Halki, poikki, pinoon ja kiertoon

Tuulivoimalat tuotannosta kiertoon

22.10.2021, kello 14:05

Teksti Vesa Ville Mattila | Kuva Suomen Tuulilvoimayhdistys

Tuulivoimalat tuotannosta kiertoon

Tuulivoimaloiden osista ja materiaaleista voidaan kierrättää yli 90 prosenttia. Tenkkapoon tekevät siivet eli lavat ja niiden komposiittimateriaalit. Ratkaisuja kuitenkin haetaan aktiivisesti meillä ja maailmalla.

Tuulivoimaloiden käyttöikä on noin 25 vuotta, uusimpien jopa yli 30 vuotta. Kun tuulivoimala on tullut elinkaarensa päähän, se puretaan ja osat kierrätetään.

Kierrätyksen kannalta kaikkien hankalin osa on lapa. Se suunnitellaan kestämään ilman epäpuhtaudet, eroosion ja jopa hirmumyrskyn rasitukset. Lujille lavat joutuvat tavallisellakin tuulella, jolloin niiden kärjet viilettävät jopa 300 kilometrin tuntivauhtia.

Lapa on tuulivoimalan pisin yksittäinen osa, ja se painaa keskimäärin 12 000–15 000 kiloa.                        

Kevyet ja kestävätkin vanhenevat

Koska lapoihin kohdistuu paljon kuormitusta, ne valmistetaan keveistä ja kestävistä komposiittimateriaaleista. Tavallisesti lavat sisältävät sekoituksen polymeereja — pääosin epoxin ja polyesterin kaltaisia kertamuoveja — sekä balsapuuta, metallia, lasi- ja hiilikuituja.

Suomessa tuulivoimaloiden lavat tarkastetaan vuosittain. Vesi voi tunkeutua pienestäkin halkeamasta sisään ja jäätyessään suurentaa sitä. Pahimmassa tapauksessa lapa täytyy vaihtaa ennen aikojaan.

Virheettömätkin lavat tulevat turhiksi tarpeeksi vanhetessaan.

Koska tuulivoimalat kehittyvät kovaa vauhtia, eilisen teknologiaa edustavia vanhoja lapoja ei kannata siirtää voimalasta toiseen. Eikä kokonaisille lavoille ole keksitty isossa mittakaavassa mitään muuta järkevää käyttöä kuin pyöriminen tuulivoimalan tornin päässä.

Materiaalicocktail haasteena

Juuri vahvuuden varmistava materiaalicocktail vaikeuttaa tuulivoimaloiden lapojen kierrättämistä. Nimenomaan kertamuovien uusiokäyttö ei vielä hevin onnistu.

Kertamuovien kierrätyshaasteessa tuulivoima-ala ei toki ole yksin. Maailmanlaajuisesti lasikuitua ja lujitemuovia käytetään huomattavasti enemmän esimerkiksi lentokoneissa, veneissä ja autoissa.

Tuulivoiman kannalta kyse on kuitenkin alan maineesta.

— Tuulivoimalta vaaditaan kestävämpiä ratkaisuja kuin vaikka autoteollisuudelta. Lisäksi toivomme toimintaketjuun järkevyyttä ja läpinäkyvyyttä, sanoo Suomen tuulivoimayhdistys ry:n operatiivinen johtaja Heidi Paalatie.

Lapamurskeesta syntyy sementtiä

Finnsementti kokeilee syksyllä muovikomposiittijätteen hyödyntämistä sementinvalmistuksessa. Muun muassa tuulivoimaloiden lapamursketta sisältävän kierrätysmateriaalin hyödyntäminen vähentää prosessissa syntyviä päästöjä.

Tällä hetkellä muovikomposiittijätteen ainoa taloudellinen, teknisesti valmis ja teollisesti toteutettava kierrätystapa on sen hyödyntäminen murskeena sementin valmistuksessa.

Ympäristöministeriön tukemassa KiMuRa-hankkeessa (Kierrätetty Murskattu Raaka-aine) demonstroidaan komposiittimuovijätteen lajittelua sekä sen reittejä murskaamolle ja edelleen Finnsementti Oy:n Lappeenrannassa sijaitsevalle sementtitehtaalle.

KiMuRa-hanke tuo murskattua komposiittimuovia Finnsementti Oy:n Lappeenrannan sementtitehtaalle.

Korvaa fossiilisia polttoaineita ja neitseellisiä materiaaleja

— Kokeilussa syötämme esimerkiksi veneteollisuuden tuotannosta ja tuulivoimaloiden lavoista murskattua komposiittimuovia klinkkeriuuniin, kertoo Finnsementti Oy:n kestävän kehityksen päällikkö Ursula Kääntee.

Komposiittijätteen muoviosa toimii fossiilisia polttoaineita korvaavana polttoaineena. Lujitteet puolestaan vähentävät klinkkerinvalmistuksessa vaadittavien neitseellisten raaka-aineiden tarvetta.

