Aurinkosähkö voi lisätä päästöjä

Yritysjohtamisessa yksi keskeinen oppi on se, että sitä saadaan mitä mitataan. Sama pätee yhteiskunnassamme muuallakin. Mittareiden asettaminen on siis hyvin tärkeää. Yksi esimerkki tästä on energia- ja ilmastopolitiikassa jatkuvasti esillä oleva uusiutuvan energian määrän lisääminen. Uusiutuvasta energiasta ja sen lisäämisestä puhutaan oman subjektiivisen arvioni mukaan paljon enemmän kuin päästöjen vähentämisestä, jonka mielestäni pitäisi olla se varsinainen päämäärä. Uusiutuva energia on vain yksi keino, sen ei tulisi olla päämäärä.

Viimeksi toissa päivänä uutisoitiin Suomen uusiutuvan energian saavutuksista, mutta en muista, milloin yhtä näyttävästi olisi uutisoitu Suomen päästöjen vähenemisestä.

Todistaakseni, että uusiutuvan energian määrän ja päästöjen vähenemisen välillä ei ole suoraa yhteyttä, teen havainnollisen tarkastelun käytettävissä olevalla datalla.

Aurinkosähkön tuotanto ei aiheuta välittömiä päästöjä, mutta tarvittavan laitteiston valmistaminen ja asentaminen aiheuttaa. Siksi on tarkasteltava elinkaaripäästöjä. Tämän selvittämiseksi on tehty tutkimuksia, joista NREL on tehnyt yhteenvedon. Tietääkseni IPCC käyttää samansuuntaisia lukuja. Tulokset nähdään tässä.

20160127_PV_Emission

Kuva 1. Aurinkosähkön elinkaaripäästöt NREL:n tutkimuksen mukaan.

Tutkimus antaa aurinkosähkölle elinkaaripäästön mediaaniksi 45 g/kWh piipohjaisilla paneeleilla, ohutkalvopaneeleilla vähän vähemmän, joskin näitä arvioita on ollut käytettävissä selvästi vähemmän. Piipohjaisten paneelien tulos on saatu kymmenistä eri arvioista, jotka on harmonisoitu alla olevan taulukon parametrien mukaisesti.

20160127_PV_Harm_parameters

Kuva 2. NREL:n tutkimuksen harmonisoinnissa käytetyt parametrit.

Jotta tulos soveltuisi käytettäväksi Suomessa, harmonisoinnissa tulisi käyttää selvästi pienempää insolaatiota. On selvää, että kun valoa on vähemmän, aurinkopaneelit eivät ehdi oletetun eliniän aikana tuottaa yhtä paljon. Tutkimuksessa sanotaan:

Of the harmonization parameters investigated, adjusting reported results to a consistent solar irradiation assumption had the greatest impact on reducing the variability in estimated GHG emissions from c-Si PV technologies.

Suomessa insolaatio on keskimäärin 850 kWh/m2/yr, kun tässä harmonisoinnissa käytetty on yli kaksinkertainen. Jos tulokset harmonisoidaan Suomen olosuhteisiin, aurinkosähkön ominaispäästökin vähintään kaksinkertaistuisi. Tutkimuksessa todetaan vielä:

In the LCA literature on PV technologies, the assumed solar irradiation ranged from 900 to 2,200 kWh/m2 /yr.

Näissä kaikissa arvioissa on siis käytetty suurempaa insolaatiota kuin Suomen 850 kWh/m2/yr. Kuvasta nähdään, että tulosten vaihteluvälin yläraja on n. 200 g/kWh/yr. On hyvin mahdollista, että Suomessa aurinkosähkön ominaispäästö onkin lähempänä 200 kuin 45 grammaa. Jos joku tietää tästä tehdyn tutkimuksia, mielellään otan tiedon vastaan. Itse en löytänyt yhtäkään. Sen sijaan löysin muutaman oletuksen väliltä 30..50 grammaa, mitkä selvästikin ovat liian optimistisia. 45 grammaan pääsemiseksi täytyisi vähintään kasvattaa aurinkopaneelien elinikäodotetta 60 vuoteen, mikä lienee mahdotonta.

