Tuulivoima: mitä se on, hyödyt, käyttö ja globaalit tilastot

Tuulivoima on tuulen energian muuntamista käyttökelpoisemmaksi energiamuodoksi, kuten sähköksi. Se on uusiutuva energialähde, joka auttaa vähentämään maapallon ilman saastumista ja kasvihuonekaasupäästöjä verrattuna fossiilisiin polttoaineisiin. Tuulivoimajärjestelmä koostuu yleensä yhdestä tai useammasta tuuliturbiinista, jotka pyörivät tuulen voimasta ja pyörittävät generaattoria sähköntuotantoa varten. Tuulivoiman tuotanto vaihtelee tuulen nopeuden ja turbiinin koon mukaan, ja tuotannon ennustettavuutta parannetaan sääennusteilla ja sähköverkon ohjauksella.

Tuulivoimakapasiteetti on kasvanut nopeasti 336 GW:iin kesäkuussa 2014, ja tuulienergian tuotanto oli noin 4 % koko maailman sähkönkäytöstä tuolloin. Sen osuus on kasvanut nopeasti monissa maissa. Tuulivoimaa käytetään laajalti Euroopan maissa ja viime aikoina myös Yhdysvalloissa ja Aasiassa. Vuonna 2012 tuulivoiman osuus sähköntuotannosta oli noin 30 prosenttia Tanskassa, 20 prosenttia Portugalissa ja 18 prosenttia Espanjassa. Viime vuosina kapasiteetti on jatkanut kasvuaan sekä maalla (onshore) että merellä (offshore), ja teknologian kehitys on parantanut turbiinien kokoa ja tuottavuutta.

Miten tuulivoima toimii

Tuuliturbiinit muuntavat tuulen liike-energian pyöriväksi liikkeeksi lapojen avulla. Lapojen pyörimisnopeutta säätelee turbiinin ohjausjärjestelmä, ja generaattori muuntaa pyörimisliikkeen sähköksi. Sähkö syötetään muuntajan kautta sähköverkkoon tai paikalliseen kulutukseen. Modernit turbiinit voivat olla yli 100 metriä korkeita ja lapojen halkaisija useita kymmeniä metrejä, mikä mahdollistaa suuren tehon tuottamisen.

Hyödyt

• Päästötön tuotanto käytön aikana: tuulivoima ei polta polttoaineita eikä suoraan tuota hiilidioksidia tai muita ilmakehän saasteita.
• Uusiutuva ja rajaton lähde: tuuli uusiutuu luonnollisesti ja on paikallisesti saatavilla monissa maissa.
• Kustannustehokkuuden nousu: teknologian kehittyessä ja tuotannon skaalaetuja hyödyntäessä tuulienergian kustannukset ovat laskeneet merkittävästi viime vuosina.
• Paikallistaloudelliset hyödyt: työllistäminen, investoinnit infrastruktuuriin ja verotulot voivat hyödyttää alueita, joille tuulipuistoja rakennetaan.

Haasteet ja rajoitukset

• Vaihtelu ja ennustettavuus: tuuli on epätasaista, mikä vaatii verkon joustoa, varastointiratkaisuja tai säätövoimaa tasapainottamiseen.
• Sijoittelu ja maisema: tuulipuistot vievät tilaa ja voivat herättää paikallista vastustusta maiseman ja melun vuoksi.
• Vaikutukset luontoon: linnustoon ja lepakoihin kohdistuvat haitat on otettava huomioon suunnittelussa ja lupa- ja kompensointimenettelyissä.
• Verkko- ja siirtohaasteet: voimakkaasti tuulivoimaan tukeutuva tuotanto edellyttää investointeja siirtoverkkoon ja älykkääseen ohjaukseen.

Teknologia ja käyttöönotto

Tuulivoimateknologia sisältää pienistä paikallisista turbiineista suuriin kaupallisiin yksiköihin sekä maalla että merellä. Offshore-tuulivoima hyödyntää merialueiden voimakkaampia ja tasaisempia tuulia, mutta vaatii kalliimpaa rakentamista ja huoltoa. Helmitaulun kehittyminen sisältää:

• isompien ja tehokkaampien lapojen käyttö
• paremmat materiaalit ja aerodynamiikka
• ennuste- ja ohjausjärjestelmät tuotannon maksimoimiseksi
• integraatio energian varastointiin, kuten akkuihin tai vetyntuotantoon, tuotannon tasaamiseksi

Globaali kehitys ja tulevaisuus

Tuulienergia on yksi nopeimmin kasvavista uusiutuvan energian muodoista. Kasvu on ollut erityisen voimakasta Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja tietyissä Aasian maissa. Investoinnit, teknologian kehitys ja ilmastopolitiikka tukevat tuulivoiman laajentumista. Tulevaisuudessa odotetaan entistä suurempia turbiineja, laajempaa offshore-kehitystä ja parempaa integraatiota sähköverkon sekä energian varastoinnin kanssa.

Kun tuulivoimaa suunnitellaan ja otetaan käyttöön, on tärkeää huomioida sekä tuotannon hyötyjen maksimoiminen että ympäristö- ja yhteisövaikutusten minimointi. Hyvin suunniteltuna tuulivoima voi olla keskeinen osa siirtymää vähäpäästöiseen energiantuotantoon.

Haitat

Tuulivoimalat on sijoitettava huolellisesti. Niiden on sijaittava paikoissa, joissa tuulee jatkuvasti ja tasaisesti. Tuuli ei saa olla liian voimakas, sillä se voi vaurioittaa turbiinia. Koska tuuli on hallitsematon, myös tuulivoimaloiden tuottaman tehon määrä on epävakaa, mikä tekee niistä mahdollisesti epäluotettavan energialähteen. Jotkut ihmiset pitävät tuulivoimaloita myös rumina ja rumentavina. Lisäksi maalle rakennetaan valtavia määriä sähköpylväitä ("siirtomastoja"), jotka siirtävät sähköä sähköyhtiölle. Nämä luonnonkauniilla alueilla sijaitsevat pylväät ovat merkittävä syy siihen, että paikalliset asukkaat vastustavat tuulipuistoja ja niiden seurauksia.

Siirtomasto

Hae kirjaimella