Uusiutuva energia on siirtymäkauden ratkaisu

Edellinen artikkeli käsitteli sähkövalojen korvaamista uusiutuvalla auringonvalolla. Totesimme, että vaikka auringonvalo on ilmaista, se ei silti kykene korvaamaan sähkövaloja, vaan tarvitsemme niitä edelleen pimeään aikaan. Samasta syystä tuuli- ja aurinkosähkö eivät kykene korvaamaan muita sähkönlähteitä kuin osittain, eivät kokonaan. Tarvitsemme edelleen muitakin energiamuotoja pimeitä ja tyyniä aikaa varten.

Ongelma on nähtävissä tässä kuvassa, jossa nähdään erään viikon toteutunut sähköntuotanto Saksassa.

Saksan sähköntuotanto, viikko 11 vuonna 2014

Saksan sähköntuotanto, viikko 11 vuonna 2014

Maanantaista perjantaihin aurinkosähköä (keltainen) on käytettävissä päivisin. Keskiviikon ja torstain välisenä yönä tuulisähköä (harmaa) ei ole yhtään, eikä tietenkään aurinkosähköäkään. Muinakin arkipäivinä ja -öinä tuulisähkön osuus on vähäinen.

Viikonloppuna tilanne muuttuu. Hetkittäin noin puolet sähköstä saadaan tuulesta. Hiili (musta ja ruskea) säätävät alaspäin. Sunnuntaina vuorokauden alkupuolella jopa ydinvoimaa (punainen) on säädetty alaspäin, jotta kaikki tuulisähkö mahtuisi verkkoon. Miksi näin on tehty, eikä säädetty hiiltä lisää alaspäin johtunee siitä, että hiililaitosten säätökapasiteetti on käytetty kokonaan, eikä laitoksia kannata päivän tai kahden takia pysäyttää. Viikonloppu on ollut pilvinen, koska aurinkosähkön osuus on silloin ollut vähäinen.

Kuva osoittaa selkeästi, miksi uusiutuvat tarvitsevat rinnalleen säätövoimaa. Vesivoima on erinomaista tähän tarkoitukseen, mutta Saksassa sitä on vain vähän, joten säätövoimana käytetään fossiilisia, joskus ydinvoimaa, sekä sähkön tuontia ja vientiä, joita tässä kuvassa ei näy. Saksassa tulee usein aikoja jolloin on sekä pimeää että tyyntä, jolloin aurinko ja tuuli eivät tuota mitään. Silloin tarvitaan täysi kapasiteetti säätövoimaa. Tästä seuraa kaksi asiaa:

  • Täyteen tehoon kykenevä säätökapasiteetti on ylläpidettävä käynnistysvalmiudessa. Yhtään hiili- tai kaasuvoimalaa ei voida sulkea. Tällaisen kaksinkertaisen kapasiteetin ylläpitäminen on kallista. Laitosten kiinteät kustannuksen juoksevat koko ajan, riippumatta siitä käytetäänkö niitä vai ei.
  • Tämä säätökapasiteetti tarvitaan riippumatta siitä, kuinka paljon uusiutuvaa tuotantoa rakennetaan, koska joskus on sekä pimeää että tyyntä samaan aikaan, kuten kuvassa keskiviikon ja torstain välisenä yönä.

Uusiutuvalla energialla ei näin ollen voida korvata fossiilisten käyttöä, ainoastaan vähentää sitä. Ilmastonmuutoksen torjuminen kuitenkin edellyttää päästöjen lopettamista kokonaan. Koska uusiutuvilla ei siihen voida päästä, mitä sitten pitäisi tehdä?

Ydinvoima on sekä päästötöntä että säädettävää. Mitä jos rakennetaan mahdollisimman paljon uusiutuvaa ja sen säätötehoksi ydinvoimaa? Tarvitaan edelleen lähes täysi säätöteheokapasiteetti, koska edelleen tulee aikoja, jolloin on sekä tyyntä että pimeää. Uusiutuvien vaihtelut säädettäisiin ydinvoimalla. Tämä on teknisesti täysin toteutettavissa oleva ratkaisu. Näin menetellen säästetään ydinvoimaloissa vähän polttoainetta, ei muuta. Ydinvoiman hinnasta polttoaineen osuus on vain 10 %, joten 90 % kustannuksista säilyy, vaikka ydinvoiman tehoa säädetään alaspäin.

Lähes samalla kustannuksella siis koko ydinvoimakapasiteetti voitaisiin pitää koko ajan käynnissä. Se pystyisi ilman uusiutuvia tuottamaan kaiken tarvittavan sähkön. Tämä ratkaisu olisi kokonaisuutena yli puolet halvempi, koska uusiutuva tuotanto voitaisiin jättää kokonaan rakentamatta.

