla, huipunkäyttöaika kertoo kuinka monta tuntia tuulivoimalan pitäisi toimia nimellistehollaan, jotta toteutunut vuosituotanto täyttyy. Usein tuulivoimalan tuotantoa tarkastellaan myös kapasiteettikertoimen avulla. Kapasiteettikerroin on huipunkäyttöajan prosentuaalinen esitys ja saadaan jakamalla huipunkäyttöaika vuoden kaikilla tunneilla. Suomessa tuulivoimaloiden kapasiteettikerroin vuonna 2019 oli keskimääräisesti 33 prosenttia. Stanfordin yliopiston tutkijoiden mukaan vähintään viidesosa maailman tuulivoimapotentiaalista riittää koko maailman sähkönkulutukseen. Yhdysvalloissa tuotiin tammikuussa 2015 esille se, että paremmista tuulioloista johtuen maa tuotti vuonna 2013 enemmän sähköä (167 mrd. kWh) kuin Kiina (138 mrd. kWh), vaikka Kiinassa oli asennettua tuulivoimalakapasiteettia noin 1,5 kertaisesti Yhdysvaltoihin verrattuna. Kiinan tavoitteena on rakentaa jopa 150 GW uutta tuulivoimakapasiteettiä vuoden 2017 loppuun mennessä. Yhdysvallat pyrkii rakentamaan samassa ajassa vajaa kymmenesosan tästä lisäkapasiteetista. Mikäli esitetyt suunnitelmat toteutuvat ja uusien tuulivoimaloiden kapasiteettikerroin pysyy ennallaan vuoden 2013 oloihin nähden, Kiina nousee vuoden 2017 loppuun mennessä tuotantomäärissä maailman johtavaksi tuulienergian tuottajamaaksi Yhdysvaltojen ohi. ==Säätövoiman tarve== Tuulivoima tarvitsee rinnalleen säätövoimaa, joka on nopeasti syttyvää ja helposti säädettävissä. Parhaiten tähän soveltuu lämpövoimaloista hiili- ja kaasuvoimalat. Tuulivoimaa kasvattaessa myös säätövoiman tarve kasvaa tuulivoiman huonon tuotantoennustettavuuden takia. Euroopassa esimerkiksi Saksa on rakentanut massiivisesti lisää hiilivoimaa tuulivoiman rinnalle. Tanskassa tuulivoiman tuotannon vaihtelut kompensoidaan ruotsalaisella ja norjalaisella pumppuvoimalla, joka toimii helpon säädettävyytensä ansiosta alueen energiavarastona. Tuulisella säällä Tanska myy halvalla sähkön ylijäämän naapurimaihin, joissa sillä pumpataan vettä takaisin voimaloiden altaisiin. Skotlannissa tuulivoimaloille on jopa maksettu että voimalat sammutetaan yöksi jolloin sähkön kulutus on pientä. Tuulisuus vaihtelee vuorokauden, vuodenaikojen ja säärintamien mukaan. Sähköntuotanto talven kulutushuipun aikaan 21 vuoden keskiarvona (1993–2014) kertoo, että koko tuulisähkönnimellistehosta on tuona aikana ollut käytössä 20 %. Kymmenen vuoden keskiarvo (2004–2014) tuulivoiman tuotannosta kulutushuipun aikaan on 23 % nimellistehosta, eli lähes saman verran kuin keskimääräinen kapasiteettikerroin Suomessa. Energia-alan konsulttiyrityksen Energiakolmion mukaan Tanskassa ja Ruotsissa tehdyssä seurantatutkimuksessa selvisi, että alueellinen laajentaminen ei poista säätövoiman tarvetta, ”Jos ei tuule Tanskassa, ei tuule Ruotsissakaan” kertoo tutkimusTalouselämä, Matti Kankare, 8.9.2011, Taas murtui yksi tuuleen rakennettu tuulivoimauskomus. Alle 20 %:n energiantuotanto-osuudella tuulivoima ei merkittävästi lisää säätövoiman tarvetta.The