Tuulivoima taituulisähkö ontuulenliike-energian muuntamistasähköksi, yleensätuuliturbiinien pyörivien lapojen välityksellä. Tuuli syntyyilmakehässäauringon säteilyn lämmittäessäilmaa eri alueilla epätasaisesti synnyttäen niillälämpötila- japaine-eroja. Lähinnä paine-erot pyrkivät tasoittumaan ja aiheuttavat ilmakehässä horisontaalisia ja vertikaalisia virtauksia. Maan- ja merenpinnan lähellä horisontaalinen virtaus koetaantuulena, jota voidaan hyödyntää tuulivoimana.[1] Tuulivoima on sitenuusiutuvaa energiaa, joka muodostuu Auringon säteilystä.[2]
Maailman tuulienergiajärjestön (WWEA) mukaan tuulivoiman maailmanlaajuinen kapasiteetti oli vuoden 2018 (2017) lopussa 598,9 (546,4)GW.[3] 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).[4][5][6] Vuonna 2017 tuulivoimalla tuotettiin noin 4,4 prosenttia maailman sähköntuotannosta.[7]Euroopan yhteisön alueelle asennetut tuulivoimalat tuottivat vuonna 2017 yhteensä 336 TWh sähköä, joka vastaa noin 11,6 prosenttia EU:n sähkönkulutuksesta.[8]
Merituulivoimaloiden eli offshore-tuulivoimaloiden koot ovat kasvaneet, mikä parantaamerituulivoiman kilpailukykyä suhteessa perinteisempään maalle rakennettuun tuulivoimaan. On esitetty arvioita, että vuoden 2025 jälkeen merituulivoimalat tuottavat edullisempaa sähköä kuin maalle rakennetut tuulivoimalat.[9]
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 1]
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.[10]
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 kehitettyHalladay-pyörä oli pienisiipinen tuuliratas, joka toimi tehokkaammin pienillä tuulen nopeuksilla. Kevyessä tuulirattaassa oli myös tuuliviiri, joka ohjasi rattaan aina tuulen suuntaan.[Lindell 2]
Tuulimyllyjä käytettiin viljan jauhatukseen, vedennostoon ja kasteluun ja pienteollisuuden voimanlähteenä ennen höyrykoneen yleistymistä. Ensimmäinen sähköä tuottavan tuulivoimalan rakensiCharles F. BrushClevelandissa,Ohiossa vuonna 1888.[Lindell 3] Kyseessä oli myös ensimmäinen tuulivoimala, joka sisälsi vaihteiston (suhdeluku 50:1), jonka avullageneraattorin nopeus nostettiin 500 kierrokseen minuutissa. Voimalan teho oli 12 kW ja sähköä varastoitiin akkuihin.[Lindell 4][11]
Vuonna 1891 tanskalainen Poul La Cour aloitti tuulivoiman aerodynamiikan tutkimisen Tanskan valtionrahoituksen turvin. Vuonna 1897 valmistui Askovin voimalaitoksen tuulimylly. Tuulimyllyn energia käytettiinvedyn jahapen 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 5]
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.[12]
Tuulivoimateknologia on monitieteinen kokonaisuus, jossa keskeisiä osaamisaloja ovat muun muassa sähkömekaaninen energianmuunto,turbiinitekniikka, tuulivoimaloiden konstruktiotekniikka, tuulivoiman integroiminen sähköverkkoihin sekä tuuli- ja ympäristöolosuhteiden tutkimus.
Paikallisten tuuliolosuhteiden tuntemus on tärkeää tuulivoiman kaupallisessa käytössä. Tuulioloilla tarkoitetaan mm. keskinopeutta, ajallista vaihtelua, tuulennopeuksien esiintymistodennäköisyyttä ja turbulenttisuutta. Tuulivoimatuotantoa rajoittavia tekijöitä ovat esimerkiksi laitteiden huurtuminen ja kylmyys.[13]
Tuulivoimalaitoksen tuotanto riippuu voimakkaasti sijoituskohteensa tuulioloista, sillä tuulen energia on suoraan verrannollinen ilmavirtauksen nopeuden kolmanteen potenssiin.[14] Näin ollen 7,5 m/s tuuli tuottaa yli kolminkertaisesti energiaa verrattuna 5 m/s virtaukseen.