Tästä kaikesta voidaan vetää sellainen johtopäätös, että aurinko- ja tuulisähkö ovat tarpeettomia. Niillä ei voida lopettaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Ydinvoima voisi toimia päästöttömänä säätötehona, mutta yhtä lailla ja samaan hintaan ydinvoima voisi käydä koko ajan, joten aurinko- ja tuulisähköstä ei ole mitään hyötyä. Ydinvoima voi tarvittaessa myös säätää tuotannon kysyntää vastaavaksi, vakka verkossa ei olisi mitään muuta tuotantoa.

Aurinko- ja tuulisähköllä voidaan vähentää fossiilisten käyttöä, joten niillä voi olla perusteltua käyttöä siirtymäkauden ratkaisuna. Koska ennen pitkää päästöt täytyy lopettaa kokonaan, ydinvoima on silloin ainoa mahdollinen, lopullinen ratkaisu.

  1. E.ON threatens premature closure of nuclear plant
  2. The Economics of Nuclear Power

Miksi käytämme sähkövaloja?

AurinkoOletko koskaan miettinyt, miksi asunnoissa, liiketiloissa, ylipäätään kaikkialla missä tarvitaan, käytetään sähköllä toimivaa valaistusta? Minä en ollut, kunne ajatus kerran hairahtui tähän aiheeseen. Oivallus oli häkellyttävä. Auringonvaloahan olisi saatavissa mielin määrin, ja aivan ilmaiseksi. Kallista sähköä käyttävistä valoista voidaan luopua ja siirtyä uusiutuvaan Auringon valoon.

On aivan itsestään selvää, että käytämme sähkövaloja. Ennen niitä oli öljylamput, kynttilät, päreet, soihdut, nuotiot. Ennen tulen keksimistä oltiin pimeässä kun Aurinko ei paistanut. Nykyään pimeän muuttuminen valoisaksi nappia painamalla on niin itsestään selvää, että asiaa ei tule edes ajatelleeksi. Valaistuksen tarvekin on niin ilmiselvä, etten itse asiassa ole kuullut kenenkään koskaan kyseenalaistavan sitä.

Mutta kun aletaan puhua energiasta, ja sähkön tuotannosta, näkemykset kääntyvät päälaelleen. Fossiilisista energianlähteistä pitää päästä eroon, ja ne pitää monien mielestä korvata nimenomaan uusiutuvilla.

Tässä kohtaa ajatuskuviota häkellyin. Nämä kaksi asiaahan ovat täysin rinnasteisia. Vaikka auringonvalo on ilmaista, tarvitsemme sähkövalot, koska aina ei paista Aurinko. Samasta syystä, vuorokauden ajan ja säätilan mukaan vaihtelevat aurinko- ja tuulisähkö eivät riitä koko ajaksi. Pimeitä ja tuulettomia aikoja varten tarvitsemme jotakin toista energianlähdettä. Sähkön varastointi on yhtä mahdotonta kuin valon säilöminen pimeitä aikoja varten. Hölmölässä valoa voidaan kenties sulloa säkkiin, reaalimaailmassa se ei onnistu.

Aurinko- ja tuulisähkö tarvitsevat näin olen varatehoa. Teknisesti ottaen se voi olla mitä tahansa, ja useimmiten se on joko vesivoimaa tai jotakin fossiilista energiaa. Uusiutuva energia voi vähentää fossiilienergian tarvetta, mutta ei korvata sitä kokonaan, syistä jotka edellä valaistusesimerkillä kerroin. Aurinko korvaa sähkövalot osittain, ei koskaan kokonaan.

Uusiutuva energia kasvaa maailmalla nopeasti. Olemme suunnilleen siinä tilanteessa, jossa valaistusesimerkkiä noudattaen olisimme käyttäneet sähkövaloja koko ajan, päivin ja öin. Nyt olemme ”siirtymässä” uusiutuvaan auringonvaloon. Vielä nyt näyttää ehkä hyvältä, auringonvalo on ilmaista, ja todella korvaa sähkövaloja päivisin. Ongelmat alkavat, kun siirtyminen on edennyt niin pitkälle, että emme päivisin tarvitse enää yhtään sähkövaloja, vaan kaikki valo saadaan Auringosta. Silloin kohtaamme mahdottoman. Vaikka auringonvalo on ilmaista, se ei riitä, tarvitsemme edelleen sähkövaloja pimeitä aikoja varten.

