Merituulivoimabuumi kiihtyy Suomessakin

Suomen maa- ja merituulivoiman potentiaali on hurja. Maatuulivoimarakentamisen volyymissä Suomi oli vuonna 2022 Euroopan maiden kolmen kärjessä, mutta merituulivoiman osalta Suomi on auttamattomasti takamatkalla. Viime aikana kiinnostus merituulivoimarakentamista kohtaan on kuitenkin lisääntynyt voimakkaasti. Tässä artikkelissa luodaan katsaus Suomen tuulivoimarakentamisen nykytilaan ja kuvataan merituulivoiman orastavaa buumia.

Tuulivoimalukuja Euroopasta ja Suomesta

Aloitetaan luomalla katsaus Euroopan maa- ja merituulivoimatilastoihin. Euroopan tuulivoimakapasiteetti vuoden 2022 lopussa oli 255 GW, josta 225 GW oli maalle ja 30 GW merelle rakennettu. Vuonna 2022 Eurooppaan rakennettiin 19 GW uutta tuotantokapasiteettia (Kuvio 1). Jotta lukuja olisi helpompi ymmärtää, voidaan niitä verrata vaikkapa Suomen sähkönkäytön huippuun, joka vuonna 2022 osui tammikuun 11. päivälle sähkötehon ollessa 14 058 MW: Euroopan tuulienergiakapasiteetti on siis yli 18 kertaa Suomen sähkön huipputehon ja vuonna 2022 Eurooppaan rakennettiin uutta kapasiteettia lähes 1,4 kertaa Suomen huipputehon verran. (Wind Europe; Energiateollisuus ry.)

Suomen tuulivoimakapasiteetti on ollut kovassa kasvussa jo kohta kymmenen vuotta. Syöttötariffituki vauhditti tuulivoimatuotannon ja markkinoiden syntymistä Suomeen 2010-luvulla. Kun tukikiintiö tuli täyteen, oli rakentaminen vuosina 2018-2019 maltillisempaa. Tultaessa 2020 luvulle, on teknologia muuttanut alaa: Tuulivoimalavalmistajat ovat tuoneet markkinoille yhä korkeampia torneja ja yhä pidempiä lapoja. Tämä tarkoittaa sitä, että voimalat saavuttavat korkealla yläilmoissa vapaammin virtaavat tuulet, jonne maan pinnan rosoisuus, kuten kasvillisuus ja puusto, ei aiheuta juurikaan kitkaa eikä turbulenssia. Pidemmät lavat kasvattavat roottorin pyyhkäisypinta-alaa, joka tarkoittaa, että tuulienergiaa on mahdollista kaapata suuremmalta alalta. Nosteen voimaa hyödyntävät aerodynaamisesti muotoillut lavat kaappaavat energiaa materiaalitehokkaasti ja yli 50 % hyötysuhteella teoreettisen maksimihyötysuhteen ollessa Betzin lain mukaan 59 %. Korkeammat ja suuremmat voimalat kykenevätkin pyörittämään aiempaa tehokkaampia generaattoreita. Suomen Tuulivoimayhdistyksen vuoden 2022 tilastoista käy ilmi, että kun vuonna 2019 Suomeen asennetun yksittäisen tuulivoimalan teho oli keskimäärin 3,5 MW, vuonna 2022 käyttöön otettu tuulivoimala on teholtaan keskimäärin 5,56 MW. Merkittävä teknologinen loikka varsin lyhyessä ajassa! Vuosi 2022 oli kaikin puolin ennätyksellinen, sillä voimaloita rakennettiin yhteensä 437 kappaletta, ja asennettu kapasiteetti kasvoi 2430 MW, mikä tarkoittaa peräti 75 %:n lisäystä. (Suomen Tuulivoimayhdistys.)