Impact of Large Scale Wind Power Production on the Nordic Electricity System Useiden eri maiden kokemusten ja mallilaskelmien perusteella tuulivoiman vaatima säätötarve on 15 % asennetusta tuulivoimakapasiteetista, kun tuulivoimalla tuotetaan 5−10 % sähköstä. VTT: Tuulivoiman säätö- ja varavoimatarpeesta Suomessa Vaihtelua tasoitetaan tavallisesti vesivoimalla tai lauhdetuotannolla. Jos tuulivoiman osuus nousee 20 %:sta vielä merkittävästi, niin tuulivoimatuotantoa täytyy tasoittaa lisätoimenpiteillä. Näitä ovat esimerkiksi sähköverkkoyhteyksien lisääminen naapurimaihin, kulutuksen jousto tai säätökapasiteetin käyttö.VTT: Tuulivoiman vaikutukset sähköjärjestelmään Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid ilmoitti syksyllä 2008 varautuvansa liittämään 2 000 MW tuulivoimakapasiteetin kantaverkkoon. Fingridin mukaan käyttövarmuuden näkökulmasta yhden tunnin sisällä tapahtuva tuulivaihtelu aiheuttaa tehonmuutoksen, joka on arviolta neljänneksen tuulivoiman kokonaistehosta. Näin ollen 2 000 MW tuulivoimaa edellyttää varautumista 500 MW tehomuutoksiin. Tanskan länsiosassa tuulivoiman normaalivaihtelu energiantuotannossa on ollut 1 600–200 MW, mutta äärimmillään on havaittu tuulivoiman vaihdelleen 2 200–100 MW kymmenen tunnin sisällä. Tuulivoimakapasiteetin jatkuva ennalta ennustamattomuus asettaa haasteita säätövoiman riittävyydelle, suurimmillaan 600 MW vaihtelu tuulivoimakapasiteetissa yhdessä tunnissa.IMPACT OF INCREASED AMOUNTS OF RENEWABLE ENERGY ON NORDIC POWER SYSTEM OPERATION Entsoe 31.08.2010 Suurimmissa tuulivoimankäyttäjämaissa, Espanjassa, Saksassa ja Tanskassa, tuulivoiman hetkellinen tuotanto on ollut yli 30–40 % kyseisen maan sähkönkulutuksesta useita kertoja vuodessa. Sähköverkko on kuitenkin kestänyt tämän ennustusmenetelmien sekä verkkojen hyvän rakenteen että tehon tuotannon ja kulutuksen ohjauksen kautta. Pohjoismaiden sähkömarkkinoilla tuulivoima lisää säätötarvetta noin 2 % kapasiteetista, kun tuulivoiman osuus kulutuksesta on 10 %. Tuulivoimaloihin on myös saatavilla akusto tasoittamaan sähköntuotannon vaihteluita tuulen voimakkuuden muuttuessa.Bullis, Kevin. "Wind Turbines, Battery Included, Can Keep Power Supplies Stable" Technology Review, 7 Toukokuu 2013. Haettu: 29 Kesäkuu 2013. Mutta akustot ovat niin pieniä, että vain yhden tunnin sopimuksen mukainen tuotanto voidaan varmistaa. ==Hajautettu tuotanto== Hajautetuilla energiajärjestelmillä tarkoitetaan paikallisia pienten kokoluokkien sähkön-, lämmön- ja kylmäntuotannon laitoksia ja niihin liittyviä palveluita. Yhteisiä tekijöitä hajautetulle tuotannolle on pieni kokoluokka ja sijainti kulutuspisteen yhteydessä. Tuulivoima soveltuu hajautettuun energiantuotantoon. Sähköä voidaan tuottaa myös pientuulivoimaloilla itse kulutuspaikoilla: maatiloilla, taloyhtiöissä, omakotitaloissa ja kesämökeillä. Sähköä voi tuottaa omavaraisesti mutta ei sähköverkkoon, koska Suomen laki kieltää yksityisiä myymästä sähköä