Merellä kelluvat tuulivoimalat alkavat tuottaa energia täydellä teholla

Kuvittele, että pelkästään merellä sijaitsevilla tuuliturbiineilla voitaisiin tuottaa 11 kertaa enemmän energiaa kuin koko maailmassa tarvitaan. Tästä saattaa arvostetun Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n raportin mukaan tulla hyvinkin totta.

Merellä tuotettavan tuulienergian huikeat mahdollisuudet ovat herättäneet kiinnostusta ympäri maailmaa. Vuonna 2019 norjalainen energiajätti Equinor vahvisti valtavan sijoituksen 88 MW:n Hywind Tampenin, merellä kelluvan tuulifarmin (Offshore Floating Wind, OFW) etenevän. Muutaman päivän kuluttua Kansainvälinen energiajärjestö IEA julkaisi suuren raportin, jossa kerrottiin mullistavia uutisia. Raportin mukaan merellä tuotettava tuulivoima, sekä kelluvat että pohjaan kiinnitetyt tuulivoimalat, pystyvät tuottamaan 11 kertaa enemmän sähköä kuin maailmassa tarvitaan ja saamaan triljoonan dollarin verran pääomasijoituksia vuoteen 2040 mennessä. Tuulivoima on selkeästi kovassa nosteessa.

Kolme tuuli alaosastot, sijainnin perusteella 

Nykyinen tuulivoimasektori voidaan jakaa karkeasti kolmeen kategoriaan riippuen tuulivoimaloiden sijainnista ja niiden pystytystavasta. Kategoriat ovat: Maalla sijaitseva tuulivoima (maahan kiinnitetyt tuulivoimalat), merellä lähellä rantaa sijaitseva tuulivoima (merenpohjaan kiinnitetyt tuulivoimalat) ja merellä kelluva tuulivoima (merenpohjan päällä kelluvaan alustaan kiinnitetyt tuulivoimalat) – katso kuva 1 seuraavalla sivulla. Merellä kelluvissa tuulivoimaloissa (OFW) on kelluvaan alustaan kiinnitetty tuulivoimaturbiini, mikä antaa niille suuren edun: sähköä voi tuottaa yli 60 metriä syvissä vesissä, joissa ei voi käyttää pohjaan kiinnitettyjä rakenteita.

Sekä maalla, että kiinteästi merellä toimivien tuulivoimaloiden kapasiteetti on kasvanut valtavasti viimeisten vuosikymmenien aikana, mutta monet alan asiantuntijat uskovat suurimpien kasvumahdollisuuksien olevan merellä kelluvissa tuulivoimaloissa. Tämä johtuu siitä, että ne voidaan sijoittaa syvempiin vesiin kauemmas rannasta, missä tasaisempi tuulen nopeus vähentää sähköntuotannon vaihteluita. Toinen merellä kelluvien tuulivoimaloiden kasvua lisäävä tekijä on se, että tuulivoimaloiden sijoittamista paikkoihin, joissa ne näkyvät ja kuuluvat, vastustetaan yhä enemmän.

Matalalla roikkuvat hedelmät poimitaan ensin

Merellä kelluvat tuulivoimalat herättävät yhtä enemmän huomiota myös siksi, että monien maalla ja rannan lähellä sijaitsevien tuulivoimaloiden tarjoamat helpot voitot on jo korjattu. Maalla ja rannan lähellä on tietenkin vielä tuhansia mahdollisesti rakennettavia tuulivoimakohteita, mutta asiaan vaikuttaa myös se, että tuulivoimaloiden näkymistä ja kuulumista vastustetaan yhä enemmän. Kyse on NIMBY-vaikutuksesta eli Not In My Back Yard, jossa yhteiskunnan tarvitsemia infrastruktuurikohteita, kuten voimaloita ja kaatopaikkoja, halutaan rakentaa, mutta kukaan ei halua niitä lähelle omaa asuinpaikkaansa.

