tuulivoima on yksi nopeimmin kasvavista uusiutuvista energialähteistä, joka lupaa alhaisimmat hiilidioksidipäästöt (CO2). Jouduimme siis kysymään: mikä on tuulivoiman hiilijalanjälki?
tuulienergian hiilijalanjälki on kaikista energiatyypeistä pienin. Elinkaariperusteisesti maatuuli päästää 11 ja merituuli 12 grammaa hiilidioksidiekvivalenttia tuotettua sähköä kohti. Tuulivoima auttaa torjumaan ilmastonmuutosta ja sillä on erilaisia ympäristöhyötyjä.
tuulienergian osuus energian kokonaiskulutuksesta kasvaa jatkuvasti, ja sillä on erilaisia ympäristövaikutuksia. Lue lisää tuulienergian kokonaishiilijalanjäljestä, sen koko elinkaaren aikaisesta hiilijalanjäljestä ja sen ympäristövaikutuksista.
miten tuulienergia määritellään
tuuli on aurinkoenergian muoto, joka johtuu maan pinnan epätasaisesta lämmityksestä, maan pinnan epätasaisuuksista ja maan pyörimisestä. Tuulienergian valjastamiseksi tuuli pyörittää turbiinin lapoja roottorin ympäri, joka pyörittää generaattoria sähkön tuottamiseksi. Keskimääräinen vuotuinen Tuulen nopeus 9 mailia tunnissa (mph) tai 4 metriä sekunnissa (m/s) pienille turbiineille ja 13mph (5,8 m/s) hyötykäyttöön tarkoitetuille turbiineille on tarpeen tuulienergian taloudellisesti valjastamiseksi.
”tuuli: suurin piirtein vaakasuorassa liikkuva ilmavirta, erityisesti yksi tarpeeksi voimakas tuntumaan”
Cambridge Dictionary
tuulienergiaa on kahta päätyyppiä:
- Maatuulienergia: turbiinit sijaitsevat maalla. Rakentaminen, kuljetus, ylläpito ja infrastruktuuri, joita tarvitaan sähkön siirtämiseen maalla sijaitsevista turbiineista kuluttajille, ovat alhaiset. Ne voivat kuitenkin olla tehottomampia, koska maalla Tuulen nopeus ja suunta voivat olla arvaamattomia.
maailman suurin maalla sijaitseva tuulipuisto on Kiinassa sijaitseva Gansun tuulipuisto. Se koostuu noin 7 000 tuulivoimalasta useissa tuulipuistoissa, vaikka se on vielä rakenteilla, suunniteltu kapasiteetti on 20 (gigawattia) GW ja nykyinen asennettu kapasiteetti on 8 GW.
- merituulivoima: Turbiinit sijaitsevat meressä tai makeassa vedessä. Rakentaminen, kuljetus, ylläpito ja infrastruktuuri, joita tarvitaan sähkön siirtämiseen offshore-turbiineista kuluttajille, ovat korkeat. Offshore-turbiinit ovat huomattavasti suurempia kuin onshore-turbiinit ja voivat maksaa jopa 20% enemmän. Koska Tuulen nopeus ja suunta ovat tasaisempia, energiantuotannon mahdollisuudet ovat paljon suuremmat. Melusaaste, maankäyttö ja villieläinten vaikutukset ovat vähäisiä maalla oleviin turbiineihin verrattuna.
maailman suurin merituulipuisto on Walney Extension-tuulipuisto, joka sijaitsee Irlanninmerellä. 56 neliökilometrin (149 neliökilometrin) alueella sijaitsevien 87 tuulivoimalan sähköntuotantopotentiaali on 659 megawattia (MW). Tämä riittää 600 000 kodille Yhdistyneessä kuningaskunnassa.
pelkästään Yhdysvalloissa on yli 57 000 tuulivoimalaa sekä maalla että merellä. Ne voivat olla olemassa joko itsenäisinä rakennelmina tai ryhmittyä yhteen muodostaen tuulipuistoja.
kaksi tuulivoimalatyyppiä ovat:
- vaaka-akselinen tuuliturbiini (HAWT): lavat kootaan maahan nähden yhdensuuntaiselle vaaka-akselille. Ne voivat vastaanottaa ja käsitellä tuulta vain pää edellä.