Edellä mainitut tuulivoimaloiden yksikkötehot koskevat maalle rakennettuja tuulivoimaloita. Merellä tuulienergian hyödyntäminen on haastavia rakennus-, kunnossapito- ja huolto-olosuhteita lukuun ottamatta houkuttelevaa, sillä merellä keskimääräinen tuulen nopeus on maa-alueita suurempi, ja kovat tuulet puhaltavat myös matalalla, koska kitkaa ja turbulenssia aiheuttavaa kasvillisuutta ja maaston muotoja ei ole. Merelle suunnitellut tuulivoimalat ovatkin järkälemäisiä. Esimerkiksi tanskalainen voimalavalmistaja Vestas on koekäyttänyt joulukuusta 2022 alkaen V226-15.0 -merituulivoimalamallin prototyyppiä. Mallin luku 226 kertoo roottorin halkaisijan metreinä ja 15.0 ilmoittaa voimalan huipputehon megawatteina. Yhtiön tuore LinkedIn -postaus kertoo, että koekäyttö on huhtikuun 2023 alussa edennyt maksimitehovaiheeseen, ja prototyyppi on saavuttanut suunnitellun 15 MW:n huipputehon.

Merituulivoimassa Suomi kirii takamatkalta

Merituulivoiman osalta Suomi on Euroopan kärkimaita – Iso-Britanniaa (13,9 GW), Saksaa (8 GW) Hollantia (2,8 GW) ja Tanskaa (2,3 GW) – auttamattomasti jäljessä. Suomessa on yksi ainut Merituulivoimapuisto, Suomen Hyötytuuli Oy:n Tahkoluoto, jossa on 11 tuulivoimalaa, joiden yhteenlaskettu teho on 44,3 MW. Tämän lisäksi Ikean omistamassa Kemin Ajoksen tuulivoimapuiston 13 tuulivoimalasta kahdeksan on rakennettu keinotekoisille saarille, ja näiden voimaloiden yhteisteho on 26,4 MW. Näitä Euroopan ja Suomen merituulivoimatilastoja vertaillessanne huomatkaa, että yksikkö muuttui tuhannesosaan!

Suomen Tuulivoimayhdistys (STY) kokoaa tuulivoiman vuositilastojen lisäksi tietoja eri kehitysvaiheissa olevista tuulivoimahankkeista ja julkaisee niitä ylläpitämällään kartalla. Vuodenvaihteen 2023 molemmin puolin tämän artikkelin kirjoittaja kartoitti Suomen merituulivoimahankkeita julkisesti saatavilla olevien asiakirjojen perusteella. Kartoituksen lähtökohtana toimi STY:n kartta ja yhdistyksen syksyllä 2022 toimittama hankelista. Tuulivoimayhdistyksen hankelista ja sen aineistoa esittelevä kartta nojaavat hankekehittäjiltä ja tuulivoimapuistojen omistajilta saatuihin tietoihin. Hankelistan tietojen perusteella Suomessa oli viime vuonna julkisesti suunnitteilla kaksitoista merituulivoimapuistoa, joihin kaavailtiin rakennettavan lähes tuhat voimalaa.

Toukokuussa 2022 järjestettiin ensimmäinen Suomen ensimmäinen merituulivoimaseminaari, Wind Finland Goes Offshore, jossa Työ- ja elinkeinoministeriöstä kerrottiin, että Suomen talousvesialueelle oli merituulivoimahankkeita varten myönnetty jo kolme tutkimuslupaa ja näiden lisäksi kahdeksan lupahakemusta oli käsittelyssä (Vilén 2022). Sittemmin olemmekin saaneet todistaa uutisia kultaryntäyksen piirteitä omaavasta hankekehittäjien kilpajuoksusta merialueille. Vuodenvaihteessa tietoja uusista hankkeista oli herunut lisää ja esimerkiksi Tekniikan maailma uutisoi 28.1.2023 Suomeen olevan suunnitteilla 17 merituulivoimapuistoa (Hämäläinen 2023).

Allekirjoittaneen tekemän kartoitustyön perusteella tätä kirjoitettaessa Suomessa on julkisesti tiedossa jo 26 merituulivoimahanketta. Hankkeet kartoitettiin verkkoartikkeleiden perusteella ja tarkemmat tiedot hankkeista kerättiin kehittäjäyhtiöiden ja ympäristöhallinnon verkkosivujen kautta. Koottuja tietoja ovat esimerkiksi hankkeen suunniteltu koko megawatteina, tuulivoimaloiden yksikkömäärä ja arvioitu yksikkökoko, hankkeen sijainti ja pinta-ala sekä alustava energiansiirtosuunnitelma. Sijaintitiedot poimittiin hankesuunnitelmista, ja hankkeista saatavilla olleet kartat georeferoitiin paikkatieto-ohjelmalla. Tämä mahdollistaa esimerkiksi meren syvyyden tai meren pohjan laadun tarkastelun hankekohtaisesti. Kartassa 1. on esitetty julkisesti tiedossa olevat merituulivoimahankkeiden sijainti ja Itämeren syvyystiedot.

Kartta 1. Suomen aluevesille ja talousvyöhykkeelle suunnitteilla olevia merituulivoimahankkeita.

Hankelistauksessa mukana ovat muun muassa Suomen aluevesiä maanomistajan roolissa hallinnoivan Metsähallituksen kahdeksan hanketta. Näistä Korsnäsin hanke on varsin pitkällä ja etenee yhteistyössä Vattenfallin kanssa. Metsähallitus on julkaissut myös seitsemän uutta hanketta, joista viidestä se on vastikään tehnyt kaavoitusaloitteet kuntiin (Metsähallitus).

Uusiutuva sähköenergiasektori on jatkossa yhä sääriippuvaisempi, ja tämä tarkoittaa merkittävää tuotannon vaihtelua, joka taas johtaa korkeisiin hintapiikkeihin, ja toisaalta otollisen sään aikaan erittäin edulliseen sähköenergiaan. Koska merituulivoimahankkeet sijaitsevat verraten kaukana olemassa olevista korkeajännitelinjoista, ovat energiansiirron rakennuskustannukset ja siirtohäviöt merkittäviä. Vety nähdäänkin myös merituulivoiman mahdollisena energian kantajana. Ainakin kolmessa hankkeessa selvitetäänkin vetyelektrolyysiä ja kaasuputkea vaihtoehtona korkeajännitteiselle vaihtovirtamerikaapelille. Lisäksi ainakin Ahvenanmaan alueella sijaitsevissa hankkeissa selvitetään myös liittymistä sekä Suomen että Ruotsin kantaverkkoon. Tulevaisuuden monipuoliset ja joustavat energiansiirtoratkaisut tulevat osaltaan tukemaan vihreää siirtymää, jolle merituulivoimarakentaminen jo itsessään tulee antamaan merkittävän panoksen.

Suomesta tulee sähkön nettoviejä

Viime vuonna tiedossa oli 12 kpl, tammikuussa 2023 17 kpl ja huhtikuussa 2023 jo 26 kpl julkaistuja merituulivoimahankkeita. Tämän artikkelin julkaisuhetkellä tieto saattaa hyvinkin olla jo vanhentunut. Jos haluat tietää, miksi epäilen näin käyvän, jatka vielä lukemista ja katso taulukko 1.

Jokainen Suomeen rakennettava tuulivoimala vaatii Puolustusvoimien hyväksynnän. Hankekehittäjät pyytävät lausuntoa tuulivoimahankkeilleen hyvin varhaisessa vaiheessa, mikä onkin fiksua, sillä ilman puoltavaa lausuntoa hankkeen kehittämiseen satsattu työ voisi pahassa tapauksessa valua hukkaan, jos Puolustusvoimat myöhemmin toteaisi kaavaillun hankkeen aiheuttavan haittaa aluevalvonnalle, käytännössä siis tutkien toiminnalle. Puolustusvoimien tiedossa onkin siis hankkeita, joista osa on vielä varhaisessa esiselvitysvaiheessa, eikä niistä kaikista ole siksi vielä julkisuuteen saakka tiedotettu. Puolustusvoimien hanketiedoista voidaan kuitenkin päätellä hankekehittäjien kiinnostusta merialueen tuulivoimapotentiaalia kohtaan. Verkkouutisten artikkelin (Huhtaniemi 2023) mukaan Puolustusvoimat on antanut puoltavan lausunnon Suomen merialueelle yhteensä 34 hankkeelle, jotka sisältävät suunnitelmat liki 3500 yksittäiselle merituulivoimalalle. Julkisten tietojen ulottumattomissa on siis liuta hankkeita, joista tullaan varmasti jatkossa kuulemaan lisää.