Tuuliturbiini onturbiini, jolla tuulen eli virtaavan ilmanliike-energiaa muutetaan turbiinin akselin pyörimisenergiaksi elimekaaniseksi energiaksi. Akseli pyörittää edelleen sähköä tuottavaageneraattoria. Roottorin pyörimisliike sovitetaan vaihteiston avulla generaattorille sopivaksi. Mikäli energia käytetään suoraan esim. jauhinkivien pyöritykseen käytetään nimitystätuulimylly. Usein tuuliturbiinista puhuttaessa tarkoitetaan koko tuulivoimalaitosta, johon turbiinin lisäksi kuuluu mm.generaattori,vaihteisto, masto ja perustukset.[15]
Yleisimmän tuuliturbiinimallin rakenne on aksiaalinen eli siinä ilma virtaa akselin suuntaisesti. Myösradiaalisia tuuliturbiineja valmistetaan, mutta ne soveltuvat lähinnä pienille tehoille, korkeintaan noin 25 kW. Kaupallisena esimerkkinä tällaisista erikoisvoimaloista on suomalainenWindside.[16].
Tuulivoimalan koko mitoitetaan alueen tuulisuuden mukaan. Suuri voimala ei tuota sähköä pienellä tuulen nopeuksilla, mutta tuulen nopeuden kaksinkertaistuessa tuulivoimalan sähköntuotto nelinkertaistuu[17]. 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)[18], 9,5 MW (MHI Vestas V164) ja 8,0 MW (Siemens Gamesa SG 8.0-167 DD).[19]
Tuulivoimalan käyttöiästä on esitetty erilaisia näkemyksiä. Tuulivoimateollisuuden vallitseva yleinen käsitys käyttöiästä on vakiintunut 20–30 vuoteen.[20][21] Kaupallista tuulivoimalainvestointia tehtäessä lähdetään yleensä siitä, että laitoksen tulee pystyä maksamaan investointi takaisin 20 vuodessa.[22]
Teollisissa tuulivoimaloissa vasta harvat turbiinit ovat saavuttaneet 20 vuoden iän vuonna 2012.[23] Tanskassa vuoteen 2013 mennessä purettujen tuuliturbiinien keski-ikä oli noin 17 vuotta.[24]
Suomessa oli purettu 24 tuulivoimalaa helmikuuhun 2021 mennessä[25].
Tuulivoimalaitosten tuotantoa voidaan tarkastella ns.huipunkäyttöajan avulla, joka lasketaan jakamalla vuosituotantonimellisteholla. 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 myöskapasiteettikertoimen avulla. Kapasiteettikerroin on huipunkäyttöajan prosentuaalinen esitys ja saadaan jakamalla huipunkäyttöaika vuoden kaikilla tunneilla.[26][27] Suomessa tuulivoimaloiden kapasiteettikerroin vuonna 2019 oli keskimääräisesti 33 prosenttia.[28]Stanfordin yliopiston tutkijoiden mukaan vähintään viidesosa maailman tuulivoimapotentiaalista riittää koko maailman sähkönkulutukseen.lähde tarkemmin?
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.[29] 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.Tuulivoiman käyttö
Tuulivoiman asennettu kapasiteetti (MW) [30][31][32][33][34][35][36][37][38] Huom! Taulukko ei sisällä kaikkia pienimpiä tuulienergian tuottajamaita.
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.[55] Vuosina 2014–2016 tuotantokapasiteetti kasvoi jo 51,5 GW (2014)[44], 63,0 GW (2015)[52] ja 54,6 GW (2016)[43].
Maailman tuulienergianeuvoston (GWEC) ja ympäristöjärjestöGreenpeacen 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[43] 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.[56]
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).[57]
Vuonna 2015 EU:ssa asennettiin 12 800 MW tuulivoimaa.[57]. 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).[57]
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.
Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty päivitettäväksi, koska sen sisältö on osin vanhentunut. Voit auttaa Wikipediaaparantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa ollakeskustelusivulla. Tarkennus:2023-09-23
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,[58][59] kun vielä syksyllä 2011 luku oli 0,3 prosenttia.[60]
VTT:n vuonna 2007 julkaiseman tutkimuksen mukaan tuulivoimalla voitaisiin tuottaa vuoteen 2020 mennessä jopa 10 % Suomen sähköntarpeesta.[61]
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.[62] 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.[63]
Suomeen valmistui vuonna 2010 maailman ensimmäinen raskaisiin ja dynaamisiin jääolosuhteisiin rakennettu merituulivoimala, Pori Offshore Pilot, joka on toiminut pilottinaTahkoluodon merituulipuiston rakentamiselle sekä laajemminkin merituulivoiman kehittämiselle Suomessa.Suomen Hyötytuuli -yhtiön omistamassa voimalassa on mm. etsitty ja testattu erilaisia ratkaisuja voimalan huoltokäynteihin eri olosuhteissa.[64]
Tuulivoiman ympäristövaikutusten arvioinnissa tarkastellaan ääni-, eliöstö-, maankäyttö- ja maisemavaikutuksia.