- Pystyakselinen tuuliturbiini (VAWT): lavat on koottu pystyakselille, joka on kohtisuorassa maahan nähden. Ne voivat vastaanottaa ja käsitellä tuulta kaikista suunnista, mikä antaa niille suuremman energiantuotantopotentiaalin.
pienet yksittäiset tuulivoimalat voivat tuottaa jopa 100 kilowatin (kW) tehon, joka riittää kodin tai vesipumppaamon voimanlähteeksi. Suuremmat turbiinit koostuvat 260 jalkaa (80 metriä) korkeista torneista ja 130 jalkaa (40 metriä) pitkistä teristä, jotka voivat tuottaa jopa 1,8 MW: n tehon. Suurimmat kaupalliset turbiinit koostuvat 780 jalan (240 m) korkeista torneista ja 530 jalan (162 m) pituisista teristä, jotka voivat tuottaa 4,8-9,5 mw: n tehon.
mikä on tuulivoiman hiilijalanjälki
hiilijalanjälki on yksi tapa mitata ihmisen aiheuttaman globaalin ilmastonmuutoksen vaikutuksia. Siinä keskitytään pääasiassa kulutukseen liittyviin kasvihuonekaasupäästöihin, ja siihen sisältyvät muut päästöt, kuten metaani (CH4), ilokaasu ja kloorifluorihiilivedyt (CFC-yhdisteet).
”hiilijalanjälki: kasvihuonekaasujen ja erityisesti hiilidioksidin määrä, joka aiheutuu jostakin (kuten henkilön toiminnasta tai tuotteen valmistuksesta ja kuljetuksesta) tiettynä ajanjaksona”
Merriam Webster
periaatteessa se on jonkin toiminnan tai organisaation päästämän hiilen määrä. Tähän sisältyvät suoraan polttamamme polttoaineen kasvihuonekaasupäästöt (esim., kodin lämmittäminen, auton ajaminen) ja käyttämiemme tuotteiden valmistuksesta (esim.voimalaitokset, tehtaat ja kaatopaikat) aiheutuvat kasvihuonekaasupäästöt.
mikä on tuulienergian Kokonaishiilijalanjälki
elinkaariperusteisesti, merituulienergian päästöt ovat 11 ja merituulien 12 grammaa hiilidioksidiekvivalenttia tuotetun sähkön kilowattituntia kohti, mikä on pienin kaikista polttoainetyypeistä.
tuulivoiman asennettu kokonaiskapasiteetti kasvoi 75-kertaiseksi vuosina 1997-2018 ja kasvoi 7,5 GW: stä yli 564 GW: iin. Kaikki maailman tuulivoimalat kattoivat tuolloin yli 6% maailman sähköntarpeesta. Tuulivoiman markkinat kasvoivat yli 10% pelkästään vuonna 2019, ja maailman johtajat Kiina ja Yhdysvallat tasoittivat tietä.
maailman kuusi suurinta tuulivoiman tuottajamaata (määrä vuodessa) ovat:
- Kiina – 221 GW
- US – 96,4 GW
- Saksa – 59,3 GW
- Intia – 35 GW
- Espanja – 23 GW
- Yhdistynyt kuningaskunta – 20,7 GW
koska tuulienergia on yksi halvimmista ja nopeimmin kasvavista uusiutuvan energian teknologioista, jolla on alhainen HIILIDIOKSIDIPÄÄSTÖPROFIILI, on tärkeää ymmärtää, mikä sen hiilijalanjälki on ja miten sen hiilidioksidipäästöt vaikuttavat globaaliin ilmastonmuutosprosessiin.
ymmärtääksemme tuulivoiman hiilijalanjäljen meidän on arvioitava sen elinkaari ja kunkin vaiheen hiilijalanjälki. Elinkaariarviointi (life-cycle assessment, LCA) on menetelmä, jolla arvioidaan tuotteiden ja materiaalien ympäristövaikutuksia. Vuosien varrella yritykset ovat käyttäneet LCA: ta strategisesti kestävämpien tuotteiden tutkimukseen ja luomiseen. Joten, katsotaanpa katsomaan LCA tuulienergian!