Suomen sähköntuotannon ominaispäästöt löytyvät tästä Energiateollisuuden tilastosta. Seuraavaan kuvaan on poimittu sähköntuotannon ominaispäästöt viimeisen kolmen vuoden ajalta.

20160127_Suomen_sähkön_ominaispäästö

Kuva 3. Sähkön ominaispäästö Suomessa kuukausittain vuosina 2013..2015.

Kuvasta nähdään, että päästöt ovat olleet laskussa kuluneen kolmen vuoden aikana. Viime vuoden kesä- ja heinäkuussa ominaispäästö oli 44 g/kWh. Toukokuusta elokuuhun ominaispäästö oli keskimäärin 58,75 g/kWh.

Energiateollisuuden päästötilastossa on mukana ”kasvihuonekaasuvelvoitteeseen kuuluvien polttoaineiden (fossiiliset miinus puu ja muu bio) aiheuttamat päästöt.” Jotta vertailu olisi täysin totuudenmukainen, pitäisi ottaa huomioon käytössä olevan tuotannon elinkaaripäästöt. Sellaista tilastoa ei taida olla olemassa? Se tuotanto on kuitenkin jo rakennettu ja suurin osa sen elinkaaripäästöistä on jo toteutunut. Jos rakennetaan lisää aurinkosähköä, sen elinkaaripäästöt toteutuvat rakennusvaiheessa ja saavutettava päästövähenemä toteutuu vasta oletetun eliniän aikana, joka on NREL:n harmonisoinnissa 30 vuotta.

Koska Suomessa suurin osa aurinkosähköstä saadaan niiden neljän kuukauden aikana, jolloin sähkön ominaispäästö on alle 60 g/kWh, ja aurinkosähkön elinkaaripäästö todennäköisesti selvästi enemmän kuin tässä viitatun tutkimuksen ilmoittama 45 g/kWh, voidaan perustellusti sanoa, että aurinkosähkön lisääminen Suomessa ei oleellisesti vähennä päästöjä. Epävarmuudet huomioon ottaen aurinkosähkön ominaispäästö voi Suomessa olla selvästi yli 60 g/kWh. Näin ollen on mahdollista, että aurinkosähkön lisääminen myös lisää päästöjä.

Luonnollisesti paneelien valmistustekniikan kehittyminen muuttaa tilannetta aurinkosähkölle edullisempaan suuntaan.

Tämän yksinkertaisen ja nopeasti tehdyn tarkastelun tulos on joka tapauksessa sellainen, että me emme voi vetää yhtäsuuruusmerkkiä uusiutuvan energian lisäämisen ja päästöjen vähenemisen välille. Aurinkosähkön tapauksessa asiaa tulisi ehdottomasti tutkia perusteellisemmin, jotta tiedetään varmasti mitä ollaan tekemässä, ja mahdollisilta virheinvestoinneilta vältytään. Aurinkosähkön tehonvaihtelun luonteesta johtuen tarvitaan tuntitasolle menevä systeemitason tarkastelu, sekä Suomen oloihin harmonisoitu selvitys aurinkopaneelien elinkaaripäästöistä.

Aurinkolämpö on Suomen oloissa todennäköisesti päästövähennyksessä huomattavasti kustannustehokkaampi vaihtoehto.

Ydinvoima avaruustekniikassa

Tämä ei varsinaisesti ole tämän blogin ominta aihetta, mutta pidän asiaa huomioimisen arvoisena, joten kommentoin paria uutista ja aihetta yleisesti.

JIMO500x303

Taitelijan näkemys fission voimalla kulkevasta Nasan Jupiter Icy Moons Orbiter -luotaimesta.

Ensimmäisessä Venäjä ilmoittaa kehittävänsä fissioon perustuvaa propulsiota avaruusalusten käyttöön.