sähköverkkoon, minkä vuoksi pienemmät, omakotitaloihin soveltuvat tuulimyllyt, tarvitsevat myös akun ja taloautomaation, mikä lisää hintaa.Taistelu tuulimyllyjen puolesta pohjalainen.fi -sivulla Tuulivoimaa käytetään pienimuotoisesti esimerkiksi merkkivaloihin, havaintoasemiin ja viestiasemien radioiden akkujen lataamiseen ja aurinkovoiman täydennyksenä. Hajautettuun energiantuotantoon liittyy myös haasteita. Tuulivoimalaitoksen kytkeminen valtakunnalliseen sähköverkkoon edellyttää teknisiä ratkaisuja, joilla voidaan estää tuulivoimalan epätasaisen tuotannon mahdollisesti aiheuttamat häiriöt. Järjestelmävaikutusten arviointia tekee VTT TEKESin rahoittamassa DENSY -hankkeessa. == Ympäristövaikutukset == Tuulivoima lasketaan uusiutuviin luonnonvaroihin. Tuulisähkön tuotannossa ei synny hiilidioksidi- eikä muitakaan aineellisia päästöjä, kuten rikkiä, typpeä tai pienhiukkasia. Ympäristövaikutusten arviointiin sisältyy ääni-, eliöstö-, maankäyttö- tai maisemavaikutukset. Jos tuulivoimalan ääni koetaan häiritseväksi, kyseessä on meluhaitta. Lapojen pyöriminen voi aiheuttaa välkkymistä ja heijastukset ja varjot voivat näkyä kauas, mikä voidaan myös kokea häiritsevänä. Tuulivoimalaitteistojen valmistaminen aiheuttaa suurimman ympäristövaikutuksen voimalan elinkaaren aikana. Valmistusmateriaaleista teräs on helposti kierrätettävää. Lasikuitu- ja komposiittiosien kierrätystä ei toistaiseksi ole järjestetty. === Melu === Tuulivoimalaitosten käyntiääni koostuu lapojen aerodynaamisesta äänestä sekä sähköntuotantokoneiston yksittäisten osien äänistä (mm. vaihteisto, generaattori sekä jäähdytysjärjestelmät). Aerodynaaminen ääni on näistä hallitsevin lapojen koon ja jaksollisen äänen vuoksi.Tuulivoimaloiden melun syntytavat ja leviäminen 2007 Ympäristöministeriö Doppler-ilmiön vaikutuksesta aerodynaamisen äänen taso vaihtelee lavan pyörimisnopeuden mukaan. Lavan ohittaessa maston se synnyttää kaksi erillistä ääntä. Toinen on lavan liikkeestä syntyvä ja mastosta heijastuva aerodynaaminen ääni, toinen syntyy lavan ja tornin väliin jäävän ilmakerroksen puristuessa kokoon. Voimaloiden tuottamaan äänen voimakkuuteen ja sen etenemiseen vaikuttavat monet tekijät, kuten voimalatyyppi, tuulen voimakkuus ja suunta sekä maaston muoto ja kasvillisuus. Tuulivoimamelun luonne poikkeaa tyypillisestä teollisuusmelusta ja kyselyissä se saatetaan kokea häiritsevämpänä kuin esimerkiksi tieliikennemelu. Äänen koettuun häiritsevyyteen vaikuttaa merkittävästi hyötyykö yksilö tuulivoimalasta ja onko tuulivoimalaan suora näköyhteys. Myös tuulivoimaan kohdistuvan negatiivisen asenteen on todettu vaikuttavan tuulivoimamelun häiritsevyyteen. Tutkimusten mukaan noin 10 % väestöstä kokee tuulivoimalan aiheuttaman melun häiritseväksi sisätiloissa, kun sen A-painotettu äänentaso ylittää 40 dB(A) asunnon ulkopuolella. Äänitaso on yhteydessä melun häiritsevyyteen, mutta yksilölliset erot ovat kokemuksen suhteen suuria. Selkeää yhteyttä unenlaadun ja