Tuulivoiman rakentaminen ja käyttö kuluttavat niin vähän uusiutumattomia luonnonvaroja, että tuulivoima lasketaan kuuluvaksiuusiutuviin luonnonvaroihin. Tuulisähkön tuotannossa ei synny juuri lainkaan hiilidioksidi- eikä muitakaan aineellisia päästöjä, kuten rikkiä, typpeä tai pienhiukkasia.
Jos tuulivoimalan ääni koetaan häiritseväksi, kyseessä onmeluhaitta. Nykyaikaisten tuulivoimaloiden ääni saattaa kuulua häiritsevänä jopa 1,5 kilometrin päähän. Esimerkiksi Leppävirran kunnan Niittysmäki-Konkanmäen alueella sijaitsevan kolmen tuulivoimalan aiheuttamasta meluhaitasta on taisteltu oikeudessa jo vuosia. Kyseisellä alueella sijaitsevien tuulivoimaloiden yksikköteho on 3,45 megawattia ja korkeus 145 metriä.[65][66]
Tuulivoimamelun luonne poikkeaa tyypillisestä teollisuusmelusta ja kyselyissä se saatetaan kokea häiritsevämpänä kuin esimerkiksi tieliikennemelu.[67] Tutkimusten mukaan noin 10 % väestöstä kokee tuulivoimalan aiheuttaman melun häiritseväksi sisätiloissa, kun sen A-painotettu äänentaso ylittää 40dB(A) asunnon ulkopuolella.[68] Äänen koettuun häiritsevyyteen vaikuttaa merkittävästi hyötyykö yksilö tuulivoimalasta ja onko tuulivoimalaan suora näköyhteys.[69]
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.[70]Doppler-ilmiön vaikutuksesta aerodynaamisenäänen 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.[71]
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.
Tuulivoimaloiden äänentason ja unenlaadun välillä ei ole löydetty selkeää yhteyttäTyöterveyslaitoksen 2014 tarkastelemien kansainvälisten tutkimusten mukaan.[71]
Tuulivoimalat tuottavat paitsi tavanomaista melua myös äärimmäisen mataliainfraääniä. Jotkut asukkaat ovat joutuneet muuttamaan muualle, koska ovat menneet huonoon kuntoon tuulivoimaloiden lähellä asuessaan. Koska kyse ei ole ollut siitä, että voimaloista kantautuva ääni tai valo olisi koettu häiritseväksi, monet ovat epäilleet, että oireiden aiheuttajana voisi olla voimaloiden synnyttämille infraäänille herkistyminen.[72]
Työterveyslaitoksen vuonna 2014 julkaiseman tutkimuskatsauksen mukaan kuulokynnyksen ylittävIllä infraäänillä on suoria terveysvaikutuksia.[71] Työ- ja elinkeinoministeriön vuonna 2107 teettämässä selvityksessä ei kuitenkaan olemassa tutkimusnäyttöä siitä, että tuulivoimaloiden tuottamat infraäänet voisivat aiheuttaa suoria terveyshaittoja. Valtion taloudellisen tutkimuskeskuksen johdolla tehtyjen mittausten avulla pääteltiin lisäksi, että tuulivoimaloista kantautuvan infraäänen tasot ovat samaa suuruusluokkaa kuin kaupunkiympäristössä. Väestötutkimuksissa ei ole myöskään havaittu, että tuulivoimaloiden läheisyydessä asuvilla esiintyisi tavallista enemmän oireita. Ohjausryhmä katsoi kuitenkin, että tuulivoiman terveysvaikutuksiin liittyvää tutkimusta tuli jatkaa laajemman kokonaiskuvan saamiseksi.[73]
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 ole kuitenkaan nähty eroa infraäänestä johtuen. Muitakaan terveysvaikutuksia ei ole havaittu.[74]
Matalataajuuksiseen meluun perehtyneen lääketieteen professori Mariana Alves Pereiran mukaan tuulivoimalan lähellä asuvien oireet saattavat selittyä pitkäaikaisen infraäänille altistumisen aiheuttamalla vibroakustisella oireyhtymällä, joka näkyy esimerkiksi verenkiertoelinten seinämien paksuuntumisena. Pereiran mukaan oireyhtymä voidaan todentaa objektiivisilla lääketieteellisillä testeillä.[75] Psykiatrisia sairauksia tutkinutVihreän liiton poliitikkoKati Juva on esittänyt, että asukkaiden päänsärky, keskittymisvaikeudet, unettomuus, levottomuus, kutina ja ihottuma saattavat johtua heidän tuulivoimaloita kohtaan tuntemasta pelosta.[76][77]
