Merellä tuulee kovaa ja usein, joten tuulivoima houkuttaa – ensin pitää kuitenkin selvittää pohjan ominaisuudet, syvyys, jääolot ja muutama muu ”pikkuseikka”

Alkuperäinen julkaisu MustRead Akatemia 13.5.2022

Merituulivoima kiinnostaa: valtio kannustaa tekemään, ja yritykset tutkivat hankkeiden kannattavuutta. Suomen Merialuesuunnitelma 2030:ssä on energiantuotantoon osoitettu useita alueita etenkin Perämerellä ja Selkämerellä.

Suunnittelussa on otettu huomioon muidenkin merenkäyttömuotojen, kuten laivaliikenteen tarpeet.

Joko aloitetaan?

Kaikki siis hyvin ja ei muuta kuin rakentamaan? Aivan niin yksinkertaista se ei ole. Ennen rakentamispäätöstä tuulivoimayhtiön pitää selvittää ja ratkaista tukku asioita.

Aluksi merialueen omistajan kanssa on sovittava alueen käytöstä. Tämä tarkoittaa Suomen aluevesillä Metsähallitusta, joka hallinnoi valtion vesialueita.

Mikä yhtiö saa sitten rakentaa millekin merialueelle? Tähän ratkaisuksi on tulossa huutokauppamalli, jossa Metsähallitus kilpailuttaa yhtiöt esiselvitysten perusteella valitsemilleen alueille. Metsähallitus jäisi alueen vuokraisännän rooliin ja sitä kautta tulouttaisi rahaa valtiolle. Huutokauppamallin ulkopuolelle on kuitenkin jätetty Ahvenanmaa ja Suomen talousvyöhyke EEZ (exclusive economic zone).

Talousvyöhykkeen käytöstä päättää valtioneuvosto. Talousvyöhyke ei varsinaisesti kuulu Suomen valtioon, kuten esimerkiksi aluevedet. Suomella on kuitenkin etuoikeus talousvyöhykkeensä hyödyntämiseen. Ahvenanmaan merialueilla maakuntahallitus käyttää päätösvaltaa.

Luonnollisesti merituulipuiston rakentaminen vaatii myös ympäristövaikutusten arviointimenettelyn, ennen kuin varsinainen rakentamislupa heltiää.

Isot suunnitelmat, iso hintalappu

Merelle rakentaminen on kallista, joten yksittäisiä voimaloita tai kovin pientä tuulipuistoa ei kannata edes suunnitella. Suomen merialueille nyt suunniteltavat merituulipuistot ovat pinta-alaltaan satoja neliökilometrejä, ja kuhunkin niistä tulee kymmeniä, jopa satoja voimaloita.

Pelkästään OX2-yhtiön suunnittelemiin kahteen talousvyöhykkeen merituulipuistoon tulisi yhteensä 310 voimalaa. Ne tuottaisivat yhdessä jopa 23 TWh sähköä vuodessa 2030-luvulle tultaessa. Vertailun vuoksi vuonna 2020 Suomessa tuotettiin sähköä kokonaisuudessaan 66,6 TWh, joista uusiutuvilla energialähteillä 34,7 TWh ja ydinvoimalla 22,3 TWh.

Millä perusteilla merituulivoimapuistot sitten sijoittuvat Suomen merialueille ja mitä asioita on otettava huomioon? Puolustusvoimat on tuonut esiin ongelman tuulivoimaloiden aiheuttamasta tutkakatveesta. Tämän takia käytännössä koko Suomenlahti on tällä hetkellä suljettu pois merituulivoiman tuotantoalueena.

Tuotettu sähkö täytyy myös saada liitettyä kantaverkkoon. Tämä ei aina ole yksinkertaista, kun tuotantoalue sijaitsee kaukana merellä: suunnitellut alueet sijaitsevat noin 15–50 km päässä rannikosta. Osittain tähän on syynä voimaloiden aiheuttama maisemahaitta. Kukapa haluaisi tuulivoimapuiston lähelle omaa mökkirantaa?