| tuulivoiman elinkaarivaiheet | kunkin vaiheen hiilijalanjälki |
| tuulivoiman rakentaminen | tuulivoimaloiden rakentamisen ja sähkönjakelumekanismin CO2-päästöt |
| tuulienergian käyttö | vähän tai ei lainkaan CO2-päästöjä tai jätetuotteita |
| tuulienergian rakentaminen | tuulivoimaloiden käytöstä poistamisesta ja maan kunnostamisesta aiheutuvat CO2-päästöt |
tuulienergian kokonaishiilijalanjälki vastaisi hiilijalanjälkeä rakentamisesta + hiilijalanjälkeä toiminnasta + hiilijalanjälkeä rakentamisesta takaisin.
mikä on tuulienergian rakentamisen hiilijalanjälki
CO2-päästöt tässä vaiheessa syntyvät tuulipuistojen ja sähkönjakelumekanismin rakentamisen yhteydessä.
tuulipuiston rakentamiseen tarvitaan monia komponentteja, ja näiden komponenttien rakentamiseen tarvitaan CO2-päästöjä tuottavia koneita. Turbiinien tornilla, roottorilla, moottorilla, generaattorilla ja perustuksella sekä sähkönjakeluun tarvittavilla siirtolinjoilla, muuntajilla ja sähköasemilla on kaikilla hiilijalanjälki.
mikä on toimivan tuulienergian hiilijalanjälki
yksittäiset tuuliturbiinit käyttävät roottorin lapojen aerodynaamista voimaa muuttaakseen liike-energian sähköksi. Turbiiniryhmät (tuulipuistot) tuottavat yhdessä suuria määriä sähköä.
Tuulivoima toimii seuraavasti:
- Tuulivirrat turbiinin terän poikki, jolloin Ilmanpaine vaihtelee terän molemmin puolin
- terä pyörii vastauksena, jolloin roottori pyörii
- Roottorin pyörittäminen antaa virtaa generaattorille, joka tuottaa sähköä
tuulivoimala koostuu useista yksittäisistä turbiineista yhdessä paikassa. Turbiinit tuottavat sähköä, joka kuljetetaan sähköasemalle, josta se välitetään kuluttajille siirtojohtoja pitkin. Muuntajat vastaanottavat sähkön ja joko lisäävät tai pienentävät jännitettä tarpeen mukaan ennen kuin se voidaan toimittaa kuluttajille.
tuulienergian käyttöön liittyviä hiilidioksidipäästöjä tai jätetuotteita on hyvin vähän, joten tämän vaiheen hiilijalanjälki on hyvin pieni. Tässä vaiheessa CO2-päästöt liittyvät voimalaitoksen mekaanisten laitteiden (esim.turbiinit, generaattorit, Sähköasemat, muuntajat) toimintaan.
mikä on tuulienergian rakentamisen hiilijalanjälki
tuulienergian rakentamisen hiilijalanjälki liittyy rakennustarvikkeiden käyttöön tuulivoimaloiden poistamiseksi käytöstä ja maan palauttamiseen alkuperäiseen muotoonsa.
tuulivoimalat tarvitsevat rutiinihuoltoa 6 kuukauden välein, ja niiden elinajanodote on noin 20 vuotta. Tuulivoimalat itsessään ovat arvokas luonnonvarojen lähde. Tornit, perustukset, generaattorit ja vaihteistot kierrätetään tyypillisesti, koska ne on valmistettu betonista, teräksestä ja valuraudasta. Tuuliturbiinien lapoja on vaikeampi hävittää, koska ne on valmistettu komposiittimateriaaleista. Sementin rinnakkaisprosessointia käytetään useimmiten teräjätteen käsittelyyn.
mikä rooli Tuulienergialla on ilmastonmuutoksen torjunnassa
fossiilisten polttoaineiden poltto on tärkein ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden aiheuttaja. Ilmastonmuutos tapahtuu, kun hiilidioksidi ja muut ilmansaasteet imevät auringonvaloa ja auringon säteilyä ilmakehässä, sitovat lämpöä ja toimivat planeetan eristeenä. Teollisen vallankumouksen jälkeen maapallon lämpötila on noussut hieman yli 1 Celsius-eli 2 Fahrenheit-astetta. Nykyinen maailmanlaajuinen vuotuinen lämpötilan nousu on 0,18 C eli 0,32 F joka 10.vuosi.