tuulivoimaloiden äänentason välillä ei Työterveyslaitoksen 2014 tarkastelemien kansainvälisten tutkimusten mukaan löydetty. Siihen saakka tehdyissä infraäänen vaikutuksia koskevissa tutkimuksissa oli todettu, että vasta kuulokynnyksen ylittävällä infraäänellä olisi suoria terveysvaikutuksia. Huoli terveysvaikutuksista voi kuitenkin tuottaa ja lisätä oirekokemuksia. Melun terveysvaikutusten pelko itsessään aiheuttaa muutoksia terveyteen nosebo -lumevaikutuksen kautta. Työ- ja elinkeinoministeriön vuonna 2017 teettämän tutkimuksen mukaan tuulivoimaloiden infraääni on voimaloiden läheisyydessä pienempi tai verrattavissa kaupunkikeskustojen infraäänitasoon, eikä ole tieteellistä näyttöä, että infraäänet aiheuttaisivat terveyshaittoja tällaisissa ympäristöissä. Väestötutkimuksissa oireilun ei ole havaittu olevan yleisempää tuulivoimaloiden läheisyydessä. Vuonna 2020 julkaistun valtioneuvoston tilaaman tutkimuksen mukaan pidettiin todennäköisenä, että ihmiset voivat havaita infraäänen, vaikkei tätä pystyttykään osoittamaan. Tahdosta riippumattoman hermoston stressiä ilmentävissä vasteissa ei nähty eroa infraäänestä johtuen. Muitakaan terveysvaikutuksia ei havaittu.Tuulivoimaloiden infraääni ja terveys Valtioneuvoston kanslia - Valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnan artikkelisarja 11/2020 ====Melun vaimennusmahdollisuudet==== Generaattorikoneiston ja vaihteiston vaimennus perustuu pitkälti laitteiden kotelointiin sekä käyntivärähtelyn vaimentamiseen erottamalla laitteen kiinnityspinta mastorungosta. Vaihteiston vaimennuksessa voidaan lisäksi suunnitteluvaiheessa optimoida hammasvälit vaihteistotaajuuden muuttamiseksi. Tuulivoimaloita voidaan ajaa tarvittaessa myös niin sanotusti hiljennettynä, jolloin voimaloiden tehoa alennetaan. ====Tuulivoimamelun raja-arvoja==== Valtioneuvoston asetus tuulivoimaloiden ulkomelutason ohjearvosta 1107/2015 määrittää tuulivoimalan toiminnasta aiheutuvan melun A-taajuuspainotetun keskiäänitason ohjearvoksi 45 dB päiväsaikaan ja 40 dB yöaikaan, poikkeuksena kansallispuistot, joissa ohjeisarvo on 40 dB päiväsaikaan ja 40 dB yöaikaan. Tanskassa on voimassa ympäristöministeriön asettama vain matalataajuista melua asuntojen sisätiloissa koskeva 20 dB(A):n raja-arvo. Terveyden- ja hyvinvointilaitoksen Timo Lanki on todennut, että tuulivoimaloista johtuva asuntojen sisämelutaso ei ylitä asumisterveysohjeen tasoja, mikäli ulkomelutaso ei nouse yli 40 dB:n.Timo Lanki: Tuulivoimatuotannon terveys- ja ympäristöhaitat, Ympäristö ja Terveys lehti, 10/2012 * Uudenkaupungin kaupunginhallitus päätti 13.4.2015 tuulivoimaloiden ja asutuksen väliseksi etäisyydeksi kaksi kilometriä.Tuulivoima tyrmättiin Uudessakaupungissa 14.4.2015 * Pöytyän valtuusto päätti 27.4.2015 tuulivoimaloiden minimietäisyys asutukseen on kymmenen kertaa tuulivoimalan maksimikorkeus siiven kärjestä mitattuna. Vaatimusta ei sovelleta tuulivoimaloihin joiden napakorkeus on enintään 80 metriä ja