Teknologinen oppiminen laskenut tuulivoiman tuotantokustannuksia

Tuulivoiman maailmanlaajuinen tuotantokapasiteetti on kasvanut valtavasti muutaman viimeisen vuosikymmenen aikana. Useissa maissa, mukaan lukien Suomessa, tuulivoimaa on tuettu syöttötariffijärjestelmillä tai muilla tukijärjestelmillä. Tarvitseeko tuulivoima vielä tukea, vai onko se jo kannattavaa ilman?

Tuulivoima ja yhteiskunta - Julkaistu: 4.5.2018 - Teksti: Niklas Hokka Kuva: Saara Jalkanen

Teknologisella oppimisella tarkoitetaan alun perin 1930-luvulla Yhdysvaltain lentokoneteollisuudessa havaittua ilmiötä, jossa uuden teknologian valmistuskustannukset laskevat tuotantomäärän kasvaessa. Myöhemmin teknologisen oppimisen vaikutus on havaittu lähes kaikilla teollisuuden aloilla. Uudet teknologiat ovat lähes aina vakiintuneita teknologioita kalliimpia, mutta oppiminen tekee niistä ajan myötä edullisempia. Oppimisen kautta teknologiasta tulee siten kilpailukykyisempää vakiintuneisiin teknologioihin verrattuna.

Teknologisella oppimiselle on suuri merkitys uusiutuvien energiateknologioiden yleistymisessä, koska niiden kustannukset on yleensä nähty liian korkeina vakiintuneisiin energiateknologioihin verrattuna. Eri maissa käytetyt tuulivoiman tukijärjestelmät ovat myös herättäneet runsaasti vastustusta, koska niiden rahoitus on yleensä julkista. Toisaalta tukijärjestelmillä voidaan edistää tuotantokapasiteetin kasvua tai rahoittaa tutkimus- ja kehitystyötä, jotka teknologisen oppimisen ansiosta laskevat kustannuksia. Kustannusten laskiessa tuulivoimasta tulee taloudellisesti kannattavampi teknologia.

Tuulivoiman oppiminen vauhdikasta

Tutkimusten mukaan tuulivoiman kustannukset ovat laskeneet huomattavasti teknologisen oppimisen seurauksena. Oppiminen on ollut tehokkainta sellaisissa maissa, joissa on käytetty julkisia tutkimus- ja kehitystukia tai tarjouskilpailuja uuden tuotantokapasiteetin kilpailuttamisessa. Syöttötariffijärjestelmät eri maissa ovat sen sijaan edistäneet tuulivoiman maantieteellistä leviämistä ja ovat siten kasvaneen tuotantokapasiteetin myötä vaikuttaneet välillisesti myös kustannusten laskuun. 1980-luvulta alkaen tuulivoiman tuotantokustannukset ovat maasta riippuen laskeneet noin 5–20 prosenttia aina, kun tuotantokapasiteetti on kaksinkertaistunut.

Kansainvälisen uusiutuvan energian järjestön (IRENA) mukaan maatuulivoiman keskimääräiset tuotantokustannukset puolittuivat vuosina 1995–2015. Yhdysvaltalainen rahoitusalalla toimiva Lazard Ltd taas laski, että uusien tuulivoimaloiden tuotantokustannukset laskivat 66 prosenttia vuosina 2009–2016.

Tärkein syy kustannusten laskuun oli teholtaan ja korkeudeltaan suurempien tuuliturbiinien yleistyminen. Suurempi teho on laskenut turbiinien yksikkökustannuksia, ja korkeammat tornit ovat mahdollistaneet parempien tuuliolosuhteiden hyödyntämisen, mikä on kasvattanut sähköntuotantoa.

Muita keskeisiä tekijöitä kustannusten laskussa ovat olleet esimerkiksi tuulivoimaloiden asennus- ja käyttökokemuksen kasvaminen. Merkittävää on myös se, että samalla maantieteellisellä alueella tuulivoimapuistoja asentavat yritykset ovat keskinäisen vuorovaikutuksen ansiosta oppineet myös toisiltaan, mikä on laskenut asennuskustannuksia. Eri toimijoiden välisellä yhteistyöllä on ollut suuri vaikutus tuulivoiman kustannusten laskussa.

Tuotantokustannukset yllättäviä Suomessa

Sekä Euroopassa että Pohjois-Amerikassa edullisimmat maatuulivoimalat toteutuivat vuonna 2015 tuotantokustannuksiltaan jo alle 40 eurolla megawattituntia kohden. Toisaalta kalleimmilla hankkeilla tuotantokustannukset ylittivät 100 euroa megawattitunnilta. Keskimääräiset tuotantokustannukset olivat useissa maissa 50–70 euroa megawattituntia kohden. Tuulivoiman tuotantokustannukset vaihtelevatkin merkittävästi eri hankkeiden ja alueiden välillä, koska esimerkiksi tuuliolosuhteet vaikuttavat suuresti tuotetun sähkön määrään. Edullisinta tuulivoiman rakentaminen on sellaisissa maissa, joissa työvoimakustannukset ovat matalia ja tuulivoimaloiden osat valmistetaan paikallisesti. Esimerkiksi Kiinassa tuulivoiman tuotantokustannukset saattavat olla jopa 30 prosenttia pienemmät kuin Euroopassa tai Pohjois-Amerikassa.