tuulienergian käyttö fossiilisten polttoaineiden sijaan auttaa lieventämään seuraavia ilmastonmuutoksen kielteisiä vaikutuksia:
- lämpötilan nousu: maan ilmakehä on lämmennyt 1,5℃ vuodesta 1880. Tämä ei ehkä tunnu paljolta, mutta nämä asteet luovat alueellisia ja vuodenaikojen lämpötilaeroja, vähentävät merijäätä, voimistavat sateita ja kuivuutta sekä muuttavat kasvien ja eläinten elinalueita.
- merenpinnan nousu: Maailmanlaajuinen merenpinta on noussut noin 8-9 tuumaa vuodesta 1880, syrjäyttäen rannikoilla asuvia ihmisiä ja tuhoten rannikon elinympäristöjä. Tiet, sillat, metrot, vesivarat, öljy-ja kaasulähteet, voimalaitokset, jätevedenpuhdistamot ja kaatopaikat ovat edelleen vaarassa, jos merenpinnan nousu jää hallitsemattomaksi.
- merijään sulaminen: vuodesta 1979 arktinen merijää on vähentynyt 30%. Merijäällä on tärkeä rooli maapallon ilmaston säätelyssä heijastamalla auringonvaloa avaruuteen ja tarjoamalla elinympäristöä eläinlajeille. Jos kaikki maapallon jäätiköt sulaisivat, merenpinta nousisi noin 70 metriä ja täyttäisi tehokkaasti kaikki planeetan rannikkokaupungit.
- muuttuvat sademäärät: äärimmäiset sääilmiöt (esim.hurrikaanit, tulvat, kuivuus) yleistyvät ja voimistuvat. Myrskystä kärsineillä alueilla sademäärät ja tulvat lisääntyvät, kun taas kauempana myrskyradoista sijaitsevilla alueilla sademäärät ja kuivuus vähenevät.
- valtamerten happamoituminen: valtameri imee 30% ilmakehään vapautuvasta hiilidioksidista, mikä laskee meren pH: ta (lisää happamuutta). Viimeisen 200 vuoden aikana valtamerten pH-arvo on laskenut 0,1 pH-yksikköä, mikä tarkoittaa happamuuden 30 prosentin nousua. Vesieläimet, jotka eivät pysty sopeutumaan tähän nopeaan happamoitumiseen, kuolevat pois. Koralli on hyvä esimerkki tästä vaalenemisesta, jossa koralli karkottaa kudoksissaan elävät levät (zooxanthellae) lämpötilan, valon tai ravinteiden muutosten seurauksena.
asiantuntijat väittävät, että maapallon lämpeneminen on rajoitettava 1,5 asteeseen vuoteen 2040 mennessä, jotta vältettäisiin merenpinnan nousun, happamoituneiden valtamerien, biologisen monimuotoisuuden vähenemisen, yhä yleisempien ja ankarampien sääilmiöiden ja muiden kuumempien lämpötilojen aiheuttamien ympäristökatastrofien vitsaus.
mitä enemmän vähennämme CO2-päästöjä, sitä enemmän hidastamme lämpötilan nousua, merenpinnan nousua, jään sulamista ja valtamerten happamoitumista. Kun näitä nopeuksia hidastetaan, maapallon biodiversiteetin ei tarvitse kamppailla sopeutuakseen lämpötilan ja pH: n muutoksiin. Ihmiset eivät joudu siirtymään asuinsijoiltaan rannikkoalueiden tulvien vuoksi. Jäävuoret säätelevät ilmastoa jatkossakin.
kuinka ympäristöystävällistä tuulivoima on
tuulivoiman ympäristövaikutukset riippuvat pitkälti siitä, mihin tuulipuistot rakennetaan.
”ympäristöystävällinen: (tuotteiden) ei vahingoita ympäristöä.”