Merelle rakentaminen on kallista, joten yksittäisiä voimaloita tai kovin pientä tuulipuistoa ei kannata edes suunnitella. Suomen merialueille nyt suunniteltavat merituulipuistot ovat pinta-alaltaan satoja neliökilometrejä, ja kuhunkin niistä tulee kymmeniä, jopa satoja voimaloita.

Perustukset syvälle jään takia

Talviolot tuovat suomalaiseen merituulivoimaan pulmia, joita ei tunneta muualla Euroopassa. Lähes joka talvi valtaosa merialueesta jäätyy.

Erityisen haastava olosuhde muodostuu, jos merijää pääsee ahtautumaan. Jäätä ajautuu päällekkäin siten, että lopulta sen alaosat ottavat kiinni pohjaan. Ahtojäävallit voivat olla jopa kymmenien metrien paksuisia.

Jäätalvien ennakoidaan mahdollisesti helpottuvan ilmaston lämmetessä. Kovia jäätalvia on silti vielä luvassa, ja sään muut ääri-ilmiöt voivat lisääntyä.

Jäässä on valtava voima, eikä rakenteiden mitoittaminen kestämään sellaista rasitusta ole yksinkertaista. Sen takia voimalat kannattaa sijoittaa niin syvään veteen, että ahtojäiden aiheuttama riski voidaan välttää. Voimaloiden rakentamisessa käytettävät suuret erikoisalukset tarvitsevat vettä kölinsä alle, ja senkin takia matalaan veteen rakentaminen on ongelma.

Käytännössä kaikki tämä tarkoittaa noin 15–20 metriä syvempiä alueita. Maksimisyvyyttä ei periaatteessa ole, mutta rakentamisen haasteet lisääntyvät, mitä syvemmälle mennään.

Tällä hetkellä Suomessa suunniteltujen voimala-alueiden maksimisyvyys on noin 50 metriä. Suurimpien, 20 MW:n voimaloiden kokonaiskorkeus voi olla jopa 300 metriä, joten veden alle niistä jää vain pieni osa.

Tiede pureutuu pohjaan

Millaista merenpohja sitten on 15–50 metrin syvyyksissä, jotka ovat tämänhetkisen tekniikan mukaisesti otollisimpia voimaloille? Miten pohjan olosuhteet pitää huomioida, kun suunnitellaan perustuksia?

Yksiselitteistä vastausta ei ole, vaan kullakin alueella on ominaispiirteensä. Perämeren hiekkavaltaisten alueiden olot poikkeavat huomattavasti esimerkiksi Ahvenanmaan jyrkkäpiirteisistä kalliopohjista.

Tutkimusten alkuvaiheessa on tärkeintä selvittää alueen syvyyssuhteet ja pohjan geologiset ominaisuudet. Tähän käytetään pääasiassa kaikuluotausmenetelmiä, kuten viistokaiku-, monikeila- ja reflektioluotausta.

Menetelmät perustuvat veteen lähetettäviin äänipulsseihin, jotka heijastuvat takaisin merenpohjasta kertoen sen rakenteista. Näin saadaan selville tarkka vesisyvyys sekä tietoa pohjan laadusta ja erilaisten pohjakerrostumien paksuudesta.

Tämä on erittäin tärkeää tietoa, koska voimaloiden pystyttäminen kovalle kallio- tai moreenipohjalle on toki aivan eri asia kuin vaikkapa 50 metriä paksuun pehmeään saveen. Sähkönsiirtokaapeleita varten on tutkittava satoja kilometrejä merenpohjaa, jotta niille löytyy sopivat reitit vaihtelevissa pohjaolosuhteissa.

Kaiken tämän lisäksi rakentamiseen liittyvissä lupaprosesseissa on paljon kehitettävää.

Eroon hiilestä tuulen avulla?