Suomessa tuulivoimaloita on rakennettu kaupallisessa mittakaavassa vasta vuodesta 2011 lähtien, jolloin syöttötariffijärjestelmä otettiin käyttöön. Teknologisen oppimisen näkökulmasta voisi odottaa, että Suomessa tuulivoiman kustannukset olisivat korkeampia kuin sellaisissa maissa, joissa tuulivoima kaupallistui aikaisemmin. Näin ei kuitenkaan ole, vaan Suomessa tuulivoiman kustannukset ovat hyvin lähellä muiden Euroopan maiden kustannustasoa. Maatuulivoiman keskimääräiset tuotantokustannukset ovat Suomessa 60–70 euroa megawattituntia kohden, mikä vastaa IRENA:n keskimääräisiä tietoja.

Suomessa halvimmat hankkeet toteutuvat noin 45 eurolla ja kalleimmat noin 90 eurolla megawattituntia kohden. Tuotantokustannusten vaihtelu myös Suomessa on merkittävää.

Todennäköisin syy tuulivoiman tavanomaisille kustannuksille on se, että Suomi on päässyt mukaan kypsälle teknologia-alalle. Muissa maissa on jo aiemmin tehty keskeisin tuulivoiman tutkimus- ja kehitystyö sekä tärkeimmät innovaatiot. Toisaalta Suomen tuulivoimaloiden huipunkäyttöajat ovat keskimäärin suurempia kuin muualla maailmassa. Tähän todennäköisimpänä syynä on, että Suomessa rakennetut tuulivoimalat ovat alan uutuudesta johtuen uutta ja tehokkaampaa tekniikkaa. Toisaalta turbiinien tehokkuus kertoo myös hankesuunnittelun, tuulimittausten ja asennuksen onnistumisesta.

Oppimisesta potkua tulevaisuuteen 

Teknologisen oppimisen avulla voidaan ennustaa myös tulevaisuuden kustannuskehitystä.Tuulivoiman osalta tämä on erittäin tärkeää esimerkiksi uusien tukijärjestelmien suunnittelussa. Liian anteliaat tukijärjestelmät voivat pahimmillaan hidastaa teknologista kehitystä ja oppimista, jolloin alan toimijoilla ei ole tarpeeksi taloudellisia kannustimia kustannustensa minimointiin. Tällöin tuulivoimaloita saatetaan myös rakentaa tuulisuudeltaan epäedullisille alueille.

Tuulivoiman kustannusten on ennustettu laskevan merkittävästi tulevaisuudessa. Maailman 163 merkittävälle tuulivoima-asiantuntijalle tehdyn kyselytutkimuksen mukaan tuulivoiman kustannukset tulevat laskemaan 24–30 prosenttia vuoteen 2030 mennessä. Saman suuruiseen arvioon päätyi myös IRENA. Kustannusten lasku tulee perustumaan yhä suurempiin turbiinikokoihin ja korkeampiin torneihin sekä tehokkaampiin ja kevyempiin lapamateriaaleihin.

Muita kustannuksia laskevia tekijöitä ovat esimerkiksi turbiinin osien kestävyyden ja luotettavuuden paraneminen, toimivat toimitusketjut ja lisääntynyt kilpailu. Ennusteiden mukaan maatuulivoiman keskimääräinen tuotantokustannus voisi laskea kohden vuoteen 2030 mennessä. Halvimpien hankkeiden tuotantokustannukset megawattituntia kohden voisivat alittaa 30 euroa.

Tulevaisuudessa vielä monia haasteita

Eri maissa sovelletut tukijärjestelmät ovat edistäneet teknologista oppimista, mutta ne ovat tarkoitettu vain määräaikaisiksi ratkaisuiksi. Kustannusten lasku ei poista tuulivoiman muita haasteita, kuten vaihtelevaa tuotantoa, uusien sähköverkkoinvestointien tarvetta tai maisemahaittoja. Näiden haasteiden aiheuttamat epäsuorat kustannukset tulisi ottaa huomioon tuulivoiman kannattavuuden arvioinnissa.

Haasteiden ratkaisuun on kuitenkin helpompi keskittyä, kun tuulivoiman suoria kustannuksia on onnistuttu laskemaan. Tutkimus- ja kehitystyön resursseja voidaan ohjata yhä enenevissä määrin esimerkiksi sähkön varastointiteknologioiden kehittämiseen. Siten oppiminen hyödyttää koko tuulivoima-alaa. Ainoastaan tulevaisuus näyttää, saavuttaako tuulivoima lopulta markkinaehtoisen kannattavuuden tason. Tällä hetkellä suunta on ainakin oikea.

Mainoskuva