Image: www.freeimages.co.uk
Erittäin laajamittaisella tuulivoiman käytöllä saattaa olla uudehkon tutkimuksen mukaan yllättäviä ilmastovaikutuksia. Maa-alueille rakennetut tuulivoimalat saattavat jopa aiheuttaa ilmaston lämpenemistä paikallisesti asteella ja maailmanlaajuisesti noin 0,15 asteella, jos kymmenesosa maailman energiasta tuotetaan tuulivoimalla vuonna 2100.
Tutkimuksen lähtöoletuksena oli maapallon energiantarpeen kasvaminen 44 TW:iin tällä vuosisadalla (vuonna 2002 tarve oli 14 TW). Lisäksi oletettiin, että vähintään 10 % tuosta määrästä saadaan tuulienergialla.
Tutkimuksessa tuulivoiman ilmastovaikutuksia selvitettiin kolmiulotteisella ilmastomallilla. Mallissa ilmakehän kasvihuonekaasujen pitoisuus pidettiin nykyisellä tasolla koko 60-vuotisen tarkastelujakson ajan, jotta pystyttiin erottamaan tuulivoiman ja kasvihuonekaasujen vaikutus ilmastonmuutokseen. Mallissa oletettiin kuluvan 40 vuotta voimaloiden rakentamisesta siihen, kun meren, maan ja ilmakehän välille syntyy tasapainotila. Tuloksia tarkasteltiin 20 viimeisen vuoden (vuodet 41-60) osalta, kun tarkastelujakson alku oli merkitty vuodeksi nolla ja loppu vuodeksi 60.
Merimallissa tuulivoimaloita sijoitettiin alueelle 60 oS – 74 oN kaikille rannikoille mannerjalustan alueelle, jolla meren syvyys on alle 200 metriä. Maamallissa voimalat sijoitettiin muiden käyttötapojen suhteen vähäarvoisille ruoho- ja pensasalueille, joilla tuulennopeus on suuri. Voimaloiden sijoituspaikat eivät kuitenkaan välttämättä vastaa todellisia rakennettavien voimaloiden sijoituspaikkoja.
Tuulivoimalat hidastavat ilman virtausta maanpinnan lähellä ja vaikuttavat siten Auringosta tulleen energian liikkeisiin sekä horisontaalisesti että vertikaalisesti. Voimaloiden vaikutukset muuttuvat sen mukaan, kuinka suuren ilmanvastuksen ne aiheuttavat.
”Keskimääräisessä” vaihtoehdossa lämpötila maa-alueiden pinnalla (merenpinnan tasossa 30 metriä paksun kerroksen alueella) nousee yli yhdellä asteella tuulivoimaloiden vaikutusalueella, joka ulottuu selvästi laajemmalle kuin itse voimala-alue. Tässä vaihtoehdossa maailmanlaajuinen lämpötilan nousu on keskimäärin 0,15 astetta. Tuotettaessa 10 % maailman vuoden 2100 energiantarpeesta tuulivoimalla tuulienergia nostaa eri vaihtoehdoissa pinnan keskilämpötilaa maa-alueilla globaalisti 0,05 – 0,73 astetta, jos tuulivoimalat on sijoitettu maalle.
Lämpeneminen rajoittuu ilmakehän alimpiin kerroksiin. Ilmakehän rajakerroksen (planetaarisen rajakerros, troposfäärin alaosa siihen korkeuteen saakka, jossa maa ja vesi ovat voimakkaimmin vaikutuksessa ilman kanssa) yläpuolella tapahtuu viilenemistä, koska sinne kulkeutuu vähemmän lämpöä. Tämä taas johtaa troposfäärin (ilmakehän alaosan) epätasaiseen lämpenemiseen.
Merelle rakennetut tuulivoimalat puolestaan aiheuttavat vaikutusalueellaan lämpötilan laskun yli yhdellä asteella. Laajamittainen tuulivoiman käyttäminen voi vaikuttaa myös sademääriin esimerkiksi Hadleyn kiertoliikkeen muuttumisen seurauksena, vaikkakaan keskimääräiset muutokset maapallon sademäärissä eivät näytä olevan suuria.
Ennustettuja vaikutuksia pitäisi selvittää esimerkiksi kenttäkokeiden avulla. Tutkijoiden mukaan tuulivoimaloiden vaikutuksista tarvitaankin lisätutkimuksia, koska tietokonemalliin liittyy monia epävarmuuksia. (Mallissa ei ole otettu huomioon esimerkiksi päästövähennystä, jos tuulienergia korvaa runsaasti kasvihuonekaasuja tuottavia energiamuotoja. Lisäksi ilmeisesti kaikki tai lähes kaikki energiantuotanto aiheuttaa ilmastonmuutoksia esimerkiksi rakentamisesta syntyvien kasvihuonekaasupäästöjen, vuotojen, lauhdelämmön yms. takia. JK:n huom.)
Lähde:
Wang, C., and Prinn, R. G.: Potential climatic impacts and reliability of very large-scale wind farms, Atmospheric Chemistry and Physics, February 22, 2010, doi:10.5194/acp-10-2053-2010 [tiivistelmä], [koko artikkeli, PDF].
Aiheesta muualla:
Elliott, Dave: Does extracting power from the wind change the climate?, Environmental Research Web, April 10, 201o [blogikirjoitus].
Luukko, Kaj: Tuulivoima vaikuttaa ilmastoon, Gaia, huhtikuu 7, 2010 [blogikirjoitus].
Ilmastotieto 
Vastaa