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.[78] Tanskassa on voimassa ympäristöministeriön asettama vain matalataajuista melua asuntojen sisätiloissa koskeva 20 dB(A):n raja-arvo.[79] Terveyden- ja hyvinvointilaitoksen Timo Lanki on todennut, että tuulivoimaloista johtuva asuntojen sisämelutaso ei ylitä asumisterveysohjeen tasoja, mikäli ulkomelutaso ei nouse yli 40 dB:n.[80]
Uudenkaupungin kaupunginhallitus päätti 13.4.2015 tuulivoimaloiden ja asutuksen väliseksi etäisyydeksi kaksi kilometriä.[81]
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.[82]
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.[83]
Yksi tuulivoiman ympäristövaikutuksista on lintujen ja lepakoiden kuolettavat törmäykset tuulivoimaloiden pyöriviin lapoihin.
AWEA:n mukaan USA:ssa lintuja kuolee 3–5 turbiinia kohti vuodessa.[84] 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).[85] Lintukuolemat riippuvat alueen linnustosta ja niihin on mahdollista vaikuttaa tuulivoiman sijoittelulla.[86]
Myöslepakoita 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.[86][87] Appalakkien vuoristossa Yhdysvaltojen itärannikolla suoritettujen tutkimusten mukaan tuulipuistot ovat suurempi uhka alueen paikallisille ja pienempinä ryhminä viihtyville lajeille.[88] Laajemmilla alueilla elävät lajit saavat helpommin lisäyksiä riveihinsä tuulipuistovapailta alueilta.[88] Suomessa lepakoiden törmäykset tuulivoimaloihin ovat verrattain harvinaisia.[86]
Erityisesti vesi- ja kosteikkolinnut kuten Suomessa runsaatsinisorsa,tukka- japunasotka,telkkä,kapustarinta,kuovi,nokikana,töyhtöhyyppä jaharmaalokki ovat osoittaneet lintujärjestöBirdLife Suomen mukaan tuulivoimaloiden karttamista ruokailussa tai yöpymispaikkojen valinnassa. 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 jameri- taimaakotkien yleisyys alueella.[89]
Työ- ja elinkeinoministeriön tutkimuksessa tuulivoimaloiden linnusto- ja lepakkovaikutuksista vuodelta 2017 tultiin johtopäätökseen, että Suomeen suunnitellun määrän tuulivoimaloita ei katsota merkittävästi vaikuttamaan linnustoon tai lepakoihin.[86]
Suomen luonnonsuojeluliitonEkoenergia-merkki on asettanut tuulivoiman sijoittamiselle kriteerejä, joiden mukaan tuulivoimaa ei saa sijoittaa tärkeille maisema-, linnusto-, kulttuuriperintö-, tai luonnonsuojelualueille. Tällaisiksi alueiksi järjestö laskeeLuonnonsuojelulain 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 sekäFINIBA-linnustoalueet.[90]
Tuulivoimalaitteistojen valmistaminen aiheuttaa suurimman materiaalisen ympäristövaikutuksen voimalan elinkaaren aikana. Tuuliturbiinien roottorimateriaaliksi sopii keveytensä vuoksibalsapuu, jota tuodaanEcuadorista jaPerusta jopa sademetsistä. TätäAmazonian alkuperäiskansat kuten Perun wampít kritisoivat.[91]
Suurin osa voimalan purkutyössä syntyvistä jätteistä kierrätyskelpoisia[92]. Metalliosat voidaan kierrättää sataprosenttisesti[92]. Lasikuitu- ja komposiittiosien kierrätystä ei toistaiseksi ole järjestetty.[91]