Equinorin toimitusjohtaja: 80% sijaitsee syvemmissä vesissä
Nämä tekijät yhdessä ovat suunnanneet huomion merellä kelluviin tuulivoimaloihin, joita voidaan käyttää syvemmissä vesissä. Yhtiön toimitusjohtaja Eldar Sætre ilmaisi yhtiön linjan erittäin selvästi ilmoittaessaan Equinorin lopullisesta päätöksestä toteuttaa 88 MW:n Hywind Tampen -projekti, johon sijoitetaan noin 550 miljoonaa dollaria:

”Noin 80 prosenttia merellä tuotettavan tuulivoiman globaalista resurssipotentiaalista on syvissä vesissä”, sanoo Equinorin toimitusjohtaja Eldar Sætre.

”Ja merellä kelluvat tuulivoimalat voivat olla tärkeässä osassa energia-alan siirtyessä kohti globaalisti kestävämpää energiantuotantoa”, hän jatkaa.

Equinoria on kannnustanut projektiin erityisesti se, että tuotettu sähkö käytetään läheisillä Gullfaksin ja Snorren öljynporauslautoilla, mikä vähentää kaasunkulutusta ja siten hiilidioksidipäästöjä 200,000 tonnilla vuodessa.

Ponnahduslauta 1000 MW

Equinorin merituulivoiman kehitysjohtaja Arne Eik selittää, että Tampen on vain yksi askel yhtiön matkalla erittäin kustannustehokkaisiin suuren kokoluokan projekteihin. ”Nykyinen 30 MW:n Hywind Skotlannissa on osoittanut, että merellä kelluvat tuulivoimalat toimivat, ja 88 MW:n Hywind Tampenista tulee lähes kolme kertaa niin suuri”, sanoo Eik. ”Toivomme, että muutaman vuoden kuluttua toteutamme 200–400 MW:n projektin, ja sitten olemme matkalla suuren kokoluokan yli 1 000 MW:n projekteihin. ”Haluan lisätä, että Skotlannin Hywindiin verrattuna saavutamme Hywind Tampenissa noin 40 %:n kustannussäästöt.

Olemme tulevaisuuden suhteen erittäin luottavaisia, että pystymme jatkossakin vähentämään kustannuksia, kun Hywind Tampenia seuraavasta projektista tulee vielä suurempi. Joten Hywind Tampen on selvästi teknologinen ja teollinen kehitysprojekti sekä askel rakennettaessa teollisuudenalaa, jolla on suuri vaikutus arvon luomiseen tuotettaessa puhdasta energiaa vähentäen samalla hiilidioksidipäästöjä.”

Alkuajoista nopeasti massiivisiin investointeihin

Markkinatiedusteluryhmä Quest Floating Wind Energyn markkinoinnin kehitys- ja strategiajohtajan Erik Rijkersin mukaan kelluva merituulivoima oli vain viisi vuotta alkuvaiheissaan ja kohtasi enemmän epäilijöitä kuin kannattajia, mutta se on päässyt pitkälle ja toteuttanut uusia kelluvia turbiinimalleja sekä skaalannut mallikappaleita, esikaupallisia projekteja ja uusia toimijoita. ”Equinorin, Repsolin, SBM:n, Aker Solutionsin ja viimeisimpänä Shellin kaltaisten yritysten tulo markkinoille on johtanut kehittyvän alan harppaukseen kannattavuudessa ja lopulta kyvyssä tuottaa 50 tai 100 kelluvaa turbiinia (Floating Turbine Unit, FTU) sarjatuotantona”, Rijkers selittää.

”Kelluvan tuulivoiman markkinat liikkuvat nopeasti”, hän jatkaa, ”ja Euroopasta on tullut globaali testialusta. Viimeaikaisten projektien, muun muassa Skotlannin Hywindin ja Windfloat Atlanticin, menestys edistää kelluvan tuulivoimatekniikan vientiä Yhdysvaltoihin ja Aasian ennen vuotta 2025. Siirtymä suuren kokoluokan projekteihin, runsaan rahoituksen avulla, parantaa tehokkuutta ja johtaa merkittäviin kustannussäästöihin. Tämä trendi näkyy puolestaan helpottamalla edelleen eurooppalaisia projekteja, mitä tukee valtion lisätuki kelluvan merituulivoiman pitkän aikavälin kehittämiselle.”

Monissa maissa on käytettävissä vain syviä sijaintipaikkoja

Stavangerin yliopiston merituulivoiman apulaisprofessori Charlotte Obhrai luottaa siihen, että kelluvan tuulivoiman tulevaisuus on valoisa.

”Tuulivoima on välttämätöntä tulevaisuuden energiantarpeen täyttämiseksi”, sanoo Charlotte Obhrai.

”Lisäksi monissa maissa helpommin saavutettavat kohteet rannan lähellä ovat jo käytössä. Esimerkiksi Japanissa taas erittäin matalien vesien kohteita on hyvin vähän tai ei lainkaan. Näin ollen tulevaisuudessa tarvitaan syvempiä kohteita, mikä tarkoittaa kelluvaa tekniikkaa.” Lisäksi hän kertoo tuulennopeuksien olevan kauempana merellä yleensä suurempia, jolloin tuotettavan energian määrä kasvaa kolmanteen potenssiin.

Näin pienikin tuulen keskinopeuden kasvu tekee merkittävän eron energiantuotannossa. Tekniikkaa kehitetään selvästikin hyödyntämään tätä potentiaalia. Kelluvan alustan on tietenkin voitettava haasteita, etenkin rakentamisen ja asennuskustannusten suhteen. ”Käytössä ja testauksessa on useita konsepteja, jatkaa Obhrai. ”Käyttöön tulee todennäköisesti erilaisia malleja, koska tiettyyn paikkaan sopivan mallin valinta riippuu monista asioista, muun muassa lähimmän sataman syvyydestä sekä paikallisista valmistustaidoista ja -mahdollisuuksista.”

Näkymät positiiviset, mutta suuntauksia on vaikea extrapoloida tässä vaiheessa

Glasgow’n yliopiston lehtori Matthew Hannonin mielestä kelluvan merituulivoiman kehitysvauhtiin kannattaa suhtautua jokseenkin varovaisesti, mutta suuntaus on selvästi myönteinen. ”Pitkällä aikavälillä on syytä olla optimistinen, mutta tällä hetkellä kelluvaa merituulivoimaa on asennettu hyvin vähän, joten varmoja ennusteita on vaikea tehdä. Ja projektin toteutumatta jääminen voi heikentää luottamusta”, hän myöntää. ”Siitä riippumatta ja huomioiden kaikki tekijät ennustamme kelluvan tuulivoiman globaabille kapasiteetille vakaata kasvua vuoteen 2030 asti.

Keskeinen asia on, että kasvu seurailee tarkasti rannikon lähelle rakennetun tuulivoiman kasvuvauhtia. Näin ollen uskomme, että kelluva merituulivoima ponkaisee vauhtiin vahvalta pohjalta 2030-luvulla, ellei mitään yllättävää tule eteen. Kelluvaa tuulivoimaa pidetään yhtä rannan lähellä tuotettavan tuulivoiman tapaan todellisena matalan riskin energiasijoituksena, jolla on samantyyppinen dynaaminen kasvuvauhti.”

Mielenkiintoisia aikoja edessä

Kelluvan merituulivoiman tarkka kasvuvauhti on vielä arvailujen varassa. Suuntaus on kuitenkin selvä, ja tulee olemaan mielenkiintoista nähdä, miten sekä markkinat että teknologia lähitulevaisuudessa kehittyvät.

Ovatko pulttiliitokset heikoin lenkki?

”Pulttien elinkaariarvio on tuulivoima-alalle kiperä kysymys, koska pultit ovat heikoin kohta tornin elinkaarilaskelmassa.
Tässä näyttää olevan sokea piste, koska pulttien ei katsota kuuluvan vakiolaskelmiin, jotka perustuvat aina aeroelastisiin kaavoihin.” David McMillan Strathclyden yliopistossa Glasgow’ssa

”Pulttiliitosten suorituskyvyn ja luotettavuuden ennustaminen kelluvan rakenteen elinkaaren ajan on haastavaa johtuen sekä niiden fyysisestä koosta että ankarista käyttöympäristöistä.” Tomas Svendsen – Nord-Lock Group Norja