Tuulivoima on esillä uusiutuvien energialähteiden alalla yhtenä luonnollisimpana, halvimpana ja luotettavimpana energialähteenä. Tuulivoima on yksi ensimmäisistä uusiutuvista energialähteistä, ja se tarjoaa myös hieman vähemmän rajoituksia kuin muut puhtaat energialähteet.
Yhdistynyt kuningaskunta, Tanska, Saksa, Ruotsi ja Hollanti olivat tuulivoimatuotannon edelläkävijöitä viime vuosikymmenelle asti. Nyt, kun yhä useammat maat, kuten Yhdysvallat, harkitsevat tämän tekniikan hyötyjä, tänä vuonna maailman tuulivoimamarkkinoilla on 650,8 GW asennettua kapasiteettia, ja 9,17 % tästä arvosta asennettiin viime vuonna.
Tuulivoimaa harkittaessa tulee mieleen yksi kysymys: Mikä on parempi? Onshore- vs. offshore-tuulivoima? On tärkeää päättää, kumpi tarjoaa parhaan kustannustehokkaan suorituskyvyn kussakin erityisessä paikassa. Onshore-energia edellyttää maalle asennettuja turbiineja, jotka valjastavat tuulen sähköntuotantoon, kun taas offshore-energia edellyttää tuulipuistojen asentamista avoimen meriveden päälle, jotta nopeampia tuulia voidaan hyödyntää sähköntuotannossa.
Nopea navigointi
Onshore- vs. Offshore-tuulivoiman yhtäläisyyksiä
Onshore- ja offshore-tuulivoimantuotanto ovat merkittävimpiä teknologioita puhtaan energian tuottamiseksi Yhdysvalloissa. Molemmat energialähteet pienentävät hiilijalanjälkeä, ja ne tuottavat puhdasta ja uusiutuvaa energiaa sähköverkkoon.
Vaikka offshore-tuuliturbiinit ovat kooltaan suurempia kuin onshore-turbiinit, molemmilla on sama mekaaninen periaate tuulivoiman tuottamiseksi. Molemmissa tapauksissa turbiinit koostuvat vaakasuoran navan ympärillä pyörivistä roottorilavoista. Tuulen kulkiessa lapojen läpi käynnistyy nostoliike, joka tuottaa pyörivän voiman, jota käytetään monimutkaisessa prosessissa asynkronisessa generaattorissa, joka lopulta tuottaa energiaa.
Vaikka merituulipuistot maksavat enemmän asennusmateriaalien ja muiden tekijöiden vuoksi, molemmissa turbiineissa käytetyt materiaalit ovat periaatteessa samoja, ja merituulipuiston turbiineissa tarvitaan pieniä muunnelmia, jotta ne olisivat turvallisia korkeammissa tuulennopeuksissa. Onshore- ja offshore-teknologiat voisivat potentiaalisesti tuottaa samaa energiaa, jos kaksi samankokoista turbiinia altistettaisiin samoille tuulennopeuksille, jolloin tuotetun energian ero olisi lähes olematon.
Onshore- ja offshore-tuulivoiman väliset erot
Vaikka onshore- ja offshore-tuulivoiman tuotannolla on joitain yhtäläisyyksiä, kuten tuulen käyttäminen energiantuotantoon, näillä on myös joitain eroja. Selvin ero onshore- ja offshore-tuulivoiman välillä on paikka, johon turbiinit on asennettava. Onshore-tuulipuistot voidaan sijoittaa maalle, kun taas offshore-tuulipuistot asennetaan suuriin vesistöihin.
Koska onshore-tuulipuistot asennetaan maalle, kustannukset voivat olla paljon alhaisemmat kuin toinen vaihtoehto. Offshore-tuulipuistot edellyttävät alustoja, vedenalaisia kaapeleita, yhteenliittämistä ja muita tekijöitä, jotka lisäävät asennuskustannuksia; näiden puistojen huolto edellyttää myös työntekijöiden kuljettamista helikoptereilla tai aluksilla.
Onshore-tuulivoimatuotanto voi olla hieman huonommin ennustettavissa kuin offshore-tuotanto. Maalla sijaitsevien tuulivoimapuistojen asianmukainen asentaminen ja puhtaan energiantuotannon tarjoaminen edellyttävät maaston ja tuulivirtojen tutkimista, joka on tehtävä. Offshore-puistot nauttivat vähemmän hankalasta epäjohdonmukaisuudesta johtuen jatkuvista tuulista, joiden nopeus on korkeampi, mikä mahdollistaa luotettavamman ja tehokkaamman sähköntuotannon.
Onshore-tuulivoimaa koskeva katsaus
Kustannukset
Onshore-tuulivoima on melko halpaa. Asennukseen tarvittavat materiaalit ja energiansiirtoon tarvittava lisäinfrastruktuuri aiheuttavat alhaisemmat kustannukset kuin offshore-puistot. Vuoteen 2020 mennessä maatuulivoiman hinta voi olla jopa 20 $/MWh. Arviot ennakoivat vielä alhaisempia energiakustannuksia vuodelle 2030, koska maalla sijaitsevia tuulipuistoja saatetaan asentaa kolme kertaa enemmän kuin vuonna 2018.
Tilaa tarvitaan
Yksi maalla sijaitsevien tuulipuistojen haittapuolista on se, että ne vaativat maa-alueen tilankäyttöä asentaakseen ja tuottaakseen puhdasta energiaa. Jotta sähköntuotannon takaava keskeytymätön ilmavirtaus olisi mahdollista, maatuulivoimalat vaativat vähintään 150 metrin etäisyyden esteistä ja turbiinin ja turbiinin välisen etäisyyden, joka on seitsemän kertaa roottorin halkaisija.
Hyötyjä
Tuulivoimalat rannikolla ovat yksi suosituimmista uusiutuvan energian vaihtoehdoista. Tekniikka tarjoaa monia etuja tuulivoimatuotannon luonteen vuoksi ja verrattuna merituulivoimaan.
- Se tarjoaa alhaisemmat asennuskustannukset. Joissakin tapauksissa investoinnin takaisinmaksuaika voi olla jopa kaksi vuotta.
- Tuotettu energia voidaan helposti liittää sähköverkkoon.
- Useammat yritykset ovat erikoistuneet maalla sijaitsevien tuulivoimapuistojen asennukseen.
- Ylläpitokustannukset voivat olla melko alhaiset.
Haitat
Kaikkea ei voi olla täysin hyvää, joten maalla sijaitsevissa tuulivoimapuistoissa on myös joitain haittoja.
- Maantuulivoimapuistot vaativat merituulivoimaa huolellisempaa tuulivirtausten ja -nopeuksien analyysia, jotta tehokas tuotanto voidaan tuottaa keskeytyksettä.
- Potentiaalinen tila voi olla rajoitetumpi maastokustannusten ja mahdollisten kaupunkien laajentumisten vuoksi.
- Väestön tyytymättömyys asuinalueiden läheisyydessä sijaitsevien maalla sijaitsevien tuulipuistojen aiheuttaman visuaalisen ja melusaasteen vuoksi voi olla melko suurta.
Offshore Wind Review
Kustannukset
Offshore-tuulivoimaloiden kustannukset voivat olla 20 prosenttia korkeammat kuin maalla sijaitsevien voimaloiden kustannukset energiansiirtoinfrastruktuurin, tarvittavien lisämateriaalien ja muiden teknisten haasteiden vuoksi. Vuoteen 2019 mennessä merituulivoiman kustannukset ovat laskeneet 32 % vuoden 2018 osalta, jolloin tuotantokustannusten arvioidaan olevan 78 $/MWh. Vuoteen 2038 mennessä arvioiden mukaan merituulivoima saattaa olla jo yhtä halpaa kuin fossiiliset polttoaineet.
Tilantarve
Tuulivoiman tuottaminen merellä ei aiheuta haasteita tuulipuistojen asentamiseen tarvittavan tilan suhteen. Merituulipuistojen vaadittu vähimmäisetäisyys on vähintään 200 meripeninkulmaa rannasta ja 50 jalan syvyydessä merenpohjaan. Offshore-turbiinien tehotiheys vaihtelee noin 1:n ympärillä, ja 2 MW:n turbiiniin tarvitaan 2.
Hyötyjä
Vaikka maatuulivoimalat näyttävät olevan johtava suuntaus tällä hetkellä, merituulivoimalat tarjoavat joitakin päteviä hyötyjä, jotka koskevat sen vastinetta.
- Asennukset soveltuvat paremmin suuremmille alueille, joten ne tarjoavat tilaisuuksia suurille uusiutuvien energialähteiden tuotantohankkeille.
- Offshore-tuulipuistoilla on suuremmat mahdollisuudet sähköntuotantoon nopeampien ja tasaisempien tuulien vuoksi, ja ne myös tuottavat energiaa vakaammalla tahdilla.
- Offshore-tuulipuistoissa ei ole visuaalisia haittoja tai meluhaittoja, kuten maalla sijaitsevissa tuulipuistoissa.
- Offshore-tuulivoimalat voivat olla kaksi tai kolme kertaa suurempia kuin maalla sijaitsevissa vaihtoehdoissa, mikä johtuu siitä, etteivät ne aiheuta melusaastetta haittaa. Tämä suurempi koko tarjoaa suuremman sähköntuotannon ja suuremman hyötysuhteen materiaalikustannuksiin nähden
- Tuulivoimalat eivät häiritse maastonmuotoja, mikä mahdollistaa älykkäämmän tilankäytön tiheästi asutuilla alueilla.
Haitat
Offshore-tuulipuistot tarjoavat paljon hyötyjä, kuten kansanterveydellisten kustannusten pienenemisen ja puhtaan, uusiutuvan energian varmistamisen. Teknologiaan liittyy kuitenkin joitakin haittoja.
- Korkeammat asennus- ja sähkönsiirtokustannukset, jotka koskevat maatuulivoimaa.
- Vedenalaiset äänet ja turbiinit voivat vaikuttaa vesistöjen yläpuolella olevaan eläimistöön ja tappaa muuttolintuja törmäämällä niihin.
- Ajan mittaan merituulipuistot vaativat huoltoa, joka on vaikeampi toteuttaa ja kalliimpi.
- Energian palautumisaika toimintahäiriön jälkeen voi olla pidempi kuin maalla sijaitsevilla tuulipuistoilla.
Päätelmät: Onshore vs Offshore Wind, kumpi on paras?
Tuotannosta ja asennuksesta aiheutuvien todellisten kustannusten vuoksi onshore-tuulivoima on paljon parempi vaihtoehto kuin offshore. Merituulivoimainvestoinnit ovat kuitenkin lisääntyneet huomattavasti vuodesta 2008 lähtien, mikä tarjoaa vuodelle 2030 tuulivoimaskenaarion, joka ylittää onshore-teknologiat ja lisää potentiaalista asennettua kapasiteettia Euroopassa jopa 70 GW:lla.
Vaikka maalla tapahtuva tuulivoimatuotanto on vuoteen 2020 mennessä paljon edullisempaa kuin merellä tapahtuva, se ei ole lopullinen vaihtoehto, koska sillä on myös monia haittoja. Niitä ovat näkö- ja melusaasteet, heikko tuulien luotettavuus ja korkeat maa-alueen kustannukset. Offshore-tuulivoimatuotanto ylittää monessa suhteessa onshore-teknologian, mikä takaa uusiutuvan energian vaihtoehdon, jolla vältetään saasteet ja joka tarjoaa jatkuvasti korkeaa tuotantoa merituulien ansiosta.
Vaikka suuntaus voi kallistua onshore-tuulivoiman puoleen vuonna 2020, niin se ei välttämättä ole niin tulevaisuudessa. Investoinnit merituulipuistoihin kasvavat, ja kustannukset laskevat niin alhaisiksi, että se on tulevaisuudessa jopa halvempaa kuin fossiilinen ja kaasutuotanto. Merituulivoima saattaa olla tällä hetkellä kallista, mutta se on maailman tuulivoimamarkkinoiden tulevaisuuden lupaavin vaihtoehto.