Puolustusvoimien lisäksi Suomessa on toinenkin taho, joka saa jo varhaisessa vaiheessa tiedon suunnitelluista energiahankkeista. Suomen kantaverkkoyhtiö Fingrid vastaa sähköenergiajärjestelmän toimivuudesta ja verkon kehittämisestä. Uusia siirtoyhteyksiä ja muuntoasemia on rakennettava kysyntää vastaaviin kohteisiin ja toisaalta vapaa liityntäkapasiteetti ohjaa myös uuden tuotannon sijoittumista. Fingrid oli viime vuonna saanut yhteensä 150 000 MW:n edestä tiedusteluja kantaverkkoon liittymisestä ja tästä määrästä valtaosa koski maatuulivoimaa (Fingrid & Gasgrid 2022, 3). Fingrid julkaisi 22.3.2023 Suomen sähköjärjestelmävision, jossa varaudutaan neljään erilaiseen tuotantoskenaarioon. Kaikille skenaarioille yhteistä on sähkönkulutuksen ja tuotannon merkittävä kasvu sekä Suomen muuttuminen sähkön netto-ostajasta nettoviejäksi vuoteen 2035 mennessä. Sähköenergian tuotantoa Suomessa kasvatetaan kaikissa skenaarioissa maa- ja merituulivoimalla, mutta myös aurinkovoimalla on tulevaisuudessa merkittävä rooli.

Tämä artikkeli on kirjoitettu Vaasan ammattikorkeakoulun ja Yrkeshögskola Novian yhteisen Flexible Energy System Integration and Optimization (FESIO) -hankkeen puitteissa. Hanketta rahoittaa Opetus- ja kulttuuriministeriö.

Julkaistu alun perin Energiaa-verkkolehdessä http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023050841648

LÄHTEET

Energiavuosi 2022. Sähkö. 12.1.2013. Energiateollisuus ry. Viitattu 3.4.2023. Saatavilla https://energia.fi/files/4428/Sahkovuosi_2022.pdf
Huhtaniemi, J. 2023. USU: Puolustusvoimat sallii yli 3400 merituulivoimalan rakentamisen. 4.2.2023. Verkkouutiset. Viitattu 5.4.2023. Saatavilla https://www.verkkouutiset.fi/a/usu-puolustusvoimat-sallii-yli-3400-merituulivoimalan-rakentamisen/#c1d13f9f
Hämäläinen, M. 2023. Suomessa on suunnitteilla jo 17 merituulivoimahanketta, mutta milloin jättivoimalat toteutuvat? Teknologia 28.1.2023. Tekniikan Maailma. Viitattu 5.4.2023. Saatavilla https://tekniikanmaailma.fi/lehti/3a-2023/suomessa-suunnitteilla-jo-17-merituulivoimahanketta-mutta-milloin-jattivoimalat-toteutuvat/
Metsähallitukselta viiden merituulivoimapuiston – yhteensä 6000 MW – kaavoitusaloitteet kunnille. 6.5.2023. Metsähallitus. Viitattu 11.4.2023. Saatavilla https://www.metsa.fi/tiedotteet/metsahallitukselta-viiden-merituulivoimapuiston-yhteensa-6000-mw-kaavoitusaloitteet-kunnille/
Tuulivoimakartta. Tuulivoimahankkeet Suomessa. Suomen Tuulivoimayhdistys. Viitattu 3.4.2023. Saatavilla https://tuulivoimayhdistys.fi/tuulivoima-suomessa/kartta
Tuulivoima Suomessa 2022. 23.1.2023. Suomen Tuulivoimayhdistys 2023. Viitattu 3.4.2023. Saatavilla https://tuulivoimayhdistys.fi/media/tuulivoima_vuositilastot_2022-1.pdf
Vilén, O. 2022. Exclusive Economic Zone. Wind Finland Goes Offshore, esitys 11.5.2022. Työ- ja elinkeinoministeriö.
Väliraportti: Energian siirtoverkot vetytalouden ja puhtaan energiajärjestelmän mahdollistajana. Fingridin ja Gasgrid Finlandin yhteishankkeen alustavia tuloksia. Fingrid ja Gasgrid 15.3.2022. Saatavilla https://gasgrid.fi/wp-content/uploads/Fingrid-Gasgrid_Valiraportti_Energian-siirtoverkot-vetytalouden-ja-puhtaan-energiajarjestelman-mahdollistajina-1.pdf
Wind energy in Europe: 2022 Statistics and the outlook for 2023-2027. Wind Europe. Viitattu 3.4.2023. Saatavilla https://windeurope.org/intelligence-platform/product/wind-energy-in-europe-2022-statistics-and-the-outlook-for-2023-2027/#interactive-data

