Life-cycle assessment of a spanish wind farm

Abstract

The theme of this thesis is the environmental effects, energy and raw-material consumption of a wind farm. The study focuses on the manufacturing and produc-tion line of a wind turbine, in other words, the beginning phases of the whole life-cycle of a wind farm.

The most meaningful phases during the life-cycle of a wind farm, considering their environmental effects and energy consumption, were examined in a research about an Italian wind farm that functioned as the basis for this study. In this thesis, the collected material and data from the earlier research was utilized and used in cal-culating the environmental effects of a Spanish wind farm, which acts as case study in this study. The aim of the study was to broaden the earlier study, which focussed mainly on presenting the results without going through investigating the methods such as the phases of a life-cycle assessment.

The investigating methods for these two studies are mainly similar when calculat-ing the ecoprofile of electricity. The ecoprofile and also theconsumption of raw-materials natural resources, in the most meaningful phases of the life-cycle were investigated in this study. As a difference to the earlier study, the usage of MIPS-calculation was used when estimating the environmental effects of different raw-materials. Raw materials that produce mass quantities of worn, natural resources, abiotic as well as water and air, were calculated, which also creates the image of the amount of materials used to produce the product, in other words, the product eco-backpack

Based on the results, the conclusions can be drawn that materials affect most deci-sively the environmental impact of wind farm construction and energy use. The results suggested the use of concrete and steel as raw material to be responsible for most of a wind farm’s environment, energy and natural resource consumption. In the future, plant planning can therefore be focussed on these factors when want-ing to improve the eco, -and energy efficiency of a wind turbine and an entire wind park. This study did not deal with the ways of improving the eco-efficiency of materials or the change of production methods, but it provides starting points for planning those remedies.

Tämän opinnäytetyön aiheina ovat tuulivoimapuiston ympäristövaikutukset sekä energian ja raaka-aineiden kulutus. Opinnäytetyö keskittyy tuuliturbiinin tuotantovaiheeseen, toisin sanoen, tuulivoimapuiston elinkaaren alkuvaiheisiin.

Tuulivoimapuiston elinkaaren ympäristövaikutusten ja energiankulutuksen kannalta merkittävimpiä vaiheita on selvitetty italialaista tuulivoimapuistoa koskevassa tutkimuksessa, joka on toiminut myös tämän tutkimuksen pohjana. Tässä opinnäytetyössä hyödynnetään tuossa aiemmassa tutkimuksessa kerättyä materiaalia ja lukuarvoja ja niitä käytetään laskettaessa tutkimuskohteena olevan espanjalaisen tuulivoimapuiston ympäristövaikutuksia. Työn tarkoitus on myös laajentaa aiempaa tutkimusta, joka keskittyi lähinnä esittelemään saadut tulokset käymättä läpi tarkemmin varsinaisia tutkimusmetodeja, mm.elinkaariarvioinnin vaiheita.

Sähkön ekoprofiilin laskennassa tutkimusmenetelmät ovat näiden kahden työn osalta osin samankaltaiset. Myös tässä työssä selvitetään 1 kWh:n sähkön tuottamiseksi saatu ekoprofiili ja lisäksi elinkaaren merkittävimpien vaiheiden raaka-aineiden luonnonvarakulutus. Erona aiempaan tutkimukseen tässä, on MIPS-laskennan käyttäminen eri raaka-aineiden ympäristövaikutusten arvioinnin välineenä. Raaka-aineiden massamäärien tuottamiseen kuluneet, luonnonvaroista abioottiset sekä vesi ja ilma, on laskettu, mikä luo myös käsitystä tuotteen aikaansaamiseksi käytettyjen materiaalien määrästä, eli toisin sanoen tuotteen ekologista selkärepusta.

Tulosten perusteella on tehty johtopäätöksiä tuulivoimalan rakentamisen ympäristövaikutuksiin ja energiankäyttöön ratkaisevimmin vaikuttavista materiaaleista. Tuloksista on voitu päätellä betonin ja teräksen käytön raaka-aineena olevan vastuussa suurimmasta osasta tuulivoimapuiston ympäristövaikutuksia sekä energian ja luonnonvarojen kulutusta. Täten voidaan tulevaisuuden laitossuunnittelussa keskittyä näihin tekijöihin, kun halutaan parantaa tuulivoimalan ja koko tuulivoimapuiston eko- ja energiatehokkuutta. Tässä työssä ei käsitellä noita keinoja parantaa ekotehokkuutta materiaaleja tai tuotantotapoja muuttamalla, vaan tarjotaan lähtökohtia noiden keinojen suunnitteluun.