Hankalin jäte syntyy potkurin lavoista[92]. Tuulivoimalan lapa ei sisällä ympäristölle tai terveydelle vaarallisia komponentteja eikä se oleongelmajätettä, mutta se on hyvin työläs ja hankala käsiteltävä[93]. Lavoissa käytettyjen lasikuitu- ja epoksimateriaalien uusiokäyttö ei ole mahdollista[92]. Käytöstä poitetut lavat päätyvät poltettavaksi, täyteaineiksi tai haudattaviksi.[93] Murskattuina niitä voidaan käyttää komposiittimateriaalien osana.[92]
Tuulivoimalla yritetään vähentää energiantuotannon hiilidioksidipäästöjä. Yksi MWh sähköä hiilellä tuotettuna aiheuttaa noin yhden tonnin hiilidioksidipäästöt.[94] Vuonna 2005 julkaistun saksalaisen tutkimuksen mukaan hiilidioksiditonnin vähentäminen korvaamalla fossiilisia polttoaineita tuulivoimalla maksaa 41–77 euroa.[95]
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 %).[96]Talous
Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty päivitettäväksi, koska sen sisältö on osin vanhentunut. Voit auttaa Wikipediaaparantamalla artikkelia. Lisää tietoa saattaa ollakeskustelusivulla. Tarkennus:Ajantasaistus tarpeen. Tuulivoimasektori on kasvanut, painotukset ja arviot esim. vuoden 2020 tilanteesta muuttuneet.
Tuulivoiman osuus maailman uusiutuvan energian investoinneista oli vuonna 2017 toiseksi suurin, eli noin 38 %. Maailmanlaajuisesti vuonna 2017 tuulivoimaan investoitiin 107,2 miljardia dollaria.[97]
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.[98] Vuotuiset käyttökustannukset ovat tyypillisesti noin 2-3 % investointikustannuksista,[99] ja muodostuvat pääosin huolto-, korjaus-, vakuutus- ja hallinnointikustannuksista.[100] Tuulivoimaloiden käyttökustannukset kasvavat laitteiston ikääntyessä.[21]
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.[100] Investointikustannus 2012–2015 syöttötariffin piiriin hyväksytyillä suomalaisilla voimaloilla oli keskimäärin 1 560–1 680 €/kW.[101] Kansainvälisen uusiutuvan energian organisaationIRENAn 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.[102]
Tuulivoimalla tuotetun sähkön hinta riippuu kunkin hankkeen teknisistä ja taloudellisista reunaehdoista kuten tuuliolosuhteista, hankkeen rahoitustavasta ja investointien takaisinmaksuaikataulusta.[98]
Tuulisähkön hinta on laskenut tekniikan kehittyessä ja tuotantomäärien kasvaessa. Hinta laski 80 % 1980-luvulta 2000-luvun alkuun.[103] Laskevien rakennuskustannustensa ansiosta tuulivoima on monissa maissa halvinta sähköntuotantoa rakentaa vuonna 2018.[97]
Merituulivoimaloiden koot ovat kasvaneet, mikä parantaa merituulivoiman kilpailukykyä suhteessa perinteisempään maalle rakennettuun tuulivoimaan. Vuoden 2025 jälkeen merituulivoimalat tuottavat edullisempaa sähköä kuin maalle rakennetut tuulivoimalat.[9]
Tuulivoimalan käyttö- ja ylläpitokulujen arvioidaan tyypillisesti olevan 1,2–1,5snt/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.[104] 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.[101]
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 4,14snt/kWh.[105]
Norjalainen teollisuusyritysNorsk Hydro on solminut 29 vuoden sähkön ostosopimuksen tuulipuiston sähköntuotannosta vuonna 2018. Tämä on pisin siihenastinen ostosopimus maailmassa.[106]
Joidenkin arvioiden mukaan purkukustannukset ovat kymmenen prosenttia voimalan rakentamiskustannuksista[25]. Suomen Tuulivoimayhdistyksen mukaan esimerkiksi 10 tuulivoimalan puistossa yhden voimalan purkukustannus on tapauksesta riippuen noin 60 000–120 000 euroa[25].
