Fundament över generationer : Hållbarhet i vindkraftsplanering

The demand for sustainable energy generation is constantly growing and with it comes higher demands on minimizing greenhouse gas emissions. This means not only finding ways of cleaner production processes from cradle to grave but also reducing the material use, extending the lifespan of constructions and finding ways to re-use and re-cycle materials. The fastest expanding energy generation type in Sweden is wind energy. The wind turbines continue to grow in size, meaning that the foundations also need to grow in order to balance the forces they are subjugated to. The aim of this thesis is to investigate which type of windmill foundation could be more sustainable and which geotechnical parameters control the choice of foundation to later explore ways to create GIS tools that can help to map where more sustainable wind power parks can be placed. Through literature reviews and interviews with different experts in the field it was decided upon which foundation type would be considered the most economically and ecologically sustainable as well as the parameters that control the choice during the projection and construction phase. The necessary data was collected and by using ModelBuilder in ArcGIS three tools were built to, in different ways, show where would be the optimal placement of wind power parks in regard to foundation type. Rock-anchored foundations were discovered to be the most sustainable type of foundation. It uses less raw materials, minimizes the area of impact on surrounding terrain, needs the shallowest excavation, which minimizes groundwater drainage, and has a higher potential for supporting new generations of windmills. The first tool shows where it is practically feasible to place these foundations and the second tool where it is recommended to place these foundations in order to minimize risks to ecosystems and infrastructure. The third tool uses a multi-criteria evaluation method to show the optimal placement of the wind power parks in regard to distance to the electrical grid, roads and other parameters. The foundation method found to be the most economically and ecologically sustainable is the rock- anchored foundation, mainly for requiring much less material. The tools developed in ArcGIS can be used for crude estimations for placement of wind power parks but can be refined by using data with higher resolution.Efterfrågan på hållbar energiproduktion växer ständigt och med den kommer högre krav på att minimera utsläpp av växthusgaser. Detta innebär inte bara att utveckla rena produktionsprocesser utan också minska materialanvändningen, förlänga livslängden för konstruktioner och hitta sätt att återanvända och återvinna material. Den snabbast växande energiproduktionstypen i Sverige är vindkraft. Vindkraftverken fortsätter att växa i storlek, vilket innebär att grundläggningen också behöver växa för att balansera krafterna de utsätts för. Syftet med denna avhandling är att undersöka vilken typ av grundläggningsmetod som kan vara mer hållbar och vilka geotekniska parametrar som styr valet av det, för att senare utforska sätt att skapa GIS-verktyg som kan hjälpa till att kartlägga där mer hållbara vindkraftsparker kan placeras. Genom litteraturgranskningar och intervjuer med olika experter inom området beslutades vilken grundläggningsmetod som skulle betraktas som den mest ekonomiskt och ekologiskt hållbara samt de parametrar som styr valet under projekterings- och konstruktionsfasen. De nödvändiga uppgifterna samlades in och med hjälp av ModelBuilder i ArcGIS byggdes tre verktyg för att på olika sätt visa var en optimal placering av vindkraftsparker med avseende på grundtyp kan placeras. Bergförankrad grundläggning ansågs vara den mest hållbara grundläggningsmetoden. Den använder mindre råmaterial, minimerar påverkan på omgivande terräng, behöver den grundaste utgrävningen vilket minimerar dränering av grundvatten och har en högre potential för att stödja nya generationer av vindkraftverk. Det första verktyget visar var det är praktiskt möjligt att placera dessa fundament och det andra verktyget där det rekommenderas att placera dessa fundament för att minimera riskerna för ekosystem och infrastruktur. Det tredje verktyget använder en multikriterieanalys (MCA) med flera kriterier för att visa optimal placering av vindkraftsparkerna när det gäller avstånd till elnätet, vägar och andra parametrar. Grundläggningsmetoden som har visat sig vara den mest ekonomiskt och ekologiskt hållbara är den bergförankrade grunden, främst för att den kräver mycket mindre material. Verktygen som utvecklats i ArcGIS kan användas för grova uppskattningar för placering av vindkraftsparker, men kan förfinas genom att använda data med högre upplösning