Cambridge Dictionary
kaiken kaikkiaan tuulienergia on kestävää, koska se ei tuota kasvihuonekaasuja, ja maankäyttöä, luonnon vaikutuksia ja kansanterveydellisiä huolenaiheita voidaan lieventää tuulipuistojen asianmukaisella suunnittelulla ja sijoittamisella.
mitkä ovat tuulienergian ympäristöhyödyt
tässä ovat tavat, joilla tuulienergia hyödyttää ympäristöä:
- suojaa ilmanlaatua: palavien materiaalien sijaan tuuliturbiinit valjastavat tuulen liike-energian sähkön tuottamiseen. Turbiinit eivät tuota kasvihuonekaasuja eivätkä tuota rikkidioksidia tai typen oksideja.
- Vähän jätetuotteita: Tuulipuistoista ei synny mitattavissa olevia kiinteän jätteen sivutuotteita.
- Ilmastonmuutoksen hillitseminen: tuulienergian keskimääräinen elinkaaren hiilidioksidiekvivalenttipäästöarvo on paljon pienempi kuin kivihiilen, 11 hiilidioksidiekvivalenttia (maalla) ja 12 grammaa CO2: ta (merellä) kilowattituntia kohti verrattuna 820 grammaan CO2-ekvivalenttia kilowattituntia kohti. Tämä hiilidioksidipäästöjen väheneminen puolestaan vähentää globaalin ilmastonmuutoksen vaikutuksia, kuten lämpötilojen nousua, merenpinnan nousua, merijään sulamista, muuttuvia sademääriä ja valtamerten happamoitumista.
- Energiariippumattomuus: kyky tuottaa omaa sähköä Yhdysvalloissa ilman ulkomaiden apua on tärkeä askel, joka auttaa meitä tulemaan omavaraisemmiksi. Entinen presidentti George W. Bush allekirjoitti Energy Independence and Security Act of 2007 to reduce U. S. riippuvuus öljystä, laajentaa uusiutuvien polttoaineiden tuotantoa (ja kohdata globaali ilmastonmuutos).
- työllistymismahdollisuudet: tuuli tuki pelkästään Yhdysvalloissa noin 7 000 työpaikkaa vuonna 2019. Ja määrä on todennäköisesti kasvanut, koska työllisyysnäkymät ensi vuosikymmenellä ovat 61 prosenttia ja uusiutuva energia-ala työllisti vuonna 2019 maailmanlaajuisesti yhteensä 11,5 miljoonaa ihmistä. Uusiutuvan energian työpaikat lisääntyvät jatkuvasti, kun alamme ymmärtää, miten hyödyllistä uusiutuva energia on ympäristöllemme.
koko elinkaarensa ajan tuulienergia tuottaa 0.02 prosenttia CO2-päästöistä sähköyksikköä kohti kuin hiili tuottaa. Ja 3-6 kuukauden käytön jälkeen tuulivoimala on tehokkaasti kompensoinut kaikki rakentamisestaan aiheutuvat päästöt, mikä tarkoittaa, että se voi toimia käytännössä hiilettömästi koko loppuikänsä. Se luo myös työpaikkoja ja edistää energiaomavaraisuutta, mikä tekee siitä ympäristöystävällisen energialähteen.
mitkä ovat tuulienergian ympäristöhaitat
tuulienergiaan liittyvät kolme suurinta huolenaihetta ovat maankäyttö, luonnonvaraisten eläinten vaikutukset ja kansanterveys.
- Maankäyttö: tuulipuistot vievät huomattavan määrän maata, mutta turbiinien välissä ja ympärillä olevia alueita voidaan käyttää karjan laiduntamiseen, maanviljelyyn, maanteihin ja vaellusreitteihin. Turbiinia rakennettaessa häiriintyneen maan määrä on vähäinen, ja niitä voidaan sijoittaa hylätyille maille maavaikutusten vähentämiseksi entisestään.
- villieläinten vaikutus: turbiinin lavat ovat suuria ja uhkaavat lentäviä villieläimiä, kuten lintuja ja lepakoita. Vaikka tämä on totta, uhka on melko vähäinen. Laajat tutkimukset ja teknologiset edistysaskeleet ovat vähentäneet turbiinien aiheuttamia villieläinkuolemia. Esimerkiksi turbiinit pidetään liikkumattomina tuulen nopeuden ollessa alhainen, koska lepakot ovat aktiivisimpia näillä nopeuksilla.
- kansanterveys: turbiinit voivat aiheuttaa mekaanista ja aerodynaamista melusaastetta, kun ne on rakennettu lähelle asuinalueita. Tuulipuistojen sijoittaminen syrjäisiin paikkoihin tai hylätyille maille voi vähentää tätä vaikutusta.
tuulipuistojen asianmukainen suunnittelu ja sijoittaminen voi auttaa lieventämään näitä ympäristöhaittoja.
lopulliset ajatukset
tuulivoima on ympäristöystävällinen energianlähde, jonka hiilijalanjälki on pieni koko rakennus -, käyttö-ja rakennusvaiheen ajan. Se tuottaa kaikista energiatyypeistä pienimmät CO2-päästöt ja luo samalla työpaikkoja ja edistää energiaomavaraisuutta. Ympäristönäkökohtia, kuten villieläinten vaikutusta, maankäyttöä ja melusaastetta, voidaan lieventää sijoittamalla tuulipuistot asianmukaisesti. Kun katsomme tulevaisuuteen uusiutuvilla energialähteillä, tuulivoima on kestävä energialähde, joka hyödyttää sekä ilmakehäämme että maapallon eliöstöä.
Stay impactful,
lähteet
- Office of Energy Efficiency & Renewable Energy: miten tuuliturbiinit toimivat?
- US Energy Information Administration: Wind Explained-Where Wind Power is valjastettu
- Kiwi Energy: Differences Between Onshore & Offshore Wind Energy
- NS Energy: profilointi kymmenen suurinta onshore wind farms in the world
- National Geographic: Wind Energy
- Conserve Energy Future: Vaaka-ja Pystyakselisten tuuliturbiinien Vertailu
- Britannica: hiilijalanjälki
- United States Environmental Protection Agency: System of Registries
- World Nuclear Association: carbon Emissions from Electricity
- International Renewable Energy Agency: Wind Energy
- World Wind Energy Association: World wind capacity at 650,8 GW, Corona crisis will slow down markets in 2020, uusiutuvat energialähteet talouden elvytysohjelmien ytimeksi
- maailmamme tiedoissa: tuulivoimatuotanto
- Reve: Top 10 countries in wind energy capacity
- Science Direct: Life-cycle assessment (LCA)
- MIT SMR: Strategic Sustainability Uses of Life-Cycle Analysis
- Electrical Academia: Wind Turbine Parts and Functions
- Office of Energy Efficiency & Renewable Energy: How a Wind Turbine Works – Text Version
- US Environmental Protection Agency: uusiutuva energia fact sheet – tuuliturbiinit
- windeurope: mitä tapahtuu, kun tuuliturbiinit vanhenevat? Uusi teollisuuden ohjeasiakirja purkamista ja käytöstä poistamista varten
- General Electric: Concrete Benefits – Recycling Old Wind Turbine Flages CO2 Emissions
- Union of Concerned Scientists: the Hidden Costs of Fossil Fuels
- National Resources Defense Council: Global Warming 101
- the National Wildlife Federation: Climate Change
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change – Global Temperature
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change – Global Temperature
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Climate Change-global sea level
- United States Geological Survey: miten merenpinta muuttuisi, jos kaikki jäätiköt sulaisivat?
- National Aeronautics and Space Administration, U. S. A.: miten ilmastonmuutos vaikuttaa sademääriin?
- National Oceanic and Atmospheric Administration: Ocean Acidification
- National Ocean Service: What is koralli valkaisu?
- Yhdistyneiden Kansakuntien ilmastosopimus: Pariisin sopimus
- Office of Energy Efficiency & Renewable Energy: Advantages and Challenges of Wind Energy
- White House Archives: Fact Sheet – Energy Independence and Security Act of 2007
- United States Environmental Protection Agency: Summary of the Energy Independence and Security Act
- International Renewable Energy Agency: Renewable Energy Jobs Continue Growth to 11,5 Million Worldwide
- U. S. Bureau Of Labor Statistics: Wind Turbine Technicians – Occupational Outlook Handbook
- Union of Concerned Scientists: Environmental Impacts of Wind Power
- Office of energy efficiency and renewable energy: environmental impacts and siting of wind projects