enimmäisteho enintään yksi megawatti. Minimietäisyyksistä voi poiketa näiden rajojen sisäpuolella olevien asuin- tai vapaa-ajan rakennusten omistajien kirjallisella suostumuksella.Tuulivoima pääsee Pöytyälle neuvotellen 28.4.2015 * Porin kaupunginvaltuusto teki 31.8.2015 päätöksen, että tuulivoimaloita ei saa jatkossa rakentaa kahta kilometriä lähemmäs asutusta. Suojaetäisyys koskee sekä vakituista asutusta että loma- asutusta.Pori rajoittaa voimakkaasti_tuulivoiman rakentamista 31.8.2015 ===Lintu- ja lepakkokuolemat=== Yksi tuulivoiman ympäristövaikutuksista on lintujen ja lepakoiden kuolettavat törmäykset tuulivoimaloiden pyöriviin lapoihin. AWEA:n mukaan USA:ssa lintuja kuolee 3–5 turbiinia kohti vuodessa.Wind-Wildlife Frequently Asked Questions AWEA Suomessa vastaava luku on noin 1–2. Tätä voi verrata esimerkiksi sähköverkon aiheuttamiin lintukuolemiin Suomessa (200 000 lintua vuodessa) tai puhelin- ja televisiomastojen aiheuttamiin törmäyksiin (100 000 lintua vuodessa). Lintukuolemat riippuvat alueen linnustosta ja niihin on mahdollista vaikuttaa tuulivoiman sijoittelulla. Myös lepakoita kuolee tuulivoimaloihin Euroopan unionin ja Pohjois-Amerikan alueella. Lepakot osaavat väistää turbiineja, kun ne eivät ole toiminnassa, mutta liikkuvia siipiä eivät niinkään. Törmäysten lisäksi tuulivoimalan liikkuvan siiven aiheuttama ilmanpaineen muutos saattaa aiheuttaa lähellä lentävälle lepakolle vammoja.Tuulivoimalat vaarallisia lepakoille Yleisradio 27.8.2008 Appalakkien vuoristossa Yhdysvaltojen itärannikolla suoritettujen tutkimusten mukaan tuulipuistot ovat suurempi uhka alueen paikallisille ja pienempinä ryhminä viihtyville lajeille. Laajemmilla alueilla elävät lajit saavat helpommin lisäyksiä riveihinsä tuulipuistovapailta alueilta. Suomessa lepakoiden törmäykset tuulivoimaloihin ovat verrattain harvinaisia. Työ- ja elinkeinoministeriön tutkimuksessa tuulivoimaloiden linnusto- ja lepakkovaikutuksista vuodelta 2017 tultiin johtopäätökseen, että Suomeen suunnitellun määrän tuulivoimaloita ei katsota merkittävästi vaikuttamaan linnustoon tai lepakoihin. ===Tuotannon ympäristövaikutukset=== Tuuliturbiinien roottorimateriaaliksi sopii keveytensä vuoksi balsapuu, jota tuodaan Ecuadorista ja Perusta jopa sademetsistä. Tätä Amazonian alkuperäiskansat kuten Perun wampít kritisoivat. ===Ympäristöjärjestöjen kanta tuulivoiman haittoihin=== Suomen luonnonsuojeluliiton Ekoenergia-merkki on asettanut tuulivoiman sijoittamiselle kriteerejä. Niiden mukaan tuulivoima ei saa sijoittua tärkeille maisema-, linnusto-, kulttuuriperintö-, tai luonnonsuojelualueille. Tällaisiksi alueiksi järjestö laskee Luonnonsuojelulain mukaiset luonnonsuojelualueet, luonnonsuojeluohjelmiin kuuluvat kohteet, Natura 2000 -alueet, erämaa-alueet, kaavojen suojelualuevaraukset, Luonnonsuojelulain mukaiset maisema-alueet, Kansallismaisema-teoksessa mainitut maisema-alueet, Unescon maailmanperintökohteet, valtakunnallisesti merkittävät