Suomessa joissakin tuulipuistoissa purkamista varten on sovittuvakuudesta, mutta useissa tapauksissa riittäviä vakuuksia ei ole[25]. Jos tuulivoimalayrityksen toiminta päättyisi konkurssiin ja voimala olisi purettava eikä konkurssipesä kykenisi hoitamaan tätä, silloin kiinteistön omistajan olisi maksettava purkaminen[25]. Jos kiinteistön omistajakaan ei suoriudu tehtävästä, silloin vastuu kaatuu kunnalle.[25]
Euroopan komission teettämän selvityksen mukaan tuulivoimanulkoiskustannukset, eli yhteiskunnalle ja ympäristölle aiheutetut ylimääräiset kustannukset, ovat eri energiamuodoista halvimmat, 0,05–0,25 snt/kWh.[107][108]
Tuuliturbiinit ja varsinkin laajat tuulipuistot aiheuttavat toimintavaikeuksiatutkajärjestelmille, sotilaalliselletutkailmavalvonnalle jasäätutkille. Siksi tutkajärjestelmiä on parannettava tuulipuistojen vaikutusalueella, mistä aiheutuu suuria kustannuksia. Aiheuttaja maksaa periaatteen vuoksi, mikä lisää tuulivoiman investointikuluja.[109][110][111] Asiaa helpotetaan tuulipuistojen ja tutka-asemien paremmalla keskinäisellä sijoittelulla, jota voidaanmallintaa tietokoneella.[112]
Suomessa vuoteen 2018 mennessä rakennettu tuulivoima kerryttää elinkaarensa aikana verotuloja noin 3,4 miljardia euroa.[113]Konsulttiyhtiö FCG:nEero Laesterä ja Tuomas Hanhela arvioivat yhden tuuliturbiinin tuottavan kunnallekiinteistöverotuloja 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 laskeatuloveronsa nollaan.[114]
Maaseudun Tulevaisuuden keräämien tietojen mukaan yhden tuuliturbiinin alueen maanvuokra voi olla 20 000–30 000 euroa vuodessa (2021)[115]. Vuoden 2021 jälkeen ala on kuumentunut ja hyvistä rakennuspaikoista käydään kovempaa kilpailua[116].
Tuulivoimapuistoille johtavien sähkölinjojen maankäytön korvaukset ovat vaatimattomampia. Tyypillisesti maapohjan lunastuksesta maksetaan vain kertakorvaus, jonka määrä voi olla muutamia satoja euroja hehtaarilta.[115]
Vuonna 2008 laskettiin että tuulivoima työllisti EU:ssa suoraan 108 600 henkeä, joista 38 000 saksalaista, 17 000 tanskalaista ja 20 500 espanjalaista.[117] Vuonna 2010 tuulivoima työllisti EWEA:n mukaan 135 863 ihmistä, eli noin 25 % enemmän kuin vuonna 2007.[118] Yhdysvalloissa uusiutuvat energiamuodot toivat kaikkiaan 450 000 työpaikkaa vuonna 2007.[119] 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.[120]
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.[121]
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.[113]
Tuulivoiman käyttöönottoa edistetäänsyöttötariffeilla, sertifikaateilla, sujuvilla lupaprosesseilla ja sähköverkkoyhteyksillä.[122] Myös vapaaehtoisia ympäristömerkkejä, kuten Suomen luonnonsuojeluliitonEkoenergia-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.[123]
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.lähde? Kreikka on EWEA:n mukaan esimerkki maasta, jossa pelkkä takuuhinta ei ole riittänyt tuulivoiman lisäämiseen.lähde? Ruotsissa vihreän sertifikaatin pidennys 20 vuodeksi on lisännyt tuulivoimainvestointejalähde?. Suomessa sähköverkkoon liitettävä voimala voi saadaKauppa- ja teollisuusministeriön investointitukea 20–35 % rakennuskustannuksista ja tuottajalle palautetaan sähkövero.lähde?
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.[124]
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.[125]
Syyskuussa 2015työ- 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.[126] Sähkön markkinahinta megawattitunnilta oli tuolloin 2. vuosineljänneksellä ollut vain 25,83 euroa verrattuna alkuvuoden 32,10 euroon ja 2011 syksyn noin 40 euroon.[127][128]
Syöttötariffitukien myöntäminen uusille tuulivoimahankkeille loppui vuonna 2018[129]. Vanhat voimalat ovat tuen piirissä 12 vuotta[129]. Siten ensimmäiset tippuvat tuen piiristä vuonna 2023 ja viimeiset vuonna 2030[129].