Lintututkajärjestelmä Tahkoluodon merituulipuistossa

Lokakuussa 2015 olin Porin Tahkoluodon länsikärjessä, Kallioholmassa. Satama-alueen länsikärki oli minulle ennestään tuttu, olen viettänyt siellä tuhansia tunteja lintujen muuttoa seuratessa 1990-luvun alkupuolelta lähtien. Mutta tällä kertaa tarkastin katvealuemallinnuksen määrittelemiä sijainteja lintututkajärjestelmälle.

Suomen Hyötytuuli oli hiljattain saanut tarvittavat luvat Suomen ensimmäisen merituulipuiston rakentamiseen. Linnustollisesti runsaalle alueelle suunnitellut tuulivoimalat herättivät huolta lintujen hyvinvoinnin puolesta. Alue on tunnettu monipuolisesta pesimälinnustostaan ja runsaasta ohimuuttavasta merilinnustosta. Tähän huoleen vastattiin lintututkajärjestelmällä, joka mahdollistaa paitsi lintujen lentomäärien ja -reittien tarkan dokumentoinnin myös yksittäisten tuulivoimaloiden pysäyttämisen törmäysten ehkäisemiseksi.

Uudenlaista lintututkateknologiaa luomassa

Lintututkajärjestelmiä oli tuolloin maailmalla käytössä vain muutamia, eikä niistä ainuttakaan käytetty yksittäisten voimaloiden pysäyttämiseen. Niinpä tutkajärjestelmän toimittajan valinnassa mahdollisuus tuotekehitysyhteistyöhön nousi tärkeäksi tekijäksi. Selvitystyön ja neuvottelujen jälkeen hollantilaisen Robin Radar Systemsin 3D-Flex -järjestelmä asennettiin Tahkoluodon rantakalliolle 25.5.2016.

Pysäytysjärjestelmä kehitettiin yhdessä Tampereen yliopiston ja laitetoimittajan kanssa. Sitä päästiin kokeilemaan vuonna 2010 valmistuneen Tahkoluodon testivoimalan kanssa. Kokeilut onnistuivat ja järjestelmän toimintaa demonstroitiin joulukuussa viranomaiselle, joka hyväksyi sen käyttöön.

Uuden teknologian parissa työskennellessä törmätään toistuvasti puutteisiin tai parannusta kaipaaviin seikkoihin. Lintututkajärjestelmän suurin puute oli se, ettei se pystynyt erottamaan eri lintulajeja toisistaan. Tätä puutetta paikkamaan perustettiin Tampereen yliopiston kanssa projekti, jonka päämääränä oli luoda automaattinen lintujentunnistusjärjestelmä lintututkan pohjalta.

Lajintunnistuksen haasteet

Melko nopeasti kävi selväksi, ettei pelkän tutkan tuottaman tiedon pohjalta voi luotettavasti tunnistaa lintuja. Tutka tuottaa kuitenkin hyödyllistä tietoa tunnistamisen tarpeisiin; erityisesti lintujen lentonopeus yhdistettynä suurpiirteiseen tietoon kohteen koosta auttaa haarukoimaan lajiryhmää. Esimerkiksi merimetson lentonopeus on hämmästyttävän täsmällisesti 17 m/s tietämillä, kun vaikkapa koskelot ja telkkä lentävät usein jopa 30 m/s.

Tutkajärjestelmään piti lisätä sensoreita automaattisen lajintunnistuksen tarpeisiin. Akustiset ja infrapunasensorit hylättiin eri syistä, ja ainoaksi mahdollisuudeksi osoittautui visuaalinen kamera tai videokamera. Paria valvontakameraa testattiin, mutta niiden toimintasäde jätti toivomisen varaa. Testikäyttöön hankittiin järjestelmäkamera 500 mm objektiivilla. Kamera asennettiin säänkestävälle videopäälle, jota tutkajärjestelmä ohjasi projektin tuottaman rajapinnan kautta. Tutkan käskystä kamera ottaa kuvasarjan kohteesta, minkä jälkeen tiedot syötetään koneoppimista hyödyntävään ohjelmistoon, joka kertoo kuvatun lintulajin.

Järjestelmän todettiin toimivan yllättävän hyvin ja erottavan esimerkiksi vanhan meri- ja selkälokin toisistaan useimmissa tapauksissa. Nykyisellä optiikalla suuremmat linnut pystytään dokumentoimaan tunnistettavasti useimmiten noin 1500 metrin toimintasäteellä, pienet linnut muutaman sadan metrin etäisyydeltä.

Positiivisia tuloksia

Tahkoluodon merituulipuisto vihittiin käyttöön elokuussa 2017. Tutkajärjestelmän keräämä aineisto on osoittanut, että linnut löytävät hyvin lentokäytäviä tuulipuiston sisältä, eikä pelättyjä törmäyksiä ole havaittu. Alueen pesimälinnuston huolellinen seuranta on lisäksi vahvistanut käsitystä siitä, ettei merituulipuisto ole vaikuttanut merkittävästi pesimäkantaan – sekä lajien että pesivien parien määrä on pysynyt jopa paremmalla tasolla kuin verrokkialueella. Tuulivoiman vaikutuksille alttiiksi ajateltu merikotka jopa rakensi pesän alle 500 metrin etäisyydelle lähimmästä voimalasta keväällä 2019.

Karttapohjalla on esitelty toukokuun 2019 lintututkan tallentamat lennot, joiden minimipituus on 2 km (muuttolentoja) ja nopeus 20 – 30 m/s (nopeasti lentävät vesilinnut, kahlaajat ja kuikkalinnut).
Valkeat viivat kuvaavat Tahkoluodon merituulipuiston kaava-aluetta leikanneita lentoja ja punaiset sen ulkopuolella tapahtuneita lentoja. Kuva esittää hyvin lintujen tapaa kiertää voimaloita; tutkajärjestelmän vieressä on maatulivoimala ja heti sen itäpuolella aallonmurtajalla kolme voimalaa, jotka osaltaan ohjaavat lintujen lentoja, mikä myös näkyy kuvassa kauniisti.

Kuvassa on esitetty yli 8 m/s nopeudella pohjoiseen merituulipuiston alueen läpi suuntautuneet lennot 2.4.2019 kuuden aamutunnin aikana. Samaan aikaan paikalla muutonseurantaa suorittanut lintujen muutonseuraaja laski 5185 muuttavaa haahkaa pohjoiseen. Voimaloiden (valkeat ympyrät) väistö on ilmeistä tämänkin kuvan perusteella, valtaosa lennoista kiertää voimalat yli 100 metrin etäisyydeltä. Vilkkaimpina vuorokausina tietokantaan on tallentunut jopa 300 000 lentorataa.

Blogin kirjoittaja on Suomen Hyötytuulen ympäristöinsinööri Petteri Mäkelä, jonka erikoisalaa ovat ympäristövaikutusten arvioinnit, kaavoituksen ympäristö- ja luontoasiat sekä melumittaukset ja luvitus. Hänellä on ympäristö- ja energiatekniikan insinööritutkinto (amk) ja lopputyönsä hän teki ilmanlaadun mittauksesta. Petteri on erikoistunut linnustoon, erityisesti linnustonseurantaan, -selvityksiin ja lintututkateknologiaan. Lisäksi hän on kasvattanut asiantuntemustaan linnustosta yli kolmenkymmenen vuoden aktiivisen harrastus- ja järjestötoiminnan kautta.

Blogi on julkaistu aiemmin Hyötytuulen verkkosivuilla.