kulttuurihistorialliset ympäristöt sekä FINIBA-linnustoalueet. Lintujärjestö BirdLife Suomen mukaan tuulivoimaloiden karttamista ruokailussa tai yöpymispaikkojen valinnassa ovat osoittaneet erityisesti vesi- ja kosteikkolinnut mm. Suomessa runsaat sinisorsa, tukka- ja punasotka, telkkä, kapustarinta, kuovi, nokikana, töyhtöhyyppä ja harmaalokki. Järjestö pitää tärkeänä, että tuulivoimaloiden sijaintia valitessa huomioidaan seuraavia tekijöitä: suurien pesimäyhdyskuntien tai tärkeiden ruokailu- tai levähdyspaikkojen läheisyys, lintujen muuttoreittein sijainti suhteessa voimaloihin, lintujen esiintymisen vuodenaikaisvaihtelu ja meri- tai maakotkien yleisyys alueella. == Energeettinen takaisinmaksuaika == Tuulivoimalavalmistaja Vestaksen mukaan voimalan valmistuksen energiamäärä saatiin tuulivoimalla takaisin joissakin kuukausissa 1990-luvulla, kattaen kaikki tuulivoimalan valmistukseen liittyvät seikat.The energy balance of modern wind turbines 1997 The energy balance of modern wind turbine 1997 2020-luvulla tuulivoiman rakentamisen energian takaisinmaksuajan on tutkittu olevan noin 5–8 kuukautta. == Merituulivoima== Euroopan yhteisö on maailman merkittävin merituulivoiman tuotantoalue (2013). Suurimmat merituulivoiman tuottajamaat olivat Yhdistynyt kuningaskunta (3 680,9 MW), Tanska (1 270,6 MW), Belgia (571,5 MW), Saksa (520,3 MW), Kiina (428,8 MW), Alankomaat (246,8 MW) ja Ruotsi (211,7 MW). Tuulivoima-alan etujärjestö Euroopan tuulienergiayhdistys (EWEA) raportoi, että Euroopan yhteisön 73 merituulipuistossa oli heinäkuussa 2014 yhteensä 2 304 merituulivoimalaa. Nämä edustivat 7,3 gigawatin asennettua, sähköverkkoon kytkettyä tuulivoimakapasiteettia. Asennettuja voimaloita oli jonkin verran tätä enemmän, mutta useilta voimaloilta uupui vielä sähkönsiirtoyhteys.The European offshore wind industry – key trends and statistics 1st half 2014 pdf, heinäkuu 2014, ewea.org, viitattu 1.9.2014, Euroopan tuulienergiayhdistys totesi heinäkuussa 2014 Euroopassa rakennettavan aiempia ennusteita runsaammin tuulivoimaloita maa-alueille. Euroopan komission todettiin puolestaan alentaneen arviotaan yhteisön vuoden 2020 energiatarpeesta 11 prosenttia aiempaa alemmaksi. EWEA:n uudessa, heinäkuussa 2014 julkaistussa arviossa merituulipuistojen ennakoitiin rakennettavan merkittävästi aiempia EWEA:n (2009) ja Euroopan yhteisön (2013) ennusteita vähemmän. Uudempi arvio esitti kolme erilaista vaihtoehtoista näkemystä Euroopan yhteisön maalle ja merille rakennetavan tuulivoimakapasiteetin määräksi vuodelle 2020. Merituulivoiman (ja kaiken tuulivoiman) osuuden Euroopan yhteisön energiantuotannosta arvioitiin kohoavan vuonna 2020 skenaariosta riippuen noin 2,4–3,5 prosenttiin (12,8–16,9 %) yhteisön energiantarpeesta. Rakennettujen merituulipuistojen asennettu kapasiteetti olisi tällöin EU-alueella välillä 19,5–27,8 GW ja vuotuinen energiantuotanto 71,9–102,2 TWh.Wind energy scenarios for 2020 pdf, heinäkuu 2014, ewea.org, viitattu 