Russia wants to builds atomic engine for exploring deep space

Käytännössä siis rakettimoottoria, jolla voidaan operoida pitkillä avaruuslennoilla. Kiertoradalle noustaisiin edelleen kemiallisilla rakettimoottoreilla, mutta pidemmillä planeettojen välisillä lennoilla kemialliset moottorit ovat auttamatta tehottomia vähänkin isompien hyötykuormien kuljettamiseen. Tarvittavat energiamäärät ovat yksinkertaisesti niin isoja. Ydinvoiman käyttö alusten voimanlähteenä on aivan välttämätöntä, mikäli mielimme jonain päivänä toden teolla matkata muille taivaankappaleille.

Tämä aihe ei ole uusi. Yhdysvalloissa vastaavaa kehitystyötä tehtiin 1950-1970 -luvulla, mutta haudattiin sittemmin. Tunnetuin hanke oli NERVA.

Ioni-moottorien käyttöönoton jälkeen kiinnostus ydinvoimaan heräsi uudelleen. Ioni-moottorin impulssi ajoainekiloa kohti on yli kymmenkertainen kemialliseen moottoriin verrattuna. Energialähteenä niissä on toistaiseksi käytetty aurinkopaneelien tuottamaa sähköä. Se rajoittaa käytettävissä olevaa sähkötehoa, kuten myös tehtävien etäisyyttä Auringosta, koska aurinkopaneeleista saatava teho vähenee nopeasti etäännyttäessä Auringosta. Projekti Prometheus käynnistettiin vuonna 2003, mutta lopetettiin jo 2005. Sen tarkoituksena oli kehittää fissiolla toimiva ionimoottori Jupiterin kuita tutkimaan lähetettävään luotaimeen Jupiter Icy Moons Orbiter. Nyt vastaavia hankkeita on siis meneillään Venäjällä, jonka ydinenergiaosaaminen on kiistatta vähintään yhtä vahvaa kuin Yhdysvalloilla.

Toinen uutinen koskee maata uhkaavien asteroidien torjuntaa.

Nuclear warheads could save Earth from asteroids

Niitä osuu Maahan ehkä kerran sadassatuhannessa tai miljoonassa vuodessa, ihmisen aikakäsityksen mukaan siis äärimmäisen harvoin, mutta tuhovaikutus voi olla täysimittaista ydinsotaakin suurempi. Wikipediassa tätä uhkaa on luonnehdittu näin:

100 metrin läpimittainen kappale aiheuttaa törmätessään merkittävää maanosan laajuista tuhoa ja 10 km:n läpimittainen kappale koko maapallon elämään kohdistuvan joukkosukupuuton. Suuria törmäyksiä sattuu vähintään 100 000 – 2 miljoonan vuoden välein ja jättiläismäisiä muutaman kymmenen miljoonan vuoden välein. Näin ollen maan radan lähelle tulevat asteroidit ovat merkittävä uhka.

Mahdollisuuksia näiden taivaankappaleiden torjumiseen on tutkittu pitkään, mutta vielä toistaiseksi meillä ei ole mitään mahdollisuutta vaikuttaa asiaan, vaikka havaitsisimme lähestyvän vaaran. Ydinräjähteet voivat olla yksi mahdollisuus näiden uhkien torjumiseksi. Venäjällä tehtävä tutkimus on osa EU:n rahoittamaa NEOShield-hanketta.

Nämä kaksi uutista osoittavat, että ydinteknologialla on tärkeää käyttöä muuallakin kuin perinteisissä maanpäällisissä kohteissa. Toistaiseksi ainoat kohteet, joissa sitä on Maan ulkopuolella käytetty, ovat useissa avaruusluotaimissa käytetyt RTG-ydinparistot sekä radioisotooppiin perustuvat lämmittimet. Apollo-13 hyötykuormassa ollut tutkimuslaitteisto sisälsi RTG-pariston. Se oli tarkoitus jättää Kuuhun, mutta koska tehtävä epäonnistui, makaa kyseinen plutoniumia sisältävä paristo nyt Tyynen Valtameren pohjassa.

