Gone with the wind? : a life-cycle biodiversity impact assessment of a Finnish wind farm

Abstract

Wind power - as renewable, low-emission source of energy - represents an important opportunity for societies in their combat against climate change. However, it entails impacts on biodiversity that are not yet completely known, or the information is species-specific, scattered and not comparable. In this Master’s thesis, the biodiversity impact of a wind farm located in Finland was assessed and measured as global species loss in PDF*year per 1 MWh of energy produced. An operational, modern Finnish wind farm was chosen as an example case.

The assessment covered impacts on terrestrial and freshwater ecosystems generated by two impact categories; climate change and land stress. The study was conducted as a life cycle assessment and according to ISO standards. Inventory analysis was carried out via GaBi software. Land occupation data from Ecoinvent 3 database has been utilized to improve the quality of the assessment. The life cycle impact assessment was conducted in line with LC-IMPACT method and calculated by MS Excel.

According to the results of the assessment, the biodiversity impact of the reference case wind farm is 3.49E-21 PDF*year per 1 MWh of energy produced for terrestrial ecosystems and 8.22E-21 PDF*year per 1 MWh of energy produced for freshwater ecosystems. Raw materials needed for the wind farm represented the life cycle stage with the greatest impact on biodiversity in both ecosystem types. Of the two impact categories assessed, climate change had clearly a more dominant impact than land stress.

Based on literature review and the results of the life cycle assessment, suggestions on biodiversity impact mitigation measures in wind power were provided. Promising mitigation measures include micro-siting of the wind farm area taking the biodiversity impacts into account, contrast painting of the turbines, and use of low-carbon steel in turbines.

Uusiutuvana, vähäpäästöisenä energialähteenä tuulivoima mahdollistaa yhteiskuntien taistelun ilmastonmuutosta vastaan. Se vaikuttaa kuitenkin luonnon monimuotoisuuteen eli biodiversiteettiin tavoilla, joita ei vielä täysin tunneta, tai tiedot vaikutuksista ovat lajikohtaisia, hajanaisia ja heikosti vertailtavissa. Tässä diplomityössä arvioitiin Suomessa sijaitsevan tuulipuiston vaikutuksia luonnon monimuotoisuuteen. Tulokset esitettiin yksikössä PDF*vuosi / 1 MWh tuotettua energiaa. Toiminnassa oleva moderni, suomalainen tuulipuisto valittiin tutkimukseen esimerkkitapaukseksi.

Arviointi kattoi kaksi vaikutusluokkaa maaekosysteemeihin ja makean veden ekosysteemeihin; ilmastonmuutoksen ja maankäytön. Tutkimus toteutettiin elinkaarimallinnuksena ISO-standardien mukaisesti. Inventaarioanalyysi suoritettiin GaBi-ohjelmiston avulla. Ecoinvent 3 -tietokannan maankäyttötietoja on hyödynnetty arvioinnin laadun parantamiseksi. Elinkaarivaikutusten arviointi tehtiin LC-IMPACT-menetelmää soveltaen ja laskentatyökaluna oli MS Excel -ohjelmisto.

Referenssituulipuiston vaikutukset luonnon monimuotoisuuteen maaekosysteemeille olivat 3,49E-21 PDF*vuosi / 1 MWh tuotettua energiaa ja makean veden ekosysteemeille 8,22E-21 PDF*vuosi / 1 MWh tuotettua energiaa. Elinkaaren vaiheista tuulipuistoon tarvittavilla raaka-aineilla oli suurin vaikutus molemmissa ekosysteemityypeissä. Kahdesta arvioidusta vaikutusluokasta ilmastonmuutoksella oli selvästi maankäyttöä suurempi vaikutus.

Kirjallisuuskatsauksen ja elinkaariarvioinnin tulosten perusteella annettiin ehdotuksia luonnon monimuotoisuuden vaikutuksia hillitseviksi toimenpiteiksi tuulivoimatuotannossa. Lupaavia lieventäviä toimenpiteitä ovat muun muassa turbiinien luontovaikutukset huomioiva sijoittelu tuulipuistoalueelle, turbiinien kontrastimaalaus ja vähähiilisen teräksen käyttö turbiineissa.