Yksilön mahdollisuus kulutuksen vähentämiseen on rajallinen

Henkilökohtaisilla valinnoilla voi vaikuttaa omaan hiilijalanjälkeensä, sanotaan. Tietysti voikin, mutta kuinka paljon? Jos elää normaalia mutta tuhlailematonta elämää, siihen tarvitaan vähintään lämmin asunto, ruokaa, vaatteita, joitakin tavaroita, palveluita, liikennettä ja sähköä. Haja-asutusalueilla ja lapsiperheille oma autokaan ei ole ylellisyyttä eikä turhake. Toki ilmankin voi olla, mutta se menee helposti kohtuuttomuuden puolelle.

Taloussanomat kirjoittaa otsikolla

Yksin perustulollakin asuva kuluttaa 1,5 kertaa luonnon kestokyvyn verran

Tutkimus osoittaa, ettei suomalaisessa yhteiskunnassa voida vähentää luonnonvarojen kulutusta kestävälle tasolle pelkästään yksilöiden kulutusvalinnoilla. Kestävien materiaalijalanjälkien tavoittelu edellyttää muutoksia infrastruktuurissa, tuotantotavoissa ja yhteiskunnallisissa palveluissa.

Käytännössä tuo tarkoittaa sitä, että vaikka ihmiset tekevät ekologisen jalanjälkensä pienentämiseksi kaiken sen minkä kohtuudella voi odottaa, se ei silti riitä. Kulutuksen tulisi nykyisillä tuotannon tavoilla ja rakenteilla pienentyä niin paljon, että ihmisten sietokyky ylittyy. Jossain vaiheessa tulee raja vastaan, milloin esim. energian hinnan nostaminen lakkaa vaikuttamasta sen kulutukseen. Demokratiassa tulee raja vastaan myös siinä, kuinka paljon hintoja tai haittaveroja voidaan nostaa, ennen kuin tilalle valitaan päättäjät, jotka lakkaavat kiusaamasta ihmisiä.

Voiko Ebola levitä koko väestöön kolmessa vuodessa?

Ebola leviää maailmalla, eikä parannuskeinoa ole. 70 % prosenttia tartunnan saaneista menehtyy. Mitä Ebolan leviämisestä tiedetään?

Iltalehti: WHO: Ebolatartuntoja jo yli 10 000

Iltalehti: Pahin ennuste: 1,4 miljoonaa ihmistä sairastuu Ebolaan

Liberiassa tartuntojen määrä kaksinkertaistuu tällä hetkellä 15-20 päivän välein ja Sierra Leonessa sekä Guineassa 30-40 päivän välein.

Helsingin sanomat: Tästä on kyse: Ebola leviää nopeammin kuin sitä pystytään torjumaan

Apuna käytetään myös niin sanottua yleistä lisääntymislukua, joka kuvaa sitä, kuinka monta henkilöä yksi tartunnan saanut keskimäärin ehtii tartuttaa ennen kuin paranee tai menehtyy. Jos luku on alle yksi, epidemia on sammumaan päin. Jos luku on yli yksi, se leviää. Mitä korkeampi luku, sitä nopeammin tauti leviää. ebolan kohdalla luku on 1,5 – 2.

Jos tartunnan saaneiden määrä kaksinkertaistuu yhdessä kuukaudessa, ja yksi tartunnan saanut tartuttaa edelleen 1,5 tai 2 ihmistä, eikä mikään pysäytä leviämistä, se etenisi näin.

Ebolan_leviäminen

Ebolan leviäminen nykyisellä nopeudella, jos mikään ei sitä pysäytä.

Maapallon väkiluku on seitsemän miljardia. Jos yksi tartuttaa kaksi koko väestö sairastuisi kesäkuuhun 2016 mennessä. Jos yksi tartuttaisi 1,5 päivämäärä olisi elokuussa 2017.

Maailma on pitkään saanut olla rauhassa mustan surman kaltaisilta pandemioilta. Jos todella ärhäkkä ja tehokkaasti leviävä virus kehittyy, mitä sen leviämiselle mahtaisi? Ennen pitkää se voisi saavuttaa koko Maapallon väestön.

Maakaasu ja öljy korvasivat ydinvoiman Japanissa

Tämän vuoden huhtukuussa kirjoitin aiheesta Paransiko Japani energiatehokkuutta Fukushiman jälkeen?

Päivälleen vuosi sitten kirjoitin otsikolla Tyhjät lupaukset Japanin uusiutuvasta energiasta. Nyt kun vuosi 2012 on päivitetty IEA:n tilastoihin, nähdään kuinka kävi. Japanin sähköntuotannossa käyttämän primäärienergian määrät ovat muuttuneet seuraavan kuvan mukaisesti.

