Merituulivoima lisääntyy – myös pohjoisella Itämerellä

Poliittisten, taloudellisten ja teknisten loikkien myötä merituulivoiman tuotantokapasiteetti on kivunnut Euroopassa reilussa 30 vuodessa nollasta yli 30 gigawattiin, noin seitsemään prosenttiin Euroopan kaikesta tuulivoimasta ja yli puoleen maailman merituulivoimasta. Karkeasti puolet Euroopan merituulivoimasta sijaitsee EU-maissa, ja toinen puoli Britanniassa.

Merituulivoiman kiihtyvää kasvua pidetään EU:ssa suorastaan välttämättömänä, jotta ilmastotavoitteet voidaan saavuttaa. Tavoitteena on nostaa kapasiteetti yli 20-kertaiseksi vuoteen 2050 mennessä.

”On mentävä merelle, koska hyvät paikat isoille maatuulipuistoille loppuvat ennen pitkää kesken jopa Suomessa. Esimerkiksi Saksassa tuulivoimaa on voitu rakentaa runsaasti, koska kylien väliin jää yleensä asumatonta aluetta, mutta meillä yksittäiset talot ovat maaseudulla hajallaan”, toteaa liiketoimintajohtaja Esa Holttinen Suomen Hyötytuuli Oy:stä. Hyötytuulella on Suomessa kuusi maatuulipuistoa sekä Suomen ainoa merituulipuisto, joka sijaitsee Tahkoluodossa Porin edustalla.

”Merituulivoima vaikuttaa yleensä enemmän kalastajiin kuin naapureihin, ja siksi Tahkoluodon hankkeessakin on kalastajien kanssa keskusteltu alusta lähtien.”

Tasaisempaa tuotantoa merituulella

Tilan ohella merelle houkuttelee tuuli. Tuulen nopeus on merellä paljon suurempi kuin maalla. ”Merituulivoimalat toimivat Suomessa keskimäärin 50 prosentin teholla huipputehosta, kun taas maalla saadaan vain noin kolmasosa huipputehosta. Ero on huikea”, Holttinen sanoo.

Hän huomauttaa, että tuotanto on merellä myös tasaisempaa kuin maalla. Näin sähkön hintaa romahduttavia tuotantopiikkejä tulee vähemmän ja tuulivoiman kannattavuus pysyy parempana.

”Tasaisempi tuotanto helpottaa koko sähköjärjestelmän tasapainottamista. Kulutusjoustojen tarve pysyy maltillisempana”, sanoo toimialajohtaja Juha Muhonen Hitachi Energyltä. Hitachi Energy on liittänyt 38 gigawattia merituulivoimaa sähköverkkoihin.

Rakennusbuumi edessä Itämerellä

Merituulen hyötyjä leikkaavat tuulipuistojen suuret rakennuskustannukset. Holttinen kuitenkin uskoo, että voimaloiden ja puistojen kasvavat koot tuovat lähivuosina uusia etuja niin rakentamiseen, ylläpitoon kuin sähkönsiirtoonkin. Merellä rakennetaan jopa yli 15 megawatin merituulivoimaloita, kun taas maalla pysytellään reilusti alle kymmenen megawatin voimaloissa.

”Suomessa suunnitellaan nyt pääasiassa sellaisia merituulipuistoja, joiden tehot ovat lähes gigawatin tai jopa yli, siis ydinvoimalan luokkaa”, Muhonen sanoo. Hankkeita on vireillä yhteensä yli 50 gigawatin edestä. Suomen Tuulivoimayhdistys arvioi viime keväänä, että vuonna 2040 merituulivoimaa olisi Suomessa 25 gigawattia.

”Merituulivoiman kannattavuuteen ja kasvutahtiin vaikuttaa nyt eniten se, miten sähkön kulutus ja sähköverkko kehittyvät; paljonko esimerkiksi vihreän vedyn tuotantoa tulee ja mihin”, Holttinen sanoo.

Yhä syvemmälle ja kauemmas rannasta

Myös Hyötytuuli on hyppäämässä seuraavaan kokoluokkaan Tahkoluodossa, jonka kapasiteetti on tällä hetkellä 42 megawattia. Yhtiö on laajentamassa Tahkoluodon merituulipuistoa peräti 40 tuuliturbiinilla, joiden koko on vähintään 15 megawattia. Hanke alkaa koevoimaloiden rakentamisella, koska testattavaa ja kehitettävää riittää edelleen.

”Kokoluokan lisäksi uutta on se, että rakennamme huomattavasti syvemmälle kuin edellisellä kerralla ja myös kauemmas rannasta”, Holttinen kertoo. Hyötytuulen ensimmäisten voimaloiden perustukset ovat 10–15 metrin syvyydessä, kun taas uusille koevoimaloille on varattu paikkoja eri syvyyksiltä, jopa 40 metristä.

Holttisen mukaan Pohjanmeren konkareilta voi hakea oppia, mutta vain tiettyyn rajaan asti. Esimerkiksi perustukset tulevat Pohjanmeressä yleensä hiekkapohjaan, kun taas Suomessa rakentajia odottavat tavallisesti kallion, moreenin ja lohkareiden tarjoamat haasteet. 

Jäästä koituva lisäkustannus tipahtaa

Se, että Itämerellä on keksittävä omat keinot merituulipuiston rakentamiseen ja ylläpitoon, on Holttiselle jo tuttua. Tahkoluodon tuulipuisto on nimittäin maailman ensimmäinen ja edelleen ainoa jäätyvän meren tuulipuisto.