1.9.2014, 4.9 GW of new offshore wind capacity under construction in Europe 14.7.2014, ewea.org, viitattu 1.9.2014, Suomessa Suomen Hyötytuuli suunnittelee Tahkoluodon merituulipuiston rakentamista Porin Tahkoluodon satama- ja teollisuusalueen edustan merialueelle. Merituulipuisto muodostuu 11 tuulivoimalasta, joiden tuulivoimalakohtainen teho on 5 MW. Tuulivoiman tuotannon uskotaan suuntautuvan tulevaisuudessa yhä enemmän merelle, koska tuuliolosuhteet ovat merellä paremmat ja offshore-ratkaisu mahdollistaa suuren mittakaavan tuulipuistojen rakentamisen.Suomen Hyötytuuli. Lisää merituulivoimaa Tahkoluodon alueelle valmistui vuonna 2010 maailman ensimmäinen raskaisiin ja dynaamisiin jääolosuhteisiin rakennettu merituulivoimala, Pori Offshore Pilot. Siellä on pilotoitu merituulivoiman tuotanto-olosuhteita.Suomen Hyötytuuli. Merituulivoima. ==Kritiikki== Amerikkalaisen National Wind Watch -yhdistyksen mukaan suuren mittakaavan tuulivoimatuotannon etuja liioitellaan ja haittoja vähätellään. Yhdistyksen mukaan tuulivoiman merkittäviin haittapuoliin paikallisille yhteisölle lukeutuvat tuulivoimaloiden suuri koko, väistämätön melu, valoilmiöt sekä näistä johtuvat elämänlaadun ja jopa terveyden vaarantuminen. Yhdistys listaa tuulivoimasta aiheutuviksi oireiksi mm. unettomuuden, päänsäryn, tinnituksen, korvien paineen, huimauksen, näön hämärtymisen, sydänongelmat, paniikkikohtaukset ja keskittymisongelmat. Ongelmien todetaan olevan merkityksellisiä alle 2 km:n etäisyydellä suurista tuulivoimaloista. Yhdistys on myös huolestunut tuulivoimaloiden ja niiden infastruktuurin linnuille, lepakoille, hyönteisille ja muille villieläimille aiheuttamista haitoista. Näitä tuulivoimasta aiheutuvia oireita on kutsuttu tuuliturbiinisyndroomaksi (Wind Turbine Syndrome) pääosin epätieteellisissä ja kyseenalaisissa tutkimuksissa, joita ei ole julkaistu vertaisarvioiduissa tieteellisissä lehdissä. Oireyhtymää ei tunneta missään lääketieteen tautiluokituksissa. Tanskan, Saksan ja Espanjan vuosien kokemuksenkaan perusteella ei yhdistyksen mukaan ole pystytty osoittamaan, että tuulivoima vähentäisi fossiilisten polttoaineiden ja ydinvoiman käyttöä. Saksassa uusiutuvien tuuli- ja aurinkoenergian tuki oli vuonna 2013 19,4 miljardia euroa, jonka seurauksena sähkön hinta nousi pilviin. Tanskalaisen liberalistisen, valtion tukia vastustavan CEPOS -think-thankin mukaan Tanskassa on Euroopan kallein sähkön hinta ja bruttokansantuote on tuulivoimalle maksettavista tuista johtuen 270 miljoonaa dollaria alhaisempi kuin se olisi, jos tuulivoimateollisuuden työvoima työskentelisi muilla aloilla. ===Onnettomuudet=== Tuulivoimakriittinen yhdistys Wind Watch on kerännyt eri lähteistä tietoja yli tuhannesta tuulivoimaloita koskevasta onnettomuudesta. Listattuja tapauksia ovat muun muassa rakennusaikaiset onnettomuudet (sortumat, työtapaturmat ja liikenneonnettomuudet), roottorien tai konehuoneen hajoamiset, tulipalot ja roottoreista