Vuonna 2013 suurimmat tuulivoimageneraattorien valmistajayhtiöt olivat myytyjen voimaloiden yhteistehon (gigawattia) perusteella tanskalainenVestas, kiinalainenGoldwind, saksalaisetEnercon jaSiemens, yhdysvaltalainenGE Energy ja espanjalainenGamesa.[132]
Vielä vuonna 2005 myös suomalaisellaWinwindillä 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).[133] Vuonna 2013 Winwind kuitenkin ajautui konkurssiin.[134]
Uusia tuulivoimayhtiöitä on perustettu tuulivoimalahankkeiden toteuttamiseksi ja energiatuotannon pyörittämiseksi myös Suomessa. Tuulivoimamarkkinoiden merkittävin markkina-ajuri on viime vuosina ollutsyöttötariffi[135][136], joka on taannut tuottajille kannattavan sähköhinnan.[137] 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.[138][139]
Tuulivoima tarvitsee rinnalleen säätövoimaa, joka on nopeasti syttyvää ja helposti säädettävissä. Parhaiten tähän soveltuu lämpövoimaloista hiili-lähde? ja kaasuvoimalat. Tuulivoimaa kasvattaessa myös säätövoiman tarve kasvaa tuulivoiman huonon tuotantoennustettavuuden takia. Euroopassa esimerkiksi Saksa on rakentanut massiivisesti lisää hiilivoimaa tuulivoiman rinnalle.[140] Tanskassa tuulivoiman tuotannon vaihtelut kompensoidaan ruotsalaisella ja norjalaisellapumppuvoimalla, joka toimii helpon säädettävyytensä ansiosta alueen energiavarastona. Tuulisella säällä Tanska myy halvalla sähkön ylijäämän naapurimaihin, joissa sillä pumpataan vettä takaisin voimaloiden altaisiin.[141]Skotlannissa tuulivoimaloille on jopa maksettu että voimalat sammutetaan yöksi jolloin sähkön kulutus on pientä.[142]
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.[143]
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 tutkimus[144].
Alle 20 %:n energiantuotanto-osuudella tuulivoima ei merkittävästi lisääsäätövoiman tarvetta.[145] Useiden eri maiden kokemusten ja mallilaskelmien perusteella tuulivoiman vaatima säätötarve on 15 % asennetusta tuulivoimakapasiteetista, kun tuulivoimalla tuotetaan 5−10 % sähköstä.[146] 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.[147]lähde tarkemmin?
Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid ilmoitti syksyllä 2008 varautuvansa liittämään 2 000 MW tuulivoimakapasiteetin kantaverkkoon. Fingridin mukaankäyttövarmuuden 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.[148]
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.[149]
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.[150] Pohjoismaiden sähkömarkkinoilla tuulivoima lisää säätötarvetta noin 2 % kapasiteetista, kun tuulivoiman osuus kulutuksesta on 10 %.[151]
Tuulivoimaloihin on myös saatavilla akusto tasoittamaan sähköntuotannon vaihteluita tuulen voimakkuuden muuttuessa.[152] Mutta akustot ovat niin pieniä, että vain yhden tunnin sopimuksen mukainen tuotanto voidaan varmistaa.
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.[153]
Tuulivoima soveltuu hajautettuun energiantuotantoon. Sähköä voidaan tuottaa myöspientuulivoimaloilla 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.[154] Tuulivoimaa käytetään pienimuotoisesti esimerkiksi merkkivaloihin, havaintoasemiin ja viestiasemien radioiden akkujen lataamiseen jaaurinkovoiman täydennyksenä.