Japanin sähköntuotannon lähteet vuosina 1972...2012.

Japanin sähköntuotannon lähteet vuosina 1972…2012.

Ydinvoima on poissa, tilalla ovat kaasu ja öljy. Sähkön kulutus on vähentynyt vain vähän. Uusiutuvilla ei ole ollut mitään roolia ydinvoiman korvaamisessa.

Muutosprosentit Japanin sähköntuotannossa vuodesta 2010 vuoteen 2012 ovat seuraavat:

  • Sähköntuotanto väheni 7 %
  • Kaasun kulutus lisääntyi 32 %
  • Öljyn kulutus lisääntyi 97 %

Kolme ja puoli vuotta sitten kirjoitin otsikolla Fukushiman onnettomuus, historian vakavin ympäristökatastrofi?

Nyt toteutuneen muutoksen perusteella ennuste voidaan katsoa toteutuneeksi.

Fukushiman onnettomuus itsessään ei ollut kovin merkittävä ympäristökatastrofi, mutta sen seurauksena tapahtunut ydinvoiman alasajo ja päästöjen kasvu ovat ilmastonsuojelun pyrkimyksille katastrofaalista.

Nämä vaikutukset eivät rajoitu ainoastaan Japaniin. Ydinvoiman orastava uusi tuleminen keskeytyi onnettomuuden seurauksena ja on johtanut samanlaiseen ydinvoiman korvaamiseen fossiilisilla muuallakin. Ainoastaan Saksassa onnettomuuden jälkimainingeissa suljettiin ydinvoimaloita, muualla se on johtanut lisärakentamisen hidastumiseen. Tämä psykologinen vaikutus menee aikanaan ohi, kuten se meni Tsernobylinkin jälkeen. Mutta ilmasto ei odota. Päästöjä olisi pitänyt alkaa vähentämään jo 30 vuotta sitten.

Toisinaan maailman ennustettavuus on suorastaan pelottavaa.

  1. IEA – Japan: Electricity and heat for 2012
  2. Japani on vapaa ydinvoimasta

Elo- ja syyskuu olivat mittaushistorian lämpimimmät

Pintalämpötilamittausten mukaan kuluvan vuoden elo- ja syyskuu olivat mittaushistorian lämpimimmät. Näissä kahdessa kuvassa nähdään Nasan GISTEMP- sekä Hadley Centren HadCRUT4 –mittaussarjojen tietoa. Kuvissa on 10 ja 30 vuoden ajalta kuukausien maksimi, minimi ja keskiarvot, sekä kuluva vuosi ja kaksi edellistä vuotta. Syyskuun lämpötila ei ole vielä tätä kirjoittaessa päivittynyt HadCRUT4 -sarjaan.

GIS_GLOBAL_Tempareture_Anomalies_9-2014_monthly

Kuva 1.

HadCRUT4_GLOBAL_Tempareture_Anomalies_8-2014_monthly

Kuva 2.

GISTEMP-sarjan mukaan myös toukokuu oli historian lämpimin. HadCRUT4:n mukaan sekä touko- että kesäkuu olivat lämpimimmät. Sarjojen erot selittyvät vähän erilaisilla mittausverkostoilla sekä tilastointitavoilla.

Paitsi sääasemien mittareilla, lämpötilaa seurataan myös satelliiteista käsin. Seuraavassa ovat GISTEMP, HadCRUT4 –pintamittaussarjat sekä UAH-satelliittimittaussarja samoissa kuvissa.

Kuvassa 3. on vuosikeskiarvot sekä viiden vuoden liukuvat keskiarvot viimeisen 30 vuoden ajalta. Satelliittisarja ei tämän pidemmälle histoaan ulotukaan.

GISS_HadCRUT4_UAH_GLOBAL_Tempareture_Anomalies_2013(2014)_30_years

Kuva 3.

Kuvassa 4. on vuosikeskiarvot sekä yhdentoista vuoden liukuvat keskiarvot koko sarjojen pituuden ajalta.

GISS_HadCRUT4_UAH_GLOBAL_Tempareture_Anomalies_2013(2014)_long

Kuva 4.

Viime aikoina paljon keskustelua herättänyttä ilmaston lämpenemisen pysähtymistä, saati päättymistä, ei näistä mittauksistakaan voida mitenkään yksiselitteisesti havaita. Lämpeneminen jatkuu edelleen, kuten teorian mukaan kuuluukin.

Tarkempia kuvia löytyy tämän blogin Data-sivulta.