Ydinparisto tuottaa muutaman kymmenen tai sadan watin tehoa jopa usean vuosikymmenen ajan, ollen siten ainoa käyttökelpoinen energianlähde Aurinkokunnan ulko-osien tukimusta varten. Se voi olla välttämätön jopa Kuussa, jossa kaksi viikkoa kestävä yö estää aurinkopaneelien keskeytyksettömän käytön. Neuvostoliitossa niitä käytettiin mm. majakoiden sähköistämiseen.

RTG-paristoon tarvittava Plutonium-isotooppi 238 oli Nasalta jo loppumassa, mutta sen tutoantoa ollaan vihdoin aloittamassa uudelleen.

Sekä USA että Neuvostoliitto ovat lennättäneet myös varsinaisia ydinreaktoreita omassa avaruusohjelmassaan. Osa niistä on käytön päättymisen jälkeen parkkeerattu niin korkealle kiertoradalle, että ne pysyvät siellä tuhansia vuosia, osa on syöksynyt hallitsemattomasti Maahan, yksi Kanadan maaperälle, loput tiettävästi mereen. Ympäristövaikutuksia näistä ei ole raportoitu. Radioaktiivisen materiaalin määrä niissä on kaikissa ollut suhteellisen vähäinen.

Fissioteknologialla on paljon annettavaa ihmiskunnalle. Sen avulla voidaan tuottaa energiaa Maassa pienimällä mahdollisella ekologisella jalanjäljellä. Sen avulla voidaan tutkia avaruutta, ja joskus tulevaisuudessa matkustaa sinne, perustaa siirtokuntia. Tätä teknistä kehitystä ei pidä vaikeuttaa. Kuka sanoikaan, että Maapallo on ihmiskunnan kehto, mutta ei kukaan pysy kehdossaan koko ikäänsä.

13 väärinkäsitystä ilmastonmuutoksesta

Ilmastoaiheet tässä blogissa ovat jääneet viime aikoina vähemmälle huomiolle. Ilmastonmuutos kuitenkin etenee ns. ”käsikirjoituksen mukaan”, vuoden 2015 ollessa lämpimin koskaan mitattu, niin maailmalla kuin meillä Suomessakin.

Säävuosi 2015 toi mukanaan useita ennätyksiä Suomessa ja muualla maailmalla
Vuosi 2015 oli ennätyksellisen lämmin

Ilmastoskeptikot vielä jossain määrin jatkavat omaa hömppäänsä, mutta tämä omituinen ilmiö näyttäisi hyvää vauhtia pienenevän kuin pyy maailmanlopun edellä. Siltä varalta, että tähän keskusteluun vielä vahingossa jossain törmää, voi tästä videosta kerrata keskeisimmät, vahingossa tai tahallaan väärinymmäretyt asiat ilmastonmuutoksen teoriasta ja havainnoista.

Historiassa on toki muitakin esimerkkejä siitä, miten tieteen teoriat on otettu aluksi varsin penseästi vastaan, kunnes ne on lopulta jouduttu hyväksymään. Tunnetuin esimerkki tästä lienee Galileo Galilein tuomitseminen kotiarestiin vuonna 1633 hänen puolustaessaan Kopernikuksen sata vuotta aiemmin esittämää teoriaa Aurinkokeskisestä maailmankuvasta. Ilmastoskeptikoiden hörhöily on tämän päivän versio tuosta episodista, aihe vain on toinen. Silloin oli vastakkain tiede ja kirkko. Nyt olivat vastakkain tiede ja … jaa, ketkähän olivatkaan? Ainakin omaa liiketoimintaansa puolustava fossiiliteollisuus, sekä muut, jotka vain luulivat tietävänsä paremmin.

  1. Aiempia kirjoituksia ilmastoskeptismistä
  2. Muuta huuhaata

Sähkönkulutuksen uusi ennätys 15 238 MW

15000 MW:n raja Suomen sähkönkulutuksessa meni rikki eilen iltapäivällä vähän klo 16 jälkeen. Tehopulaa ei ole, koska oma tuotanto ja tuonti toimivat. Kulutus oli jo hiukan pudonnut tämän kuvan aikaan klo 17:42, mutta oli edelleen yli 15000 MW.

Voimajärjestelmän tila

Kuva 1. Voimajärjestelmän tila 7.1.2014 klo 17:42

Tuotannon rakennetta voidaan havainnollistaa kaaviolla.

Suomen sähköntuotannon rakenne 7.1.2015 klo 17:42

Kuva 2. Suomen sähköntuotannon rakenne 7.1.2015 klo 17:42

Tässä on tarkasteltu vain sähkön kulutusta. Luonnollisesti lämmön kulutus on myös nyt huipussaan, ja vain osa siitä tuotetaan sähköllä. Lämmön kulutuksesta ei vastaavia teholukemia ole saatavissa.

Tuulivoiman keskiteho on viimeisen kahden vuorokauden (6.1. – 7.1.2016) aikana ollut n. 12 % asennetusta tuhannen megawatin tehosta. Pienimmillään tuuliteho kävi 6.1.2015 klo 15 ollen silloin 65 MW. Fingridin tuulivoimatilasto ei tätä kirjoitettaessa toimi, mutta tiedot löytyvät täältä.

Suvilahden aurinkovoimalan keskiteho on tammikuun alun parhaana päivä ollut 0,8 kW. Eilen se oli 0,25 kW.

Suvilahden tuotanto vuoden ensimmäisella viikolla.

Kuva 3. Suvilahden tuotanto vuoden ensimmäisella viikolla.

Lämpimämmän talven aikana tilanne on vähän helpompi, mutta uusiutuvien, tuulen ja auringon osalta, oleellista eroa ei ole, ja kulutuskin ylittää säännönmukaisesti ainakin 13000 MW. Vaikka tuuli tuottaa keskimäärin (=MWh) talvella enemmän kuin kesällä, järjestelmä on mitoitettava huippukulutuksen tehon (=MW) mukaan.

Aika monet tahot ovat sitä mieltä, että nyt ja tulevaisuudessa pitää rakentaa ainoastaan uusiutuvaa energiaa. Kysyisinkin nyt, miten tämän kaltaiset tilanteet pitäisi hoitaa, mikäli käytössä olisi vain uusiutuvaa energiaa? Vastaukseksi ei kelpaa tuonnin lisääminen, koska pitää voida olettaa, että myös muualla rakennetaan tästä lähtien vain uusiutuvaa energiaa.

Haluaisiko esimerkiksi Antero Vartia vastata?

2015 in review

Hyvää uutta vuotta blogin lukijoille!

The WordPress.com stats helper monkeys prepared a 2015 annual report for this blog.

Here’s an excerpt:

The Louvre Museum has 8.5 million visitors per year. This blog was viewed about 150,000 times in 2015. If it were an exhibit at the Louvre Museum, it would take about 6 days for that many people to see it.

Click here to see the complete report.

Ekomodernismi 2016: mitä se on, mitä se ei ole

Jatkan vieraskynälinjalla. Tässä Janne Korhonen kertoo, mitä on ekomodernismi, mitä se ei ole, ja miksi se on tärkeää.

SUOMEN EKOMODERNISTIT

Ekomodernismi on uusi ja uudenlainen ympäristöliike. Sen on perustanut vuonna 2015 joukko ympäristön tilasta huolestuneita ihmisiä, jotka haluavat toimia ympäristön hyväksi mutta kokevat olevansa epätoivottuja vieraita perinteisen ympäristöliikkeen toiminnassa. Monilla keskeiset syyt haluttomuuteen toimia olemassaolevissa liikkeissä löytyvät näiden 1980-luvun ympäristöajattelusta ammentavien liikkeiden ehdottoman kielteisestä suhtautumisesta ydinvoimaan ja geenimuunteluun. Toisille tärkeänä syynä on perinteisen ympäristöliikkeen ihmiskuva, jonka he ovat kokeneet liian pessimistiseksi tai rajoittuneeksi. Ekomodernistiksi julistautumiselle on kuitenkin yhtä monta syytä kuin on julistautujiakin, emmekä voi tai edes halua lokeroida jäseniämme.

Suomen Ekomodernistit ry (SEM) ei ole ydinvoiman, geenimuuntelun tai minkään muunkaan yksittäisen asian tai ideologian kannatus- tai vastustusjärjestö. Kannatamme tapauskohtaisesti sellaista politiikkaa, toimia, ajatuksia ja teknologioita joiden arvioimme kussakin tilanteessa edistävän kaikkien elollisten lajien kestävää yhteiseloa yhteisessä kodissamme. Ennen kaikkea, tavoitteemme on käyttää harkiten kaikkia ihmisälyn tarjoamia keinoja — niin teknisiä, sosiaalisia, lainsäädännöllisiä kuin poliittisiakin — lievittämään tällä hetkellä ihmiskuntaa ehkä kriittisimmin uhkaavan ongelman, ilmastonmuutoksen, aiheuttamia vahinkoja; nostamaan maailman köyhiä köyhyydestään…

View original post 521 more words

Energiaskenaarioita Lappeenrannasta…miljardeja sinne miljardeja tänne

Tässä yksi hyvä esimerkki siitä, miksi oikeiden päästövähennystoimien valikoiminen on vaikeaa. Kun professoritkin kirjoittavat mitä sattuu, mutta jos sen mukaan kuitenkin toimitaan, menee taas monta vuotta huomata virheet.

PassiiviIdentiteetti

Kesällä Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun professori Christian Breyer tuli julkisuuteen kalvonipun kanssa, jossa hän sanoi osoittavansa kuinka pelkästään uusiutuviin nojaava energiajärjestelmä on oikein hyvä ajatus. Ymmärtääkseni työtä ei missään vaiheessa ole oikeasti julkaistu ja pidän arvelluttavana tuollaista ”science by press release” tyyppistä toimintaa.
Tämä postaus tulee kamalasti myöhässä, mutta en ole aikaisemmin jaksanut/ehtiä kirjoittaa huomioitani ylös. Parempi kuitenkin myöhään kuin ei milloinkaan. (Kalvoista on muuten eri versioita. Tässä yksi ja tässä toinen.Niissä on joitain eroja. Esimerkiksi ”low biomass” skenaarion PtG prosessin hyötysuhde on mystisesti muuttunut matkan varrella. Oikeissa julkaisuissa tuollaiset muutokset hoidetaan erratalla.)

Media vastaanottaa Lappeenrannan tutkimusta, joka osoittaa pelkästään uusiutuviin nojaavan energiajärjestelmän loistvaksi ideaksi. Media vastaanottaa Lappeenrannan ”tutkimuksen”, joka osoittaa pelkästään uusiutuviin nojaavan energiajärjestelmän loistavaksi ideaksi. Poimin esityksistä kolme kalvoa, joista voi nähdä joitakin skenaarioiden peruspiirteitä. Ensin kuva asennetuista kapasiteeteista.

Asennetut kapasiteetit eri skenaarioissa. Huomaa massiivinen rooli P2G laitoksille. Niiden kapasiteetti on skenaarioissa suurempi kuin koko maan huippukulutus tällä hetkellä. Asennetut kapasiteetit eri skenaarioissa. Huomaa massiivinen rooli P2G laitoksille. Niiden kapasiteetti on skenaarioissa suurempi kuin koko maan huippukulutus tällä hetkellä.

Sitten kuva primäärienergian tuotannosta.

Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa Huomatkaa kuinka kaikki skenaariot…

View original post 1 323 more words