Kun tuuli puskee liikkuvaa jäätä kiintojään reunaan tai tuulivoimalan perustuksiin, jää voi kasaantua jopa toistakymmentä metriä korkeaksi ahtojäävalliksi. Jään valtava voima kohdistuu niin perustuksiin kuin itse voimalaankin.

Jäänkestävä rakenne on syönyt tai pikemminkin ahminut Itämeren tuulivoiman kannattavuutta aivan viime aikoihin asti. Nyt tuulivoimaloiden suuri koko tarjoaa Holttisen mukaan merkittävän helpotuksen.

”Voimalaan kohdistuva tuulikuorma kasvaa hirvittävän nopeasti, kun voimalan koko kasvaa, ja voimaloiden kehittäjät ovat ottaneet tämän huomioon rakenteissa. Voimalan perustuksiin kohdistuva jääkuorma kasvaa kuitenkin paljon maltillisemmin. Niinpä jään huomioimisesta johtuva lisäkustannus tipahtaa aivan radikaalisti, kun voimalan koko nousee 15 tai 20 megawattiin”, Holttinen sanoo.

Jäätyvän meren asiantuntijat Itämerellä

Jää vaikuttaa rakenteen ohella myös siihen, milloin merituulipuistoja voidaan rakentaa ja miten niitä ylläpidetään.

”Meillä on jo kokemusta Tahkoluodosta, ja Suomessa on lisäksi paljon asiantuntemusta talvimerenkulusta ja majakoiden huoltotöistä. Mutta paljon on myös sellaista, jota meidän on kehitettävä yhdessä”, Holttinen sanoo. Hän uskoo, että suomalainen osaaminen voi tulla hyödyksi myös Ruotsin ja Baltian merituulivoimahankkeissa.

”Pohjoisella Itämerellä on potentiaalia”, Holttinen sanoo. Pohjoisella Itämerellä on jäästä huolimatta myös etuja Pohjanmereen nähden: pienemmät aallot, ei juurikaan vuorovettä sekä niukasti korroosiolle altistavaa suolaa. Holttisen mukaan Itämeren tuulivoimaa edistää myös se, että tuulipuistot tulevat lähelle rantaa: osa aluevesille, kuten Tahkoluoto, ja osa hieman kauemmas talousvyöhykkeelle. 

Itämerelle omat ratkaisut myös sähkönsiirtoon

Pohjanmeren eduksi voidaan lukea pitkä kokemus öljyn- ja kaasuntuotannosta, mutta Holttinen pitää sitä myös haittana, koska monet öljyn- ja kaasuntuotannon laitteisiin ja rakenteisiin liittyvät vaatimukset ja standardit ovat ylimitoitettuja tuulipuistoihin.

”Meidän ei kannata kopioida Pohjanmeren käytäntöjä suoraan, vaan suunnitella Itämeren olosuhteisiin sopivat”, Holttinen sanoo. Tahkoluodon laajennushankkeen esisuunnitteluvaiheessa Hyötytuuli kehittää sähkönsiirtoa yhdessä Hitachi Energyn kanssa.

”Sähkönsiirron perusidea on aina sama, mutta toteutus on jokaiselle tuulipuistolle omanlaisensa. Tarvitaan huolellista esisuunnittelua ja kohdekohtaisia kustannuskyvyltään optimaalisia ratkaisuja”, Muhonen toteaa.

Kohti korkeaa jännitettä – ja kannattavuutta

Kunkin tuulivoimalan muuntaja nostaa tuotetun sähkön jännitettä, jolloin siirron häviöt pienenevät siirtomatkan alusta alkaen. Isoissa tuulipuistoissa on lisäksi merisähköasema, joka kokoaa ja ohjaa tuotetun sähkön mantereella olevaan sähköasemaan.

”Tarjoamme ratkaisut sähkönsiirron kaikkiin vaiheisiin voimalan muuntajasta verkkoliityntään”, Muhonen kertoo. Viime vuosina merituulivoimaloihin on toimitettu 66 kilovoltin muuntajia, mutta alalla tähdätään jo jännitteen kaksinkertaistamiseen.

Toinen merkittävä kehityskohde sähkönsiirrossa on HVDC-yhteys eli suurjännitteinen tasavirtayhteys. HVDC on tekniikka, jossa hyödynnetään tasavirran (DC) alhaisia häviöominaisuuksia verrattuna perinteiseen vaihtovirtaan (AC). Yhdessä suurjännitteen kanssa tämä on yhä parempi vaihtoehto pidempien etäisyyksien siirtoon suurella teholla. Suomessa sellaista käytetään vain kantaverkon yhteyksissä Viroon, Ruotsiin ja Ahvenanmaalle, mutta Hitachi Energy on jo toimittanut suurjännitetasavirtajärjestelmiä yli kahden gigawatin edestä tuulipuistoihin Pohjanmerelle.

”Kun alamme kehittää merituulipuistoja talousvyöhykkeelle, siirtoetäisyys rannikolle kasvaa. Kun etäisyydet pitenevät, myös HVDC-ratkaisun hyödyt kasvavat. HVDC tulee kiinnostavaksi Suomessakin, kun merituulipuistoja aletaan rakentaa talousvyöhykkeelle”, Muhonen sanoo.