putoava jään aiheuttamat vauriot. Näistä rakennusaikaiset onnettomuudet ja työtapaturmat ovat vakavimmat. Roottorien tai konehuoneiden hajoamiset ovat aiheuttaneet yhdistyksen mukaan vakavaa vaaraa tai loukkaantumisia kymmenissä tapauksissa, ja johtaneet kuolemaan yli kolmessakymmenessä tapauksessa vuodesta 1975 lähtien. Sivullisia on loukkaantunut putoavasta jäästä. Voimaloissa esiintyneet tulipalot ovat tuhonneet muutaman voimalan käytännössä kokonaan.https://web.archive.org/web/20081203110153/http://www.wind- watch.org/documents/wp-content/uploads/accidents-1nov2006.xls Tuulivoimaloiden korkeuden vuoksi paloja on vaikea sammuttaa, ja joissakin tapauksissa tulipalot ovat aiheuttaneet myös maastopaloja. Onnettomuuksien syinä ovat yhdistyksen mukaan olleet useimmiten puutteellinen tai huolimaton toiminta, rakennusvirheet tai voimalaan iskenyt salama. Talvella roottoreista putoava jää voi aiheuttaa vaaraa lähialueelle. Vakavammissa onnettomuuksissa, joissa voimalan koneisto vaurioituu on vaarana hydrauliikka- ja voiteluöljyjen leviäminen ympäristöön. Tuulivoimaonnettomuudet ovat vuoteen 2006 mennessä aiheuttaneet 32 kuolemantapausta. Tuotettuun energiaan suhteutettuna tuulivoima aiheutti vuoteen 2000 mennessä noin 0,15 kuolemantapausta TWh:ta kohti.Gipe, Paul: Contemporary Mortality Rates in Wind Energy . Wind-Works, 2006. Vastaava luku hiilivoimalle on noin 0,18, vesivoimalle 0,11 ja ydinvoimalle 0,02.Hirschberg, S. & Strupczewski, A: Comparison of Accident Risks in Different Energy Systems, IAEA bulletin Vol 41, 1999 ====Tuulivoimaonnettomuuksia Suomessa==== * 25. elokuuta 2004 Uudessakaupungissa riehui tuulivoimalapalo * 6. tammikuuta 2017 Haminan Paksuniemessä paloi tuulivoimalaPelastuslaitoksella harvinainen hälytys Haminassa – alue jouduttiin eristämään roihuavan tuulivoimalan vuoksi * useita pienempiä onnettomuuksia, kuten muun muassa Porin Reposaaren tuulivoimalan rikkoutuminenVilliintynyt tuulivoimala puretaan – turvatoimia tiukennettu ja lavan katkeaminen Pyhäjoen Mäkikankaalla sijaitsevasta tuulivoimalastaPyhäjoen Mäkikankaalla tuulivoimalasta katkesi lapa Vaalan Metsälamminkankaalla syttyi tuulivoimala tuleen ja sammui itsekseen 15. helmikuuta vastaisena yönä 2024. * 2. helmikuuta 2024 sattui Jämijärvellä onnettomuus, kun tuulimyllyn 62 metriä pitkä ja 14 tonnia painava lapa rikkoontui ja siitä putosi osia maahan. ==Katso myös== * Ilmavirtavoimala * Ekoenergia-merkki * Kestävä kehitys alueittain ja maittain * Luettelo tuulivoimalaitoksien valmistajista * Sähköntuotanto * Sähkön pientuotanto * Sähkön hinta == Lähteet == * ===Viitteet=== == Aiheesta muualla == *Suomen tuuliatlas: Mitä on tuulivoima? *The Wind Power: Wind turbines and windfarms database *Motivan, Työ ja Elinkeinomisteriön, Tuulivoimayhdistyksen, Ilmatieteen laitoksen ja VTT:n tekemä tietopaketti (2009) *Tuulivoima Energiateollisuuden sivuilla *Suomen tuulivoimayhdistys * Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit