Tuulivoimala

Tuulivoima on yksi nopeimmin kasvavista energia-aloista, ja sitä kehitetään monissa maissa ympäri maailmaa, erityisesti Euroopassa. Vuonna 2007 Euroopan johtajat sopivat, että 20 prosenttia energiantarpeesta hankitaan uusiutuvista energialähteistä. Tuulivoimalat muuttavat tuulienergian sähköksi. Tuulet ovat yleensä voimakkaampia ja tasaisempia merellä kuin maalla, ja merellä on laajoja, potentiaalisesti tuottavia alueita.

Vedenalaisia ääniä, joiden voimakkuus ja kesto vaihtelevat, syntyy tuulipuiston elinkaaren neljässä vaiheessa:

1. Rakentamista edeltävä vaihe, johon sisältyy usein geofysikaalisia/seismisiä tutkimuksia alueen kunnon arvioimiseksi ja lisääntynyt alusliikenne alueelle ja alueelta;
2. Rakentaminen, johon voi sisältyä paalutusta, porausta, räjähdysaineilla tehtävää louhintaa, ruoppausta, kaapeleiden asentamista ja jatkuvaa laiva- ja proomutoimintaa;
3. Toiminta, mukaan lukien pitkäaikainen melu, joka liittyy mekaaniseen tärinään lapojen pyöriessä ja huoltoalusliikenteeseen ja joka jatkuu laitoksen 20-25 vuoden käyttöiän ajan; ja
4. Käytöstäpoisto, johon voi sisältyä mekaanista leikkaamista ja räjähdyspanoksia sekä lisääntynyttä laivaliikennettä laitosalueelle ja laitosalueelta.

Tuulipuiston toimintavaiheessa syntyy matalataajuista ääntä, kun lavat pyörivät. Kun turbiini toimii, tuulivoimalan hytin (kotelo, joka sisältää generaattorin, vaihdelaatikon ja muut osat) sisällä olevat värähtelyt siirtyvät tuulivoimalan pääakselia pitkin sen perustuksiin. Nämä värähtelyt leviävät sitten vesipatsaaseen ja merenpohjaan. Ääni on pääasiassa alle 1 kHz:n (yleensä alle 700 Hz), ja sen lähdetaso on 80-150 dBre 1 µPa @ 1 m. Roottorin lapojen tuottama aerodynaaminen melu voi kulkeutua veteen myös ilmateitse. Äänitasot nousevat hieman tuulen nopeuden kasvaessa. Tuulivoimalan perustustyyppi vaikuttaa myös vedenalaisen äänen kulkeutumiseen.

Potential Effects

Monet merituulipuistot rakennetaan rannikkovesille. Merituulivoimarakentamisen merkittävä kasvu on aiheuttanut huolta mahdollisista kielteisistä vaikutuksista kaloihin, merinisäkkäisiin, selkärangattomiin, lintuihin ja lepakoihin. Mahdollisia kielteisiä vaikutuksia ovat törmäykset, elinympäristön siirtyminen ja altistuminen sähkömagneettisille kentille ja vedenalaiselle melulle.

Havaintojen mukaan merituulivoimaloiden rakentamisvaiheessa syntyvät vedenalaiset äänet, erityisesti paalujen lyönnin aiheuttamat äänet, voivat aiheuttaa suurempia fysiologisia ja käyttäytymiseen kohdistuvia vaikutuksia kuin toiminnassa syntyvä melu.

Havaintojen mukaan merituulivoimaloiden rakentamisvaiheessa syntyvät vedenalaiset äänet, erityisesti paalujen lyönnin aiheuttamat äänet, voivat aiheuttaa suurempia fysiologisia ja käyttäytymiseen kohdistuvia vaikutuksia kuin toiminnassa syntyvä melu. Tuulivoimaloiden vedenalainen melu ja merinisäkkäät: nykyisen tietämyksen vaikutukset ja tietotarpeet. Marine Ecology Progress Series, 309, 279-295. https://doi.org/10.3354/meps309279.. Paalutus tuottaa voimakasta vedenalaista ääntä, joka voidaan havaita kaukana lähteestä. Toimivien tuulivoimaloiden tuottama vedenalainen ääni on kuitenkin voimakkuudeltaan vähäisempää kuin paalutuksen, ja sen vaikutus on todennäköisesti pienempi kuin rakentamisen, vaikkakin pidemmän ajanjakson ajan.

Merentakaisten tuulivoimaloiden jatkuvaan toimintameluun liittyvistä pitkäaikaisvaikutuksista on vain vähän tietoa. Turbiinien koko, tuulipuiston kokonaiskoko ja sijainti vaikuttavat kaikki ympäristövaikutuksiin. Lisäksi kumulatiivisia vaikutuksia, jotka liittyvät useisiin toistensa läheisyydessä sijaitseviin tuulivoimaloihin ja lisääntyneeseen ihmistoimintaan, kuten merenkulkuun, tuulivoimaloiden alueella, tunnetaan huonosti. Tarvitaan myös lisätietoja, jotta voidaan ymmärtää vaikutuksia, jotka johtuvat saaliin saatavuuden pitkäaikaisista muutoksista merituulivoimaloiden läheisyydessä.

Merituulipuistojen aiheuttaman melun vaikutukset riippuvat lajien herkkyydestä ja paikan olosuhteista. Paikallisten mittausten ja tulosten ekstrapoloinnissa yhdestä merituulivoimapuistosta toiseen on noudatettava varovaisuutta. Turbiinien koko ja tekniikka, perustustyyppi ja turbiinien lukumäärä ja etäisyys toisistaan laitoksen sisällä sekä leviämisolosuhteet ja ympäristön melutasot kussakin kohteessa voivat olla erilaisia ja vaikuttaa tuotettuun ääneen ja siihen, kuinka kauas se leviää. Alustatyyppi, paikalliset meriyhteisöt ja ihmisen toiminta ennen tuulipuiston rakentamista ja sen jälkeen ovat myös hyvin vaihtelevia. Kunkin tuulipuiston mittakaava ja koko on myös tärkeää ottaa huomioon; pienillä laitoksilla voi olla hyvin paikallisia vaikutuksia.

Kalat

Vedenalaiset äänet, jotka liittyvät merituulipuistoihin, eivät näytä vaikuttavan niihin kaloihin, joita turbiinien perustukset houkuttelevat ravinnoksi ja suojaksi. Tuulivoimaloiden perustukset ja lisärakenteet, joilla estetään ”huuhtoutumista” (eroosiota), voivat lisätä elinympäristön monimutkaisuutta, mikä houkuttelee kaloja ja selkärangattomia lajeja, erityisesti niitä, jotka suosivat kovia substraatteja. Tämä tunnetaan nimellä ”riuttaefekti”. Merituulipuistot luovat myös vyöhykkeitä, joilla tietyt ihmistoiminnot, kuten kaupallinen kalastus, on kielletty, mikä tarjoaa lisäsuojaa. Tätä kutsutaan suojavaikutukseksi. Kalojen runsauden on havaittu lisääntyvän erilaisten merituulipuistojen läheisyydessä, ja monia kaloja on havaittu turbiinien perustusten läheisyydessä Reubens, J. T., Degraer, S., & Vincx, M. (2014). The ecology of benthopelagic fishes at offshore wind farms: a synthesis of 4 years of research. Hydrobiologia, 727(1), 121-136. https://doi.org/10.1007/s10750-013-1793-1.Stenberg, C., Støttrup, J., van Deurs, M., Berg, C., Dinesen, G., Mosegaard, H., … Leonhard, S. (2015). Pohjanmeren merituulipuiston pitkän aikavälin vaikutukset kalayhteisöihin. Marine Ecology Progress Series, 528, 257-265. https://doi.org/10.3354/meps11261.van Hal, R., Griffioen, A. B., & van Keeken, O. A. (2017). Muutokset kalayhteisöissä pienellä alueellisella mittakaavalla, merituulipuiston aiheuttaman elinympäristön monimutkaisuuden lisääntymisen vaikutus. Marine Environmental Research, 126, 26-36. https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2017.01.009.. Eräässä tutkimuksessa ei myöskään havaittu kielteisiä vaikutuksia, joita olisi havaittu ankeriaiden yksilöiden terveyteen tai lisääntymiskykyyn Ruotsissa sijaitsevan Lilllgrundin merituulipuiston viiden vuoden toiminnan jälkeen. Naaraspuolisten ankeriaslintujen lisääntymiskuntoon tai pesänkehitykseen ei havaittu vaikutustaLanghamer, O., Dahlgren, T. G., & Rosenqvist, G. (2018). Merituulipuiston vaikutus elinkykyiseen ankeriaaseen: Biometria, pesäkehitys ja populaatiotutkimukset Lillgrundissa, Ruotsissa. Ecological Indicators, 84, 1-6. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.08.035.. Vaikka tässä tutkimuksessa ei havaittu fysiologisia eroja tuulipuistoalueen ja muiden tutkittujen luontokohteiden ankeriaiden välillä, tarvitaan lisää pitkäaikaisia mittauksia tässä kohteessa ja muissa kohteissa, jotta voidaan täysin ymmärtää jatkuvan tuulipuistomelun mahdolliset vaikutukset kasvuun ja lisääntymiseen. Tämä on erityisen tärkeää, kun suurempia voimaloita otetaan käyttöön ja/tai rakennetaan muiden voimaloiden läheisyyteen.

Merennisäkkäät

Turbiinien tuottaman vedenalaisen äänen mittausten perusteella turbiinien toiminnan vaikutusten merinisäkkäisiin ennustetaan olevan vähäisiä tai merkityksettömiäTougaard, J., Madsen, P. T., & Wahlberg, M. (2008). Merituulipuistojen rakentamisen ja käytön aiheuttama vedenalainen melu. Bioacoustics, 17(1-3), 143-146. https://doi.org/10.1080/09524622.2008.9753795.. Merituulivoimaloiden tuottamien vedenalaisten äänien ja pyöriäisten kuulokyvyn välillä on vain vähän päällekkäisyyttä. Ne voivat havaita toiminnassa olevien tuulivoimaloiden äänet enintään 100 metrin etäisyydeltä voimalan perustuksesta. Pyöriäisten käyttäytymisreaktiot tuulivoimaloiden tuottamiin vedenalaisiin ääniin vaikuttavat epätodennäköisiltä paitsi hyvin lähellä voimalan perustuksiaTougaard, J., Henriksen, O. D., & Miller, L. A. (2009). Kolmentyyppisten merituulivoimaloiden aiheuttama vedenalainen melu: Vaikutusalueiden arviointi pyöriäisille ja hylkeille. The Journal of the Acoustical Society of America, 125(6), 3766-3773. https://doi.org/10.1121/1.3117444.. Merihylkeet voivat kuitenkin havaita äänet jopa useiden kilometrien päähän. On epätodennäköistä, että toiminnassa olevien turbiinien äänet saavuttavat tasot, jotka riittävät aiheuttamaan tilapäisiä tai pysyviä kynnysarvojen siirtymiä millään etäisyydellä turbiinista.

Itämerellä on kuitenkin yksi esimerkki siitä, että pyöriäiset poistuivat alueelta rakentamisen aikana ja vain harvat eläimet palasivat, kun tuulipuisto oli toiminnassaTeilmann, J., & Carstensen, J. (2012). Negative long term effects on harbour pigpoises from a large scale offshore wind farm in the Baltic-evidence of slow recovery. Environmental Research Letters, 7(4), 045101. https://doi.org/10.1088/1748-9326/7/4/045101.. Pyöriäisten paluu voi liittyä primaarisen elinympäristön laatuun. Tulokset korostavat tarvetta käsitellä merituulipuistojen tutkimuksia itsenäisesti, eikä ekstrapoloida tuloksia alueelta toiselle.

Lisälinkkejä DOSITS

• Tiede > Mitä ovat yleiset vedenalaiset äänet?
• Tiede > Miten ääni liikkuu?
• Science > Ocean Noise Variability and Noise Budgets
• Animals and Sound > Mitä äänen komponentteja kuulo käyttää?
• Eläimet ja ääni > Kuulo amfibisilla merinisäkkäillä
• Eläimet ja ääni > Kuulo valaiden ja sireenien kuulo
• Eläimet ja ääni > Vaikutukset > Peittyminen kaloilla
• Eläimet ja ääni > Vaikutukset > Käyttäytymistieteellinen Changes in Fishes
• Animals and Sound > Anthropogenic Sound Sources > Pile Driving
• Animals and Sound > Anthropogenic Sound Sources > Commercial Vessel Traffic
• People and Sound > How is sound used to research wind energy?
• Audiokuvagalleria > Laiva
• Audiokuvagalleria > Ruoppaus
• Audiokuvagalleria > Räjähdysmäiset äänilähteet
• Audiokuvagalleria > Paalutus
• Audiogalleria > Tuulivoimalat
• Keskeinen aihe > Tuulipuiston rakentamisen seuranta

Lisälähteet