— Klinkkeriuunin korkea lämpötila ja pitkä viipymäaika varmistavat puhtaan palamisen. Materiaalit hyödynnetään tehokkaasti, eikä prosessissa synny tuhkaa toisin kuin poltettaessa komposiittimuovijätettä jätteenpolttolaitoksissa energiaksi, Kääntee mainitsee.

Tuulivoimaloiden lapojen hyödyntäminen sementin valmistamisessa edellyttää niiden asianmukaista keräilyä, käsittelyä ja laadunvarmistusta. Sementtitehtaalla puolestaan pitää kiinnittää erityistä huomiota syöttöjärjestelmän toimintaan.

 

 

Purkuaalto alkaa 2040-luvulla

Tuulivoimaloiden vanhoja lapoja on maailmalla joskus jätetty heitteille tai haudattu maahan. Vaikka kyse ei ole ongelmajätteestä tai vaarallisesta jätteestä, ei tällainen toimintatapa sovi edetessämme kohti kaiken mahdollisen kierrättämistä.

Eurooppalainen tuulivoima-alan järjestö WindEurope julkaisi kesäkuussa 2021 toivovansa kaatopaikkakieltoa tuulivoimaloiden lavoille vuodesta 2025 alkaen. Ala on siis sitoutunut etsimään kierrättämisen ratkaisuja. Mutta kuinka kiire niillä on?

— Menee vielä lähes parikymmentä vuotta ennen kuin ensimmäinen tuulivoimaloiden purkuaalto iskee Suomeen. Sen sijaan Saksassa, Espanjassa ja Ranskassa asia alkaa olla akuutti. Esimerkiksi noin kolmasosa saksalaisten tuulivoimakapasiteetista tuotetaan yli 15 vuotta vanhoilla tuulivoimaloilla, Paalatie kertoo.

— En epäile, etteikö lapojen kierrätyshaastetta saataisi ratkaistua. Suomessa kannattaisi huolehtia siitä, että pääsemme ripeästi mukaan tuulivoimaloiden purkamisen ja kierrätyksen tiimoilta syntyvään uuteen liiketoimintaan.

Polttoon tai vaikka pyrolyysiin

Tuulivoimalan lavat – samoin kuin muut lasikuitu- ja hiilikuitukomposiitit – voi toki polttaa jätteenpolttolaitoksessa muun sinne sopivan materiaalin seassa.

Polton haasteena on materiaalin huono lämpöarvo ja syntyvän tuhkan suuri määrä. Lisäksi vain osa jätteenpolttolaitoksista voi rajoitetusti ottaa vastaan komposiittituotteita.

Tulevaisuudessa erilaisten muovimateriaalien käsittelytapoina yleistynevät esimerkiksi pyrolyysi, nesteytys ja kaasutus. Näissä komposiittimateriaalin kuituja erotetaan toisistaan lämmön, kemikaalien ja niiden yhdistelmien avulla. Kun kuidut ja molekyylit erotetaan toisistaan ja ryhmitellään, niitä voidaan muotoilla uudelleen.

Pyrolyysiä hyödynnetään jo nyt teollisessa mittakaavassa lentokoneteollisuuden hiilikuitukomposiittijätteen käsittelyssä uusiokäyttöön sopivaksi.

Yhä isompia ja tehokkaampia voimaloita

Viimeisen kuuden vuoden ajan Suomeen on noussut uusia tuulivoimaloita keskimäärin lähes 100 vuodessa.

Tuulivoimalat ovat entistä isompia ja tehokkaampia, tornit korkeampia ja lavat suurempia. Tänä päivänä pystytetty tuulivoimala tuottaa keskimäärin kolme kertaa enemmän sähköä kuin ennen 2010-lukua valmistuneet voimalat.

Vuonna 2016 rakennetun tuulivoimalan lapa painoi keskimäärin 12 000 kiloa. Tänä vuonna rakennetun laitoksen lapa painaa keskimäärin 15 000 kiloa. Lapojen pituus on kasvanut noin 50 metristä jopa 80 metriin.

Suomessa toimii nyt 821 tuulivoimalaa, suunnitteilla on 249 tuulivoimahanketta. Muutaman seuraavan vuoden aikana tuulivoimakapasiteetti yli kaksinkertaistuu. Eniten tuulivoimahankkeita suunnitellaan Pohjois-Pohjanmaalle.

 

 

Lajittelu ja logistiikka kuntoon

Materiaalin monimutkaisuuden lisäksi logistiikka lisää muovikomposiittijätteen kierrättämisen vaikeuskerrointa. Monelta taholta tulevat materiaalivirrat vaativat selkeän ja hallitun reitin.

Muoviteollisuus ry:n Komposiittijaoston johdolla komposiittituotteiden tuottajat, loppukäyttäjät, kiertotaloustoimijat ja uusiokäyttöä edustavat tahot ovat rakentaneet KiMuRa-nimisen (KiMuRa =Kierrätetty Murskattu Raaka-aine) projektin.

Ympäristöministeriön tukeman projektin tavoitteena on luoda ja pilotoida muovikomposiittimateriaalien kierrätystoimintamalli, tarvittavat lajittelujärjestelyt yrityksissä sekä jätteen kiertotalouslogistiikka keräilyasemille ja loppukäyttöön asti.

— Projekti tarvitsee pilotointiin myös tuulivoimaloiden lapoja. On tärkeää saada logistiikkaketjut rakennettua ja valmiiksi hyvissä ajoin ennen 2030-lukua, jolloin lapajätemäärät kasvavat, Paalatie muistuttaa.

KiMuRa-projekti päättyy vuoden 2022 syyskuussa.

Mahdollisuuksia uudelle liiketoiminnalle

Tuulivoimaloiden lapojen ja muiden komposiittimateriaalien kierrätys tarjoaa mahdollisuuksia uudellekin liiketoiminnalle.

Orimattilassa toimiva Conenor Oy on osana Euroopan unionin rahoittamaa ECOBULK-hanketta kehittänyt teknologian, joka mahdollistaa rakennusteollisuuden komposiittimateriaalin valmistamisen lapajätteestä.

Yhdessä Conecorin valmistamassa tuoteversiossa runsas kolmannes oli tuulivoimalan lapajätettä ja muuta lasikuitumuovijätettä, vajaa kolmannes kierrätysmuovia, neljäsosa kierrätyspuuta ja kymmenesosa erilaisia apu- ja lisäaineita. Lapajätettä voidaan käyttää komposiittituotteen sisälle jäävässä keskikerroksessa.

Keskusteluja suomalaisen teknologian käytöstä käydään maailmanlaajuisesti tuotevalmistajien, tuulivoimayhtiöiden ja muovin kierrätysyhtiöiden kanssa.

Kierrätys näkyy kilpailutuksissa

Suomen suurimpiin konsulttiyrityksiin lukeutuvan FCG Finnish Consulting Group Oy:n energiapalveluihin kuuluu tuulivoiman hankekehitys, tekninen suunnittelu ja rakennuttaminen sekä tuulivoimalaitosten ylläpito ja kehitys. FCG on osallistunut yli 30 tuulivoimalahankkeen rakennuttamiseen sekä lisäksi lukuisiin kaavoitus- ja luvitusprosesseihin.

— Kierrätyskysymykset kiinnostavat tuulivoimaloiden omistajia. Rakenteiden kierrätettävyydestä ja uudelleenkäyttömahdollisuuksista halutaan tänä päivänä tietoja jo hankkeiden kilpailutuksissa. Ne sisältyvät myös jokaisesta rakennushankkeesta laadittaviin käyttö- ja huolto-ohjeisiin, sanoo osaamisen johtaja Teemu Lauronen.

Lapojen kierrätyksen Lauronen uskoo järjestyvän.

— Kun asiasta keskustellaan tarpeeksi, aletaan aktiivisesti hakea ratkaisuja ja jäte jalostuu raaka-aineeksi. Toki tuulivoimaloiden lapojen valmistajienkin tulisi ottaa kantaa ja osallistua kierrätyksen ratkaisemiseen.

Suomessa Ilmatar Energy Oy on ensimmäisenä energiayhtiönä sitoutunut kierrättämään tuulivoimaloidensa siivet. Yhteistyökumppanina on Stena Recycling Oy, joka kierrättää lasikuidun sementin valmistukseen Eurooppaan.

Halki, poikki, pinoon ja kierrätykseen

Monet tekijät edistävät tuulivoimaloiden kierrätystä. Etukäteen tiedetään, milloin ja mistä voimaloita puretaan. Lisäksi tuulivoimaloissa käytetään kierrätykseen helposti kelpaavia materiaaleja. Esimerkiksi teräs, kupari ja maametallit menevät hyvin kaupaksi.

Tuulivoimaloiden purkukustannukset perustuvat paljolti torniratkaisuun, kokoon, määrään ja purkutapaan. Pistetäänkö koko tuulivoimapuisto uusiksi? Kuljetetaanko lavat kokonaisina pois vai paloitellaanko tai murskataanko ne purkupaikalla? Pitääkö myös perustus purkaa vai maisemoidaanko se paikalleen?

Suomen Tuulivoimayhdistyksen laskelmien mukaan yhden tuulivoimalan purkaminen 10 tuulivoimalan puistossa maksaa nyt noin 60 000–120 000 euroa, mikäli kaikki voimalat puretaan samalla kertaa ja perustus maisemoidaan.

Purkutoiminnan ammattimaistumisen laskee kustannuksia, voimalakoon kasvu nostaa niitä. Eniten haarukan suuruuteen vaikuttaa tornin toteutus. Kokonaan teräksestä valmistetusta tornista — joita valtaosa torneista on — saa terästä hyvin kierrätettäväksi.

Jatkossa voimalat tosin saatetaan rakentaa tyystin toisenlaisista materiaaleista kuin nykyään. Ruotsalainen insinööritoimisto ja teollisuussuunnitteluyritys Modvion on kehittänyt modulaariset tuuliturbiinitornit, joiden rakennusaineena käytetään liimapuuta.

#kiertotalous #tuulivoima
Jaa artikkeli:

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja