Tiivis kaupunki ei välttämättä olekaan ekologisesti perusteltavissa

Kalasataman alue Helsingissä

Rakenteilla oleva Kalasataman alue Helsingissä

Erittäin hyvä kirjoitus Pasi Toiviaiselta jälleen. Kaupunkirakenteen tiivistämisen perusteleminen ekotehokkuudella on syytä kyseenalaistaa. Asia ei ole lainkaan niin yksioikoinen kuin usein annetaan ymmärtää. Teksti kannattaa lukea ajatuksen kanssa läpi. Johdanto itse aiheeseen on pitkähkö, mutta sanoman ymmärtämisen kannalta tuiki tarpeellinen.

Myytti tiiviistä ekokaupungista – eli kertomus siitä miten ajatusharhasta tuli vallitseva totuus

Helsingin rantojen rakentamisen järkevyys voidaan kentien pian kyseenalaistaa myös merenpinnan nousun nopeutumisen takia. Vai miten pitkäksi aikaa kaupunkia rakennetaan? Onko ok rakentaa nyt, jos vaikka Helsingin rannat joutudaan hylkäämään sadan vuoden kuluttua?

Euroopan unionin päästökauppa ja kansalliset vähennystavoitteet

Euroopan unionissa on yhteisesti sovitut periaatteet, miten päästöjen vähentämistä ohjataan. Ohjauskeinoja on pääasiassa kaksi: päästökauppa, sekä kansalliset päästötavoitteet. Koska näiden erot ovat melko huonosti tunnettuja, kokoan tähän yhteen aivan perusasiat, sekä muutamia linkkejä, joista asiaan voi perehtyä tarkemmin.

Aluksi suomeksi tekstitetty video.

Päästökaupan piiriin kuuluu Euroopassa yksitoistatuhatta voima- ja muuta teollisuuslaitosta 31 maassa. Ne tuottavat yhteensä noin 45% EU:n päästöistä. Nämä päästöt ovat EU:n yhteisiä päästöjä, eikä niitä lasketa maakohtaisiin päästöihin. Hyvä selostus löytyy tästä.

Järjestelmässä on mukana yli 11 000 teollisuuslaitosta. Päästökaupan piiriin kuuluvat sähkön- ja kaukolämmöntuotanto, metallien jalostusteollisuus, sellu- ja paperiteollisuus, kemianteollisuus, lentoliikenne sekä rakennustuoteteollisuus. Päästökaupan piirissä olevien tahojen kasvihuonekaasupäästöjen tulee direktiivin mukaan vähentyä 21 prosenttia vuosien 2005–2020 välillä.

Päästökaupassa jokaisen toimijan on hankittava päästöjään vastaavan määrä päästöoikeuksia. Oikeuksia on jäsenmaille jaettu ilmaiseksi sekä huutokaupattu. Jokainen yritys voi myös myydä ylimääräisiä oikeuksia muille yrityksille, tai ostaa niitä muilta, mikäli omat eivät riitä.

Päästöoikeuksien määrä markkinoilla on rajattu. Niiden määrää vähennetään vuosittain 1,74%. Meneillään oleva kolmas päästökauppakausi päättyy vuonna 2020, jonka aikana markkinoille laskettavia päästöoikeuksia ja siten päästöjä vähennetään 1,74% vuosittain. Näin 2020 saavutetaan 21 % vähennys vuoden 2005 tasoon verrattuna.

Direktiivin mukaisesti päästökauppaa jatketaan vuoden 2020 jälkeen. Suunnitelmissa on lisätä vuosittaista vähennystä 2,2 %:iin, jolloin vuoteen 2030 mennessä saavutetaan 43% vähennys vertailuvuoteen 2005 nähden.

Päästökauppasektorilla ei siis ole kansallisia tavoitteita lainkaan. Tavoite on EU:n yhteinen. Tämä johtaa siihen, että esim. jos kivihiilen polttamista energian tuotannossa vähennetään Suomessa, markkinoille vapautuu vastaava määrä päästöoikeuksia. Se laskee päästöoikeuksien hintaa, mikä tekee päästöt muualla EU:n alueella halvemmiksi. Markkinatalouden lainalaisuuksien perusteella voidaan olettaa, että Suomessa tehty vähennys aiheuttaa vastaavan suuruisen lisäyksen muissa EU-maissa. Päästökauppajärjestelmä kuitenkin takaa sen, että järjestelmään kuuluvat päästöt vähenevät suunnitelman mukaisesti 1,74% vuodessa.

55% EU:n päästöistä ei kuulu päästökaupan piiriin. Ilmasto-opas kertoo niistä näin:

EU:ssa päästökaupan ulkopuolisten alojen (rakentaminen, rakennusten lämmitys, asuminen, maatalous, liikenne, jätehuolto, teollisuudessa käytettävät F-kaasut) tulee pienentää päästöjään yhteensä 10 prosentilla vuoden 2005 määrästä vuoteen 2020 mennessä). [16], [2] Päästökaupan ulkopuolisten alojen päästövähennystavoite on jaettu jäsenmaille kansallista taakanjakoa koskevalla päätöksellä. Suomen päästövähennystavoite on 16 prosenttia (vuoden 1990-tasolta) aikavälillä 2005–2020.

Eri maiden tavoitteet päästökaupan ulkopuolisille päästöille on esitetty seuraavassa taulukossa.

Kansalliset_päästövähennystavoitteet

Kuva 1. EU:n jäsenmaiden kasvihuonekaasujen päästörajat päästökaupan ulkopuolisille sektoreille vuoteen 2020 mennessä (vertailuvuosi 2005)

Taulukosta nähdään, että Suomen tavoite on vähentää 16%.

Koska energian tuotanto on päästökaupan piirissä, siinä tehtäviä vähennyksiä ei lasketa tähän 16% mukaan. Rautalangasta väännettynä, jos korvaamme hiilivoimaa jollain päästöttömällä tuotannolla, saavutettuja päästövähennyksiä ei lasketa tähän 16% mukaan, vaan ne on edelleen saavutettava täysimääräisesti päästökaupan ulkopuolella, täysin riippumatta siitä, miten päästöt muuttuvat energian tuotannossa.

Päästökaupan ideana on ohjata vähennykset sinne, missä ne on edullisimmin tehtävissä. Mikäli yritys katsoo, että päästövähennys tulee halvemmaksi kuin päästöoikeuksien ostaminen, sen kannattaa vähennys tehdä, muuten ei. Tämä idea on siinä mielessä nerokas, että se (sen pitäisi) tuottaa vähennyksiä pienimmillä mahdollisilla kustannuksilla. Päällekkäisten poliittisten ohjauskeinojen asettaminen, kuten esim. tuulivoiman määrätavoitteet, johtavat helposti siihen, että päästövähennykset maksavat enemmän kuin olisi tarpeen. Tuulivoiman lisääminen toki lasketaan mukaan uusiutuvan energian lisäystavoitteeseen, joka on EU:ssa sovittu maakohtaisesti. Päällekkäiset ohjauskeinot myös vesittävät päästökaupan ideaa, mikä on nyt osaltaan johtanut siihen, että päästöoikeuksien hinta on pitkään ollut hyvin alhainen eikä tehokkaasti ohjaa vähennyksiin.

Kuva 2.

Kuva 2. Päästöoikeuksien hintakehitys EU:n päästökaupassa.

Helsingin energiapolitiikka on tällä hetkellä näkyvästi esillä, koska isoja päätöksiä ollaan tekemässä tämän vuoden aikana. Helsingin sähkön- ja kaukolämmön tuotanto kuuluu päästökauppaan, eikä sen päästöjen vähentäminen päästökaupan takia, tai ansiosta, vaikuta EU:n päästöihin mitenkään, eikä myöskään vähennä tarvetta päästökauppasektorin ulkopuolisten päästöjen vähentämiselle Suomessa.

Kirjoitin tämän tekstin, koska ilmasto- ja energiapolitiikkaa koskevasta keskustelusta voi päätellä, että päästökaupan toimintaperiaatetta ei aina ymmärretä. Toivon, että teksti selvittää asiaa. En ota kantaa siihen, onko päästökauppa hyvä vai huono asia. Se on kuitenkin EU:ssa sovittu ohjauskeino, eikä päästökauppasektoriin kohdistuvista muista ohjauskeinoista ole välitöntä hyötyä.

On tietenkin mahdollista, jopa toivottavaa, että päästöoikeuksien ”alennusmyynnistä” vedetään EU:ssa oikeat johtopäätökset, ja lisätään vuosittaista markkinoille jaettavaa päästöoikeuksien määrää vastaavasti. On kuitenkin epätodennäköistä, että tämä korjausliike tehtäisiin meneillään olevan kauden aikana, ennen vuotta 2021.

Edit – 15.8.2015

Unohdin mainita yhden tärkeän näkökohdan päästökaupan vaikutuksesta. Biomassa luokitellaan päästöttömäksi, jonka polttaminen on siten päästökaupan ulkopuolelta. Todellisuudessa biomassa ei ole päästötöntä, josta olen aikaisemmin kirjoittanut mm. tässä. Jos esim. päästökaupan piirissä olevaa kivihiiltä korvataan biomassalla, korvatun hiilen päästöoikeudet vapautuvat markkinoille, ja ne voidaan käyttää jossain muualla. Näin ollen, jos kivihiilen polttaminen ei vähene, ainoastaan siirtyy muualle samalla kun biomassan polttaminen lisääntyy, kokonaispäästöt lisääntyvät.

  1. Euroopan unionin ilmastopolitiikka ohjaa jäsenmaita
  2. The EU Emissions Trading System (EU ETS)
  3. Wikipedia: European Union Emission Trading Scheme
  4. Mitä on päästökauppa?
  5. Henkilökohtainen päästökauppa
  6. Vapaaehtoinen päästökauppa
  7. Hiilivero James Hansenin mallin mukaan

Suomen ekomodernistinen liike perustettu

SEM2

Kesän mittaan tuli kavereiden kanssa perustettua uusi ympäristöjärjestö: Suomen ekomodernistinen liike, lyhyesti SEM. On ollut ilahduttavaa huomata, miten moni muukin on kokenut perinteiset ideologiset ympäristöjärjestöt itselleen vieraiksi, joten loppujen lopuksi tämä syntyi kuin itsestään. Aika oli nyt kypsä.

SEM kertoo itsestään seuraavasti:

Ekomodernismi on ympäristöliike, joka pyrkii parantamaan ympäristön hyvinvointia samalla, kun lisätään mahdollisuuksia ihmisten hyvinvoinnille. Ekomodernismi näkee itseisarvoisena sekä luonnon monimuotoisuuden ja elinvoiman että ihmiskunnan ja sen kehityksen. Nämä kaksi arvoa ovat erottamattomia: vain hyvinvoiva ihmiskunta pystyy keskittymään luonnon monimuotoisuuden säilyttämiseen, mutta toisaalta ihmiskunnan hyvinvointi edellyttää elinvoimaista luontoa.

Suomen Ekomodernistit – SEM, on suomalaisten ekomodernistien kattojärjestö, joka kokoaa yhteen ekomodernismista kiinnostuneet sekä yleisesti terveemmän ympäristön, rikkaamman biodiversiteetin ja puhtaamman luonnon luomisesta kiinnostuneet suomalaiset.

SEM on teknologianeutraali, eikä etukäteen aseta tavoitteita minkään teknologian käyttämiselle tai käyttämättä jättämiselle. Tehtäviin tulee käyttää kulloiseenkin tilanteeseen parhaiten soveltuvaa teknologiaa, ja toiminnan tulee olla kustannustehokasta. Ratkaisujen hyvät ja huonot puolet tulee arvioida parhaan käytettävissä olevan tutkitun tiedon perusteella. Liikkeen yhtenä tavoitteena onkin tuoda tieteen ja tutkimuksen tuloksia nykyistä enemmän esille ympäristöasioissa.

Ekomodernistinen manifesti löytyy englannin kielellä täältä.

Liikkeen nettisivut ovat vielä vaiheessa, ne ilmestyvät aikanaan tänne. Facebook-ryhmä toimii jo, ja siihen pääsee liittymään:

https://www.facebook.com/groups/Suomen.Ekomodernistit/

Luonnollisesti yhdistyksenkin jäseneksi voi liittyä. Ohjeet löytyvät FB-ryhmästä.

Uusiutuva energia petti Sitran

Säätövoimalle tarvetta.

Säätövoimalle tarvetta.

Jostain syystä eksyin Sitran sivuille blogikirjoitukseen, jossa oli tuore postaus otsikolla

Mitä tapahtuu, kun joukko hiilineutraaliuden tavoittelijoita sullotaan purjelaivaan?

Muutaman ihmisen porukka kertoi purjehdusmatkastaan Turusta Visbyhyn politiikkaviikolle. Matkustusmuodon valinnan motiiviksi kerrottiin:

Kulkuvälineeksi valitsimme Albanus-purjelaivan, koska halusimme matkustaa mahdollisimman vähähiilisesti, aiheuttamatta lisää painetta ilmakehälle.

Mikäs siinä. Hyvä yritys, eikä varmaan parempaakaan liikennevälinettä tällä kriteerillä ole tarjolla. Vai onko?

Matkalla ihailimme tuulen voimaa ja pohdimme, kuinka paljon uusiutuvaa energiaa maapallon ulkopuolelta, pinnalta ja sisäpuolelta olisikaan saatavissa, ja siitä käytetään vain murto-osa. Maailman energiasta kun yli 80 % tuotetaan saastuttavilla fossiililla polttoaineilla. Tämä yhtälö tuntui purjeiden puhkuessa yksinkertaisesti hölmöltä.

Niin se tuntuukin, mutta…

Albanus kulutti matkallamme alle 15 litraa dieseliä henkilöä kohden, mikä tarkoittaa monta kertaluokkaa pienempiä päästöjä kuin lentokoneella matkustaminen olisi aiheuttanut.

No paljonko se olisi lentokoneella ollut? Kulutuslukemat löydämme täältä. Pitkillä lennoilla moderni suihkukone kuluttaa kolme litraa per sata kilometriä per matkustaja. Lyhyillä reiteille lukema on viisi litraa. Potkuriturbiinikone kulkee vähemmällä, 2,5…3 litraa.

Matkaa Turusta Visbyhyn on 390 km. Turusta ei lennetä Visbyhyn, joten pitää käyttää lähtöpaikkana Helsinkiä, josta matkaa kertyy vähän enemmän, 480 km. Matkustajaa kohti polttoainetta kuluisi siis suihkukoneella 24 litraa. Se on toki enemmän, mutta se EI OLE ”monta kertaluokkaa” enemmän kuin 15 litraa, jonka Albanus käytti. Itse asiassa ero on yllättävän pieni.

Lentoajasta (1 h 25 min) päätellen Visbyhyn lennetään potkuriturbiinikoneella, jolloin kulutus onkin 14 litraa, mikä on, OHO, vähemmän kuin purjelaivalla!

Mutta miksi purjealus ylipäätään kulutti polttoainetta?

Kulutus olisi voinut olla pienempikin, mutta tyynen ilman vuoksi välillä oli käynnistettävä moottorit. Tämän vuoksi sovimme, että kompensoimme matkamme aiheuttamat päästöt.

Kas kas, eikö uusiutuva energia toiminutkaan, vaikka fossiilienergian yhtälö ”tuntui purjeiden puhkuessa yksinkertaisesti hölmöltä”. Tyynemmällä kelillä kulutus olisi voinut olla paljon suurempikin, jolloin lentokone olisi vienyt voiton aivan ylivoimaisesti, nyt se pääsi vain tasoihin.

Lyhyessä käytännön keissistä syntyneestä blogikirjoituksesta nähdään hyvin ainakin kaksi asiaa.

Fossiilienergian kulutuksen vähentäminen ei ole helppoa. Se on esim. dieselinä veneen tankissa, tai kerosiinina lentokoneessa, monella tavalla aivan ylivoimainen energianlähde. Se toimii silloinkin, kun purjeet eivät puhku.

Toisekseen, matkan aikana paljastui todella konkreettisella tavalla, miksi tuulienergia ei yksinään voi kokonaan korvata muita, perinteisiä energianlähteitä. Kun ei tuule, vene ei kulje eikä mylly pyöri. Silloin matkanteko katkeaa, tai jos ei ole aikaa eikä mahdollisuutta odottaa tuulen heräämistä, on turvauduttava ”säätövoimaan”, joka veneen tapauksessa on dieselillä toimiva apumoottori.

Miten matkan Visbyhyn sitten olisi voinut tehdä aiheuttamatta lainkaan päästöjä? Sähköjunalla sinne ei pääse. Mikäli aikataulu olisi antanut myöten, olisi voinut odotella tuulen viriämistä. Jos sen sijaan perille on päästävä sovittuna aikana, on käytettävä tuulesta riippumatonta voimanlähdettä. Tuulisähköllä valmistettu nestemäinen polttoaine voisi toimia.

Jos olisi suhteita suurvaltoihin, voisi yrittää liftata vaikkapa ydinvoimalla toimivan risteilijän kyytiin. Se ei muuten tarvitse säätövoimaakaan.

Blogijuttu liittyy uutiseen otsikolla

Suomalaiskaupungeille riittää ilmasto-neuvotteluissa vain kunnianhimoisin tavoite

Uutisen kuvatekstissä sanotaan:

Turku, Vaasa, Espoo ja Helsinki näyttävät Sitran kanssa hiilineutraaliuden mallia matkustamalla purjelaivalla Pohjoismaiden sykähdyttävimpään politiikkatapahtumaan.

Näyttävä ele kieltämättä, mutta ei nyt malli tainnut olla ihan sitä mitä ajateltiin. Sanokaa nyt, että ”kunnianhimoisin tavoite” on jotain paljon parempaa kuin potkuriturbiinikoneen tasoa. Tarkemmin ajatellen, on aika karmeaa, että ilmastoneuvotteluiden kanssa tekemisissä olevat ihmiset eivät ymmärrä asioista sen vertaa, että tajuaisivat olla kirjoittamatta sellaista soopaa mitä tässä esimerkissä nähtiin.

Aurinkovoimalasimulaatio – sähkö halvimillaan 204 €/MWh

Energian varastoinnin kehityksen sanotaan ratkaiseva uusiutuvan (sähkö)energian ehkä merkittävimmän ongelman, tuotannon vaihtelevuuden. Teoriassa se ratkaiseekin. Ongelmana kuitenkin on tehtävään soveltuvan tekniikan puuttuminen. Hiljattain esitelty Tesla-akku on yksi yritys tällä saralla. Se on kotikäyttöön suunniteltu litium-ioni-akku, jota on jo ehditty luonnehtimaan ”vallankumoukseksi” uusiutuvan energian käytössä. Aikaisemmin tässä

Tesla-akkujen mahdollisuudet ja mahdottomuudet

tarkastelimme akkuja suhteutettuna mm. käytettävissä olevan litiumin määrään.

Nyt selvitetään, kuinka paljon akkukapasiteettia tarvitaan aurinkosähkön tehon tasaamiseksi. Otetaan malliksi uusi Suvilahden aurinkovoimala. Siitä on käytettävissä tuntitason tuotantotilasto, joka sopii tähän tarkasteluun mainiosti. Tilasto on ladattavissa voimalan kotisivulta.

Käytetään tarkastelujaksona huhti- ja toukokuuta. Näiden kahden kuukauden aikana voimala tuotti sähköä yhteensä 71553 kWh. Suurimman tuntituoton 259 kWh voimala saavutti 15.5. klo 14-15. Piemeään aikaan voimala ei luonnollisesti tuota mitään.

Kun tuotto 71533 kWh jaetaan tarkastelujakson tuntimäärällä 1464, saadaan voimalan keskitehoksi 48,8 kW. Kuinka suuren akuston voimala siis tarvitsisi, jos siitä haluttaisiin ottaa jatkuvasti 48,8 kW:n teho, vuorokauden jokaisena tuntina, kaksi kuukautta yhteen menoon. Sellaista sähköntuotantoa yhteiskunta tarvitsee. Mitä enemmän vaihtelevaa tuotantoa verkkoon lisätään, sen tärkeämmäksi tehon tasaaminen muodostuu. Tesla ilmoittaa akun hyötysuhteeksi on 92%, joten vähennetään tehoa vastaavasti, otetaan 45 kW tasaista tehoa voimalasta ulos.

Rakennetaan Excelillä, tai tässä tapauksessa LibreOffice Calcilla simulaatio, jossa kahden kuukauden jokaista tuntia tarkastellaan erikseen. Jokaisen tunnin sähköntuotanto tiedetään, samoin voimalasta verkkoon syötetty teho, joka on siis 45 kW. Ylijäämä tuotannosta ladataan akustoon, alijäämä korvataan purkamalla akustoa. Näin voidaan laskea akuston varaustila jokaisen tunnin lopussa. Tulosta käytetään seuraavan tunnin alkutilana. Akuston kapasiteetin yli menevä varaus leikataan pois.

Kaavioon piirretään akuston varaus, sekä havainnollisuuden vuoksi auringosta saatu teho, joka kerrotaan kymmenellä, jotta se skaalautuu kaavioon sopivasti. Määritellään ensimmäiseen simulaatioon 100 kpl Tesla-akkuja, yhteiskapasiteetiltaan 700 kWh. Simulaation alussa akustossa on täysi varaus. Tulos nähdään alla.

Kuva 1.

Kuva 1.

Punainen käyrä näyttää akuston varaustilan. Tarkastelujakson aikana on useita kohtia, joissa akusto tyhjenee kokonaan ja voimala lakkaa syöttämästä sähköä verkkoon. Lisätään akkujen määrä kahteen sataan.

Kuva2.

Kuva 2.

Akuston keskimääräinen varaustila kasvoi, mutta vähän yllättäen akusto tyhjenee edelleen melkein yhtä monta kertaa. Lisätään akkujen määrää neljään sataan.

Kuva 3.

Kuva 3.

Nyt voimala toimii 8.5. lähtien ilman yhtään katkosta, mutta ennen sitä niitä esiintyy edelleen useita. Syy löytyy katsomalla auringosta saatavaa tehoa, sinistä käyrää kuvassa. Huhtikuussa tehoa on Auringosta saatu selvästi vähemmän kuin toukokuussa. Osittain tähän vaikuttaa säätila, osittain päivän pituus. Lisätään akkukapasiteettia vielä kerran, asennetaan voimalaan tuhat Tesla-akkua, yhteensä 7000 kWh kapasiteettia.

Kuva 4.

Kuva 4.

Ei tästä tule mitään. Nyt nähdään selkeästi, että toukokuun 8. päivään asti akkuihin ei yksinkertaisesti saada riittävästi latausta kuin muutamana päivänä, muina päivinä varaustila laskee. Akkukapasiteetin lisääminen ei poista tätä ongelmaa. Kokeillaan vähentää voimalasta otettavaa tehoa. Otetaan tehoa vain 40 kW.

Kuva 5.

Kuva 5.

Nyt voimala toimii keskeytyksettä koko jakson yli. Akkuja on vara vähentääkin. Lyhyen iteroinnin jälkeen havaitaan, että pienin akkukapasiteetti, jolla voimala kykenee 40 kW:n jatkuvaan tehoon jakson aikana, on 614 kpl Tesla-akkua, eli 4298 kWh.

Kuva 6.

Kuva 6.

Jos tyydytään 30 kW:n tehoon, riittää 300 akkua, eli 2100 kWh.

Kuva 7.

Kuva 7.

Punaisesta käyrästä nähdään myös, milloin akusto on täynnä. Käyrä ei nouse akkukapasiteetin yläpuolelle. Mitä ylimääräiselle sähkölle tehdään? Se voidaan tietenkin syöttää verkkoon, jos siellä on kysyntää. Kun akusto on täynnä, kaikki auringosta saatava sähkö miinus haluttu jatkuva teho, on tätä ylimääräistä sähköä. Jos tehoa halutaan tasaisesti 30 kW, täydellä akulla voimala voi keskellä päivää antaakin 259-30=229 kW ylimääräistä tehoa. Jos ajatellaan, että kaikki sähkö tuotetaan vaihtelevalla tuotantomuodolla, on tuottoisana aikana tätä ylijäämää hyvin paljon tarjolla, eikä siitä voida syöttää verkkoon kuin pieni osa, jos sitäkään. Jos sen haluaa hyödyntää, täytyy ottaa käyttöön jotain uusia käyttökohteita, kuten synteettisen metaanin valmistus, tms.

Vastaavasti nollatunteja voi sallia yhtään, koska tuotannon hiipuessa kulutusta pienemmäksi, sähköverkko kaatuu. Nollatunteja varten tarvitaan korvaava tuotanto. Tällä hetkellä verkon varavoima on mitoitettu kestämään suurimman yksikön putoaminen verkosta, ja ehkä vähän päälle. Uusiutuvan energian kanssa ongelma on huomattavan paljon suurempi, koska yhden suurimman voimalan sijasta verkosta putoavat kaikki aurinkovoimalat suunnilleen samaan aikaan, eli varatehoa tarvittaisiin koko tuotantoa vastaava määrä.

Jos aurinkosähköön yhdistetään tuulisähkö, tuotannosta saadaan todennäköisesti tasaisempaa, mutta silloinkin varastointia tarvitaan niin paljon, että lyhyitäkään nollajaksoja ei pääse syntymään. Jos niitä syntyy, tarvitaan jälleen koko kulutusta vastaava määrä varatehoa.

Entä mitä Tesla-akkujen avulla tuotettu tasainen sähköteho maksaa? Tätä arviointia varten pitäisi tietää akkujen elinikä.

Toinen litium-akkuvalmistaja, Iron Edison, ilmoittaa akulleen eliniän näin:

Lithium Cycle Life vs DOD

Kuva 8. Iron Edison -litiumakun elinikä.

Tesla ei ilmoita akkujensa elinikää yhtä yksiselitteisesti. Tällä sivulla Tesla arvoi akun elinikää näin:

Tesla expects the Powerwall to last for approximately 15 years, ~5,000 cycles (but with the warranty being 10 years).

Tämän tarkempaa arviota en ole löytänyt, joten tulkitaan tämä niin, että akku kestää 5000 sadan prosentin lataus/purkusykliä, ja/tai 15 vuotta riippumatta syklien määrästä, koska akku kyllä vanhenee käyttämättömänäkin. Määritellään simulaatiossa 100%:n syklien määrä siten, että kaksi 50%, viisi 20% jne. sykliä vastaa yhtä 100% sykliä. Akun elinikä määritellään sen perusteella, kumpi tulee ensin täyteen, 5000 sykliä tai 15 vuotta. Sähkön hinta on tässä laskettuyksinkertaisesti jakamalla investointi arvioidun pitoajan tuotolla.

Aurinkopaneelien eliniäksi oletetaan 30 vuotta. Malli laskee meille sähkön hinnan. Kuvan 5 tilanteessa, jossa voimalasta otetaan 40 kW:n tehoa, sähkön hinnaksi muodostuu 366 €/Mwh. Akut kestävät täydet 15 vuotta, jona aikana 100%:n syklejä syntyy ainoastaan 646 kpl. Yllättävän vähän, mikä selittyy suurella akkukapasiteetilla. Noin vähäinen syklien määrä olisi todennäköisesti hoidettavissa laadukkailla lyijyakuillakin.

Kuvan 6 tilanteessa, 30 kW / 2100 kWh, akkuihin kohdistuu 933 sykliä. Sähkön hinnaksi muodostuu 277 €/Mwh.

Havaitaan siis, että vähentämällä tehoa, sähkön hinta putoaa. Tämä selittyy pienemmällä akkumäärällä. Suurin osa hinnasta tuleekin akuista, paneelien osuus on pienempi. Osa sähköstä kannattaa siis vaikka heittää haaskiin, ja sähkön hinta alenee siitä huolimatta.

Vähän yllättävä havainto. Nyt kiinnostaakin selvittää, millä teho/akkukombinaatiolla sähkön hinta on alimmillaan. Siispä lasketaan mallin avulla riittävän monta kombinaatiota, joilla voimalasta saadaan tasaista keskeytymätöntä tehoa koko tarkastelujakson ajan. Tulokset piirretään kaavioon. Punainen käyrä kuvaa paneelien osuutta sähkön hinnasta, sininen akkujen osuutta ja keltainen käyrä näiden summaa.

Kuva 9.

Kuva 9.

Havaitaan, että sähkön hinta on alimmillaan 204 €/Mwh, joka saavutetaan kombinaatiolla 16 kW / 340 kWh. Akkuja käytetään 2736 sykliä, paneelien tuottamasta sähköstä hyödynnetään vain 30 %.

Nyt kun osaamme rakentaa mahdollisimman halpaa perusvoimaa tuottavan aurinkovoimalan, korvataanpa Olkiluoto 3 auringolla. Suvilahden kokoisia voimaloita tarvitaan 90.000 kappaletta, maapinta-alaa tarvitaan 317 neliökilometriä. Kokonaisuus maksaisi yhteensä 65,5 miljardia euroa, jos maa ei maksaisi mitään.  Tesla Powerwall-akkuja tarvitaan 4.300.000 kpl , joiden yhteenlaskettu kapasiteetti on 30.600 MWh. Rakenteilla oleva Teslan akkutehdas Gigafactory pystyy valmistamaan viisi miljoonaa akkua vuodessa, joten tehtaan kymmenen kuukauden kapasiteetti tarvitaan rakentamaan aurinkovoimala, joka korvaa yhden OL3:n, ja tuottaa sähköä hintaa 204 €/Mwh. Melko kallista, eikä kovin nopeaakaan rakentamista.

Yksi Gigafactory ei kykenisi ylläpitämään kuin 17 kpl tällaista OL3-kokoista voimalaa, koska ensimmäiseen pitäisi akkuja alkaa uusimaan heti kun viimeinen on valmistunut.

Tämä simulaatio on tehty kahden valoisan kuukauden tilastojen perusteella. Jos pimeät talvikuukaudet otatetaan mukaan, tilanne näyttänee vielä toivottomammalta, ellei peräti mahdottomalta. Tähän aiheeseen palataan, jahka tilastoja saadaan pidemmältä ajalta. Sitä ennen tutkitaan Saksan aurinko- ja tuulisähkön mahdollista varastointia samanlaisella simulaatiolla.

Mallilla pääsee jokainen leikkimään lataamalla sen itselleen tästä. Tiedosto on Libre Office ods-tiedosto, mutta sen pitäisi toimia myös Excelissä. Sähköteho ja akkukapasiteetti syötetään Laskenta-välilehden soluihin C3 ja C4. Kaikkia muitakin soluja pääsee muuttamaan.

Taulukossa voi olla virheitä lukuisista tarkistuksista huolimatta. Olisi hyvä, että joku muukin tutkisi laskennan oikeellisuuden.

Greenpeace ei ymmärrä, mitä on bioenergia ja mistä sitä saadaan

Kuva 1. Biotaloustyöpaikka.

Hallitusohjelma alkaa hahmottua ja sitä kommentoidaan mediassa ahkerasti. Uutisvirrasta sattui silmiin Greenpeacen ristiriitainen kannanotto hallituksen energialinjauksiin otsikolla Sipilän hallitus tuhosi metsänsuojelun, energiapolitiikassa pilkottaa toivonkipinä Otsikko on hämmentävä, koska se sisältää sekä syyn että seurauksen, mutta ei näe niiden välistä yhteyttä.

On hienoa, että hallitus on lisäämässä uusiutuvaa energiaa.

En tiedä, mitä Greenpeace haluaa. Minä haluan kustannustehokasta ja mahdollisimman nopeaa päästöjen vähentämistä. Nopeudella tarkoitan lyhintä mahdollista aikaa, jossa päästöt voidaan pudottaa nollaan tai lähelle sitä. Tällä en nyt tarkoita lyhyellä aikavälillä aikaansaatavia toimia, jotka ovat vain ”askeleita oikeaan suuntaan”. On osattava nähdä koko reitti perille asti, koska muuten on vaarana ajautua umpikujaan. Nyt käynnistettävien toimien on oltava sellaisia, jotka voivat jäädä pysyviksi, ovat aidosti parannuksia vanhaan eivätkä muodostu esteiksi myöhemmin matkalla kohti nollapäästöjä. Jos päämääränä on päästä Kuuhun, ei kannata lähteä liikkeelle lentokoneella, joka kyllä vie oikeaan suuntaan, mutta ei  perille asti. Askeleita oikeaan suuntaan voidaan ottaa myös väärin, jolloin on ennen pitkää palattava taaksepäin. Havainnollistetaan asiaa kärjistäen: Rakennetaan nyt joku energiainfra x, jolla päästöön eroon fossiilisista, mutta leikkaa päästöistä vain 50 %. Kun se on tehty, ja pitää jatkaa kohti 100 % päästövähennystä, pitää vastarakennettu infra korvata kokonaan jollain infralla y, jolla tavoite saavutetaan. Infran x rakentamisen mielekkyys on syytä kyseenalaistaa. Järkevämpää olisi raketaa suoraan infra y, vaikka se edellyttäisi enemmän suunnittelua ja hitaampaa liikkeelle lähtemistä.

Kärkihanke hiilestä luopumiseksi ja uusiutuvan energian lisäämiseksi ei kuitenkaan onnistu tehottoman päästökaupan keinoin.

Tavoitteena uusiutuvien lisääminen on loogisesti virheellinen, koska se ei yksinään takaa hiilestä luopumista, saati päästöjen vähenemistä. Varoittavana esimerkkinä tästä jälleen kerran Saksa, joka on energiavallankumouksellaan sitonut itsensä hiileen hamaan tulevaisuuteen saakka, koska ydinvoimaa lukuun ottamatta tekniikkaa sen korvaamiseksi ei ole olemassa. Päästökauppa on EU:n yhteinen sopimus siitä, miten päästöjä vähennetään. Päästökauppa on kiintiöjärjestelmä, jossa päästöt on kiintiöity ja ne vähenevät suunnitelmien mukaisesti. Jos ne pienenevät enemmän kuin kiintiöt sallisivat, päästöoikeuksien hinta romahtaa, kuten nyt on käynyt. Se ei ole järjestelmän vika. Jos päästöjä vähennetään muilla ohjaustavoilla kuin päästökaupalla, päästöoikeuksien hinta pysyy jatkossakin mitättömänä, eli juuri nämä rinnakkaiset ohjaustoimet vesittävät päästökaupan. Politiikka voisi aivan hyvin jättää koko pästökauppasektorin sikseen ja keskittyä päästökauppasektorin ulkopuolisiin päästöihin, jotka muodotavat noin puolet kaikista päästöistä. Takaisin tiedotteeseen. Uusiutuvan energian lisäämistavoitteita kiitellään. Uusiutuvia ovat tuuli ja aurinko, mutta yksinään ne eivät voi olla se raketti, jolla päästään Kuuhun. Niitä voidaan käyttää, mutta lisäksi tarvitaan fossiilisia, biomassaa tai ydinvoimaa, tai niitä kaikkia. Jos uusiutuvia tavoitellaan, loogista on valita näistä biomassa ja hylätä muut. Jos päästöttömyyttä tavoitellaan, epäloogista on jättää ydinenergia käyttämättä. Ongelmana tässä on biomassa, jota pidetään täysin päästöttömänä, vaikka se ei sitä ole. Näin ollen hallitusohjelma sisältää ilmiselvän virheen sanoessaan:

Päästöttömän, uusiutuvan energian käyttöä lisätään kestävästi niin, että sen osuus 2020-luvulla nousee yli 50 prosenttiin, ja omavaraisuus yli 55 prosenttiin sisältäen mm. turpeen. Tämä perustuu erityisesti bioenergian ja muun päästöttömän uusiutuvan tarjonnan lisäämiseen.

Tiedotteessaan Greenpeace kritisoi, aivan aiheesta, metsien suojelun heikentämistä, ymmärtämättä kuitenkaan, että se on looginen seuraus uusiutuvan energian käytön lisäämisestä. Greenpeacella, kuten monella järjestölläkin, on tässä pattitilanne, koska metsiä ei voida suojella ja polttaa samanaikaisesti. On valittava jompi kumpi.

Kaikista fossiilisista polttoaineista luopuminen on aloitettava välittömästi.

Niin, jos pitää mielekkäänä lähteä välittömästi taittamaan kuumatkaa lentokoneella. Saksan päätön säntäily osoittaa ”välittömän luopumisen” riskit.

Suomi ei tarvitse energiantuotantoonsa turvetta, ja hallituksen on etunenässä näytettävä tietä kohti sataprosenttisesti uusiutuvalla energialla toimivaa Suomea.

Turpeen tilalle looginen valinta on puu. Puuta saadaan metsästä, jonka suojelemisesta GP on huolissaan. Aivan aiheellisesti onkin, mutta taaskin on valittava, ensin puun ja turpeen väliltä, sen jälkeen metsien polttamisen ja niiden suojelun väliltä. Jos näiden valintojen jälkeen ei jää mitään jäljelle, on palattava lähtöruutuun ja yritettävä päästöjen vähentämistä muilla keinoin, ilman puuta.

Jotta uusiutuva energia voi lunastaa lupauksensa uusista markkinoista ja työpaikoista, tarvitaan tiukat tavoitteet uusiutuvan energian lisäämiseksi ja saastuttavasta energiasta luopumiseksi. Hallituksen on myönnettävä, että fossiilisen energian aika on ohi”, sanoo Greenpeace Suomen maajohtaja Sini Harkki.

Fossiilisen aika ei ole ohi, ennen kuin se voidaan korvata jollakin toisella energialla. Työpaikkoja ei pitäisi sotkea tähän kuvioon ollenkaan.

On huolestuttavaa, että hallitus korostaa biotaloudessa puun käyttöä ja biopolttoaineita.

Mitä tuo lause oikeastaan tarkoittaa? Eihän biotaloutta voi olla olemassa ilman bioa, eli puuta ja biopolttoaineita. Mitä biotaloudessa pitäisi korostaa? Puun polttamisen lisääntyminen on huolestuttavaa, mutta se on väistämätön seuraus Greenpeacen peräänkuuluttamalle fossiilisista luopumiselle, mikäli se halutaan tehdä ilman ydinvoimaa. On myös jossain määrin harhaanjohtavaa sanoa, että fossiilisista pitää ”luopua”. Tupakasta voi luopua, tai karkista, mutta ruuasta ei. Jos yhdestä ruoka-aineesta luopuu, pitää jotain muuta lisätä. Fossiiliset pitää korvata jollain, eikä Greenpeacella nyt näytä olla harmainta hajaukaan siitä, mitä se käytännössä tarkoittaa, tai mitä sen pitäisi tarkoittaa, jos metsien suojelua samanaikaisesti halutaan lisätä, ja ydinvoima kieltää.

Ei ole mahdollista lisätä puun käyttöä 15 miljoonalla kuutiometrillä ja samalla turvata luonnonsuojelun taso, ellei metsänsuojelun rahoitusta lisätä huomattavasti.

Ei ole ei. Saman voi sanoa toisin sanoin niin, että fossiilisista polttoaineista ei ole mahdollista luopua lisäämättä samalla puun käyttöä 15 miljoonalla kuutiometrillä, ja vielä paljon enemmällä, mikäli fossiilisista halutaan luopua kokonaan. 15 miljoonaa kuutiometriä ei riitä kuin alkuun. Pelkkä liikenne Suomessa kuluttaa puolet metsien kasvun energiamäärästä.

Biotaloushankkeiden myötä rajusti lisääntyvät metsien hakkuut ovat todellinen uhka luonnolle ja maisemille.

Niin ovat. Biotaloushankkeista pitäisi luopua, mikäli metsien suojelua halutaan parantaa. Molempia ei voi saada, pitää valita. Mikä sitten Greenpeacen mukaan olisi hyväksyttävä biomassan lisäys, sitä ei tiedotteessa sanota. Se sanotaan kuitenkin julkaisussa energia [vallan]kumous SUOMEN KESTÄVÄN ENERGIAN NÄKYMÄT Suoraan siinäkään ei sanota, kuinka monta miljoonaa kuutiometriä biomassaa voisi lisätä, mutta tuloksissa, sivulla, 49, Suomi: Energiavallankumousmalli A, taulukko 10.11, näyttää lisäyksen.

Kuva 2. Greenpeace Energiavallankumousmalli A, pirimäärienergian kulutus

Kuva 2. Greenpeace Energiavallankumousmalli A, pirimäärienergian kulutus

Lisäystä vuodesta 2015 vuoteen 2030 on 69 PJ/a. Terawattitunneiksi muutettuna se on 19 Twh vuodessa, mikä puuksi muutettuna vastaa n. 10 miljoonaa kiintokuutiometriä. Onhan se tietenkin vähemmän kuin 15 miljoonaa… Merkillepantavaa taulukossa on myös se, että siinä hiilen käyttö jatkuu vielä vuonna 2050. Että sellaista luopumista. Saksa on uusiutuvien lisäämisellä ja ydinvoimasta luopumisella lukkiutunut hiilen käyttöön. Onko mahdollista, että Suomi lukkiutuisi nykyistä suurempaan metsäenergian käyttöön? Merkit tästä ovat ainakin olemassa. Eilinen uutinen Helsingin Sanomissa: Monia mainintoja hallitusohjelmassa – biotalous voi olla melkein mitä tahansa

Tuleva pääministeri Juha Sipilä (kesk) ja muut keskustalaiset uskovat, että biotalouteen voi syntyä 100 000 uutta työpaikkaa vuoteen 2025 mennessä. Sipilä on visioinut jopa 200 000 uudesta työpaikasta.

Työpaikkoja on käytetty uusiutuvan energian keppihevosena ennenkin. Sama HS:n artikkeli kuitenkin toteaa:

Kukaan ei ole kertonut, mistä nämä 100 000 tai 200 000 ihmistä värvätään biomassoja korjaamaan. Vaikka työttömyys riivaa Itä- ja Pohjois-Suomea, hakkuukoneiden ja kuormatraktoreiden kuljettajista on jo nyt pulaa.

Oletetaan, että ne ihmiset löytyvät jostain. Ihmiset, jotka ovat valmiita opiskelemaan uuden ammatin, ja jotka ovat valmiita tekemään työtä usein kaukanakin kotoa, koska metsäpalstathan sijaitsevat eri puolella Suomea, eikä samalla alueella olla kovin kauan aikaa kerrallaan töissä. Seuraava pullonkaula on konekanta. Nykyinen metsäkonekanta ei riitä alkuunkaan tämän tavoitteen saavuttamiseksi. Eikä kuljetuskalusto. Oletetaan, että ne hankitaan. (Onko kukaan selvittänyt, kuinka kauan tarvittavan konekannan hankkimiseen menee ja mitä se maksaa?) Jos sitten syntyy 200 000 ihmisen joukko, jonka elinkeinona on biotalous, eli metsien kaataminen. Heillä on yhdistysten kautta paljon valtaa työmarkkinoilla. Jos sitten tulevaisuudessa myönnetään se, että metsäenergia on ilmaston ja luonnon monimuotoisuuden kannalta haitallista, ja siitä halutaan ”luopua”, tämä 200 000 ihmisen joukko tietenkin taistelee oman toimeentulonsa puolesta, eikä alan alas ajaminen ole mikään läpihuutojuttu. Näin voi tapahtua lukkiutuminen biotalouteen. Sama ilmiö on yksi merkittävä hidaste myös fossiilisista luopumisessa. Liian monen ihmisen toimeentulo on alasta riippuvainen.

Teollisuuden laskelmien mukaan Itä-Suomessa kaikki koulusta valmistuvat ikäluokat pitäisi kouluttaa metsätöihin, jos biotavoitteet halutaan saavuttaa.

Niinpä. Metsätyöt ovat myös pääosin ns. matalan koulutustason työpaikkoja, joille on vaikea saada tekijöitä jo muutenkin, ja joiden suosiminen ei oikein tunnu nykymaailmassa mielekkäältä. Ehkäpä ”tehdä Nokiat” jatkossa tarkoittaakin siirtymistä matkapuhelimista takaisin vessapaperin valmistamiseen.

Edit: Sattumoisin samaan aikaan ja samasta asiasta on kirjoittanut myös Pssiivi Identiteetti otsikolla

Kaksilla rattailla ajamista

Jani on laskenut GP:n biomassalisäyksen eri vuodesta ja siten vähän isommaksi, asia josta mietin itsekin, kumpaa vuotta pitäisi käyttää. Päädyin GP:n kannalta armollisempaan vuoteen.

Kansan Uutiset puhuu palturia

Osoituksena taas siitä, miten vaikeita energia-asiat ovat, esimerkki viime maanantain Kansan Uutisten verkkolehdestä.

Costa Rica pärjää lähes kokonaan uusiutuvalla energialla

Artikkelista saa sen käsityksen, että Costa Rica pärjää kokonaan uusiutuvalla energialla. Niinhän ostikikokin lähes suoraan sanoo. Teksti kertoo vielä erikseen:

Hiili ja öljy ovat Costa Rican energiapaletissa yhä varavoiman lähteitä, mutta kuluvan vuoden 75 ensimmäisen päivän aikana niihin ei jouduttu turvautumaan kertaakaan, iloitsee ICE:n edustaja Javier Orozco.

Asia on siis kunnossa? Costa Rica on siirtynyt kokonaan uusiutuvaan energiaan, eikä tarvitse fossiilisia enää yhtään? Väärin. IEA näyttää totuuden.

Costa Rica tuottaa kyllä suurimman osan sähköstään vesivoimalla, loput tuulivoimalla ja biomassalla.

Kuva 1. Costa Rican sähköntuotanto.

Kuva 1. Costa Rican sähköntuotanto.

Suomalainen media sekoittaa jatkuvasti termistöä. Englanninkielen sana power tarkoittaa sähköenergiaa, mutta se käännetään usein väärin – energia. Energia on englanniksi energy, jonka kyllä englanninkielinenkin media toisinaan sekoittaa sanaan power, ja niin ovat käsitteet jo sekaisin sielläkin. Kansan Uutisten juttu voisi olla hätäinen käännös englanninkielisestä mediasta, koska saman asian kanssa on sekoiltu sielläkin:

Costa Rica went 100% renewable — then saw energy prices fall

Costa Rica is now running completely on renewable energy

Costa Rica goes 75 days powering itself using only renewable energy

Costa Rica Uses Only Renewable Energy for the First 75 Days of 2015 in a Cost-Cutting Initiative

Energia ja sähkö menevät railakkaasti sekaisin. IEA:n tilasto Costa Rican primäärienergian lähteistä kertoo karun totuuden.

Kuva 2. Costa Rican  primäärienergia.

Kuva 2. Costa Rican primäärienergia.

Noin puolet Costa Rican käyttämästä energiasta on peräisin öljystä. Kyseessä lienee pääosin liikenteen käyttämä energia, koska lämmitystä maassa ei juuri tarvita, eikä teollisuuttakaan liiemmin ole.

Melkoinen ristiriita siis uutisen ja todellisuuden välillä. Ihmiset muodostavat käsityksensä todellisuudesta paljolti median välityksellä, joten tällaiset uutiset johtavat vääriin käsityksiin ja usein aiheettomaan optimismiin. Toki 100 % uusiutuva sähkökin on positiivinen saavutus, olkoonkin, että Costa Rican kulutus on pieni, noin 15 % Suomen kulutuksesta, ja vesivoiman osuus on aina ollutkin suuri, kuten kuvasta 1. voimme nähdä.

Medialla ei ole ammattitaitoa kirjoittaa energia-asioista. Ilmatieteenlaitos on järjestänyt koulutusta toimittajille, jotta he ymmärtäisivät ilmastouutisia ja osaisivat kirjoittaa niistä oikein. Vastaava koulutus energiasta olisi enemmän kuin tarpeen.

The Guradian osaa paremmin. Otsikon

The truth behind Costa Rica’s renewable energy

alla sanotaan näin:

Even if Costa Rica were able to sustain 100% clean electricity production, the country still relies on petroleum for transportation, and emissions from this sector are the largest hurdle the country faces in reaching its carbon neutrality goal.

The fact that even a country like Costa Rica, which has made major investments to produce clean energy, still struggles with these obstacles, shows just how difficult it would be for larger, more industrialised nations to follow in its footsteps.

Juuri näin. Todelliset koitoksen Costa Ricalla ovat vasta edessäpäin. Korkeamman elintason maissa haasteet ovat vastaavasti suurempia.