JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

The goal of the national climate strategy is for Finland to be carbon neutral by 2035. In energy production, this means that production must shift to renewable forms of energy. In the energy strategy, increasing wind power is one key approach to increasing the share of renewable energy production. However, increasing wind power means more turbines, and, when they reach the end of their useful life, there will be substantial waste material flows. So far, the annual turbine recycling volumes in Finland have been less than ten turbines annually, while in less than thirty years, the number of turbines to be recycled will rise to several hundred per year.

The aim of this work was to find out the material requirements of wind turbines, how these materials are recycled, and is the capacity of the recycling infrastructure sufficient to receive future waste flows. The work also investigated the differences between recycling rates of turbine materials and find materials, to highlight potential future challenges regarding recycling capacities.

The material flow calculation were done for Northern Ostrobothnia alone, which produces about half of Finland’s wind power. The turbines were divided into two sizes according to the building years, with 2018 as the divider. Wind turbines built before 2018 are, on average, smaller than those built after. On this basis, material flows for recycling were calculated until 2053. The material flows will grow considerably, and, for some materials, with the amounts generated in the North Ostrobothnia region alone, the recycling capacity limit will be exceeded in 2047(?). Considering the total national wind capacity, the amounts of waste turbine materials are more than double than calculated in this work. Therefore, the recycling capacity will be filled considerably earlier.

Tuuliturbiinien materiaalit ja niiden kierrätys

Tiivistelmä

Työn tavoitteena on selvittää mitä materiaaleja tuuliturbiinissa on käytetty, sekä miten näitä materiaaleja kierrätetään ja millaisille materiaalivolyymeille kierrätysinfrastruktuurin kapasiteetti riittää. Työssä pyritään myös selvittämään eroja eri materiaalien kierrätysten välillä, sekä löytämään sellaisia materiaaleja, joiden kierrätyskapasiteetin tai kierrätystekniikan kanssa tulee mahdollisesti ongelmia tulevaisuudessa.

Kansallisen ilmastostrategian tavoitteena on, että Suomi on hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä. Tämä tarkoittaa energiantuotannossa sitä, että tuotannon täytyy siirtyä uusiutuviin energian muotoihin. Energiastrategiassa tuulivoiman lisääminen on yksi keskeisimmistä keinoista kasvattaa uusiutuvan energian osuutta tuotannossa. Tuulivoiman lisääminen tarkoittaa kuitenkin lisää turbiineja ja niiden käyttöiän tullessa loppuun myös kierrätettävää materiaalia on enemmän. Tähän mennessä Suomessa vuotuiset turbiinin kierrätysmäärät ovat olleet alle kymmenessä turbiinissa, kun alle kolmenkymmenen vuoden kuluttua kierrätettävien turbiinien määrät nousevat useisiin satoihin vuodessa.

Materiaalilaskennassa aluerajauksena käytettiin Pohjois-Pohjanmaata, joka tuottaa noin puolet Suomen tuulivoimasta. Turbiinit jaettiin kahteen eri kokoluokkaan rakennus vuosien mukaan siten, että jakajana käytettiin vuotta 2018. Ennen vuotta 2018 rakennetut tuulivoimalat ovat keskimäärin pienempiä kuin sen jälkeen rakennetut. Tämän pohjalta laskettiin kierrätykseen tulevat materiaalivirrat vuoteen 2053 asti. Materiaali määrät tulevat kasvamaan huomattavasti ja joidenkin materiaalien osalta jo pelkästään PohjoisPohjanmaan alueelta syntyvien määrien kanssa kierrätyskapasiteetin raja tulee ylittymään.

Huomioon täytyy ottaa, että laskenta suoritettiin vain tietylle alueelle Suomessa. Todellisuudessa valtakunnalliset materiaalimäärät ovat yli kaksinkertaiset tässä työssä laskettuihin määriin nähden. Kierrätyslaitosten kapasiteettia ei kuitenkaan rajattu maakunnallisesti, joten kierrätyskapasiteetti tulee valtakunnallisesti täyteen aikaisemmin, kuin tässä työssä on esitetty