Hajautettuun energiantuotantoon liittyy myös haasteita. Tuulivoimalaitoksen kytkeminen valtakunnalliseen sähköverkkoon edellyttää teknisiä ratkaisuja, joilla voidaan estää tuulivoimalan epätasaisen tuotannon mahdollisesti aiheuttamat häiriöt. Järjestelmävaikutusten arviointia tekeeVTTTEKESin rahoittamassa DENSY -hankkeessa.[155]
TuulivoimalavalmistajaVestaksen mukaan voimalan valmistuksen energiamäärä saatiin tuulivoimalla takaisin joissakin kuukausissa 1990-luvulla, kattaen kaikki tuulivoimalan valmistukseen liittyvät seikat.[156] 2020-luvulla tuulivoiman rakentamisen energian takaisinmaksuajan on tutkittu olevan noin 5–8 kuukautta.[157]
Euroopan yhteisö on maailman merkittävin merituulivoiman tuotantoalue (2013). Suurimmat merituulivoiman tuottajamaat olivatYhdistynyt 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).[158]
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.[159]
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.[160][161]
SuomessaSuomen Hyötytuuli suunnitteleeTahkoluodon 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.[162] Tahkoluodon alueelle valmistui vuonna 2010 maailman ensimmäinen raskaisiin ja dynaamisiin jääolosuhteisiin rakennettu merituulivoimala, Pori Offshore Pilot. Siellä on pilotoitu merituulivoiman tuotanto-olosuhteita.[163]
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.[164]
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.[165]
Tanskan,Saksan jaEspanjan vuosien kokemuksenkaan perusteella ei yhdistyksen mukaan ole pystytty osoittamaan, että tuulivoima vähentäisifossiilisten polttoaineiden jaydinvoiman käyttöä.[164]lähde tarkemmin? Saksassa uusiutuvien tuuli- ja aurinkoenergian tuki oli vuonna 2013 19,4 miljardia euroa, jonka seurauksena sähkön hinta nousi pilviin.[166]
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.[167]
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.[168] Tuulivoimaloiden korkeuden vuoksi paloja on vaikea sammuttaa, ja joissakin tapauksissa tulipalot ovat aiheuttaneet myös maastopaloja.[169]
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.[168]
Tuulivoimaonnettomuudet ovat vuoteen 2006 mennessä aiheuttaneet 32 kuolemantapausta. Tuotettuun energiaan suhteutettuna tuulivoima aiheutti vuoteen 2000 mennessä noin 0,15 kuolemantapausta TWh:ta kohti.[170] Vastaava luku hiilivoimalle on noin 0,18, vesivoimalle 0,11 ja ydinvoimalle 0,02.[171]
useita pienempiä onnettomuuksia, kuten muun muassaPorinReposaaren tuulivoimalan rikkoutuminen[174] ja lavan katkeaminenPyhäjoenMäkikankaalla sijaitsevasta tuulivoimalasta[175]Vaalan Metsälamminkankaalla syttyi tuulivoimala tuleen ja sammui itsekseen 15. helmikuuta vastaisena yönä 2024[176].
2. helmikuuta 2024 sattuiJämijärvellä onnettomuus, kun tuulimyllyn 62 metriä pitkä ja 14 tonnia painava lapa rikkoontui ja siitä putosi osia maahan.[177]
↑Manwell, James & McGowan, Jon & Rogers, Anthony: Wind Energy Explained – Theory, Design and Application, s. 507. John Wiley & Sons, 2009. ISBN 978-0-470-01500-1(englanniksi)
↑Tuulivoimaloiden rakentamisen ja käytön vaikutuksista lintuihin Suomessa. BirdLife Suomi. Arkistoitu 30.4.2010.
↑Tuulivoima. Ekoenergia-merkki, Suomen Luonnonsuojeluliitto. Arkistoitu 25.5.2012.
↑abCarolina Morales: Alkuperäiskansat jäävät jalkoihin, kun Amazonin balsapuu päätyy Euroopan tuulimyllyjen potkureihin. (verkkoversio) KU, 16.1.2025. Helsinki/Bagua, Peru: IPS/KU.Artikkelin verkkoversio. Viitattu 17.1.2025.
↑Energy Subsidies and External Costs (Nuclear energy averages under 0.4 euro cents/kWh (0.2-0.7), less than hydro, coal is over 4.0 cents (2-10 cent averages in different countries), gas ranges 1-4 cents and only wind shows up better than nuclear, at 0.05-0.25 cents/kWh average.) Marraskuu 2014. World Nuclear Association. Arkistoitu 2.1.2015. Viitattu 2.1.2015. (englanniksi)
↑abSavikko, Heikki & Hokkanen, Joonas & Alkula, Veli-Pekka & Rautiainen, Marko & Koutonen, Heini: Tuulivoiman aluetalousvaikutukset työllisyysluvut ja aluetalousvaikutukset eri elinkaaren eri vaiheissa. (Raportti) Suomen Tuulivoimayhdistys ry, 17.4.2019. Teoksen verkkoversio Viitattu 4.2.2024.
↑Sharman, Hugh: Why Wind Power Works in Denmark. Proceedings of ICE, Civil Engineering, May 2005, s. 66–72. Thomas Telford, Ltd..Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 21.2.2015.Arkistoitu 26.9.2019.