Suomen hiilineutraalius 2035 mennessä on tavoite, joka vaatii nopeita toimia, etenkin siirtymää päästöttömään energiantuotantoon. Yhtenä työkaluna pakissa on tuulivoima, jonka määrä maalla onkin lisääntynyt vauhdilla viime vuosina. Pelkästään vuonna 2021 Suomeen rakennettiin 141 uutta maatuulivoimalaa.

Kasvupotentiaalia on vielä runsaasti kymmeniksi vuosiksi. Parhaillaan eriasteisessa valmistelussa on yli 336 maatuulivoimahanketta, joihin on suunnitteilla 6 268 voimalaa.

Alan kasvulle on tilaa erityisesti merituulivoimassa. Suomessa on vasta yksi merituulivoimapuisto: Porin Tahkoluodossa hyrrää 11 voimalaa. Valmistelussa on 12 merihanketta, joihin on suunnitteilla 953 voimalaa.

Vastaavasti koko EU:n alueella oli vuoden 2019 lopussa 4 500 merituulivoimalaa. Johtavia maita Euroopassa ovat Iso-Britannia, Saksa, Hollanti, Belgia ja Tanska. Maailman ensimmäinen merituulipuisto perustettiin Tanskaan vuonna 1991.

Löytyykö rahaa ja tekijöitä?

Merituulivoiman rakentaminen ei Suomessa ole vielä taloudellisesti kannattavaa, mutta kannattavuus paranee, kun teknologia kehittyy ja energiamarkkinat muuttuvat. Rakentaminen vaatii kuitenkin kovia investointeja, ja niissä on aina riskinsä. Merituulivoimalan hinta vaihtelee rajusti olosuhteiden mukaan, mutta se on lähtökohtaisesti kalliimpaa kuin vastaava maatuulivoima.

Tuulivoiman rakentaminen on globaalisti kovassa kasvussa, ja tähänkin liittyy omat haasteensa. Komponenttipula sekä puute osaajista tutkimuksen, suunnittelun ja rakentamisen puolella voivat osoittautua pullonkaulaksi alan kehittymiselle.

Joka tapauksessa niin EU:n kuin Suomenkin tavoitteena on lisätä päästöttömän energian tuotantoa ja samalla vähentää riippuvuutta tuontienergiasta. Suomi on ohjaamassa merkittävästi rahoitusta muun muassa merituulivoiman kehittämiseen osana EU:n vihreän kehityksen Green Deal -ohjelmaa ja koronakriisistä toipumiseen luotua EU:n elpymisvälinettä.

EU:ta ja Suomea on kohdannut vielä uusi kriisi, Ukrainan sota. Tämäkin vauhdittanee merituulivoimaa. Se ei yksin ratkaise tulevia energiahaasteita, mutta ala on mukana yhtenä tekijänä kohti päästötöntä ja omavaraista energiantuotantoa.

Teksti

Jyrki Hämäläinen, erikoisasiantuntija, Ympäristöratkaisut, Geologian tutkimuskeskus

Kirjoitus on julkaistu alun perin MustRead Akatemian verkkopalvelussa 13.5.2022 Creative Commons CC BY-ND 4.0 -lisenssillä. Journalistinen päätösvalta on MustReadin toimituksella.

 

Geologian tutkimuskeskus: Ratkaisuja vauhdittamaan siirtymää kestävään, hiilineutraaliin maailmaan

Geologian tutkimuskeskus GTK tuottaa puolueetonta tutkimustietoa ja palveluita elinkeinoelämän ja yhteiskunnan tarpeisiin vauhdittamaan siirtymää kestävään, hiilineutraaliin maailmaan. GTK:n yli 400 asiantuntijaa ovat erikoistuneet mineraalitalouteen, kiertotalouteen, energia-, vesi- ja ympäristökysymyksiin sekä digitaalisiin ratkaisuihin. GTK on työ- ja elinkeinoministeriön alainen tutkimuslaitos, joka toimii Suomessa ja maailmalla.