Miten saada maailman hiilidioksidipäästöt kuriin?

Maailmalla vasta keskustellaan siitä, miten sitovista päästövähennyksistä päästäisiin sopimukseen. Kun sopimus aikanaan saadaan tehtyä, alkaa varsinainen työ. Tarvittavista toimenpiteistä on keskusteltu vasta vähän, ja niiden mittasuhteet voivat tulla monelle yllätyksenä.

Ilmastokriisin lisäksi olemme joutumassa energiakriisiin. Maailman energian kulutus kasvaa koko ajan. Kansainvälinen energiajärjestön ennusteen mukaan se kasvaa vuoden 2007 lukemista 40 % vuoteen 2030 mennessä. Sähkön kulutus kasvaa samassa ajassa peräti 76 %, eikä kasvu pysähdy vuoteen 2030 vaan jatkuu siitäkin eteenpäin. Sähkönkulutuksen kasvu on helppo ymmärtää kun muistetaan, että yli kaksi miljardia ihmistä elää toistaiseksi kokonaan sähköverkon ulkopuolella. Kehitys kulkee vääjäämättä kohti koko maailman sähköistystä, eikä sitä kehitystä voi pysäyttää.

Samalla kun kulutus kasvaa, päästöjä olisi kyettävä vähentämään. Ns. ”kiilaperiaate” näyttää havainnollisella tavalla, mitä kaikkea päästöjen vähentämiseksi tarvitaan. Alla olevassa kuvassa nähdään toteutuneet, sekä IEA:n perusskenaarion mukaiset globaalit hiilidioksidipäästöt tulevaisuudessa, kuvassa oranssilla viivalla. Kasvun osuus, kuvassa vihreällä, on jaettu kahdeksaan kiilaan, joiden avulla päästöjen kasvu saadaan pysähtymään tämän päivän tasolle vuoteen 2050 mennessä.

Jokainen yksittäinen kiila vastaa:

  • 500 kpl Olkiluoto 3:n kokoista ydinvoimalaitosta
  • Kymmenen kertaa Suomen pinta-alan kokoista biopolttoaineviljelmää
  • Miljoona kappaletta 2 MW:n tuulivoimalaitosta
  • Autoilun puolittamista, tai päästöjen puolittamista kaikista maailman autoista
  • Maailman hiilivoimaloiden hyötysuhteen kaksinkertaistamista
  • Hiilidioksidin talteenottoa (CCS) 1500 Meri-Porin kokoisessa hiilivoimalassa

Päästöjen kasvun pysäyttäminen ei vielä riitä. Hiilidioksidipitoisuuden rajoittaminen 450 ppm:n ja länpenemisen rajoittaminen kahteen asteeseen vaatii kuusi lisäkiilaa, kuvassa punaisella. Näissä lisäkiiloissa on jo mukana runsaasti energiankäytön tehostamista, eli käytön vähentämistä, tai säästöä, miten vain asia halutaan ilmaista.

IEA esittää yksityiskohtaisemman skenaarion samalla periaatteella.

Skenaarion kasvuennusteessa oletetaan maailman bruttokansantuotteen vuosittaiseksi kasvuksi 3,3 %, jolloin se olisi vuonna 2050 nelinkertainen vuoden 2005 tasoon verrattuna. Skenaarion todetaan olevan teknologiatarkastelu päästövähennyksen toteuttamiseksi, ei ilmastopolitiikan keinojen tarkastelu.

Skenaario jakautuu kahteen tavoitteeseen. Ensimmäisessä ACT-skenaariossa päästöjen kasvu vakiinnutetaan vuonna 2050 vuoden 2005 tasolle. BLUE-skenaariossa päästöjä vähennetään 50 % vuoteen 2050 mennessä. ACT-skenaarion todetaan edellyttävän huomattavasti nykyisestä poikkeavaa energiajärjestelmää, kun BLUE edellyttää täysin erilaista energiajärjestelmää.

BLUE-skenaariossa päästöjä vähennetään nykyisestä noin 30 miljardista tonnista 14 miljardiin tonniin vuoteen 2050 mennessä, tavoitteena ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden rajoittaminen 450 ppm:n. Perusuralla, ilman mitään toimenpiteitä, päästöt kasvaisivat samassa ajassa 62 miljardiin tonniin, yli kaksinkertaisiksi nykyisestä.

Yllä esitetyn kaltainen ”kiila-periaate” näyttää IEA:n skenaariossa tältä:

Vähenemä jakautuu tässä esityksessä seuraavasti:

  • Teollisuuden CCS – 9 %
  • Sähköntuotannon CCS – 10 %
  • Ydinvoima – 6 %
  • Uusiutuvat – 21 %
  • Sähköntuotannon hyötysuhteen korotukset ja polttoaineen vaihdot 7 %
  • Polttoaineen vaihdot 11 %
  • Sähkön käytön tehokkuuden parantaminen 12 %
  • Polttoaineiden käytön tehokkuuden parantaminen 24 %

Seuraavassa kuvassa päästövähenemät on jaettu toimialojen mukaan.

  • Sähköntuotanto – 38 %
  • Teollisuus – 19 %
  • Rakennukset – 17 %
  • Liikenne – 26 %

Tarkastellaan lähemmin näistä suurinta, sähköntuotantoa. BLUE-skenaariossa sen vähentämisosuudeksi 38 % osuudella tulee 18 gigatonnia, joka jakautuu seuraavasti.

  • Hiilidioksidin talteenotto (CCS) – 26 %
  • Tuulivoima – 12 %
  • Aurinko (aurinkopaneelit) – 7 %
  • Aurinko (termiset aurinkovoimalat) – 7 %
  • Ydinvoima – 15 %
  • IGCC-hiilivoima – 4 %
  • IGCC-biovoima ja muu biovoima – 8 %
  • Ultrasuperkriittiset hiilivoimalat – 4 %
  • Polttoaineen vaihto hiilestä maakaasuun – 10 %
  • Vesivoima – 2 %
  • Geoterminen energia – 3 %

Suunnitelma ajoittuu vuosille 2010-2050. Toteutus edellyttää uuden tuotantokapasiteetin rakentamista, jonka määrä ilmenee seuraavasta kuvasta.

Joka vuosi täytyy rakentaa:

  • 30-35 kpl CCS-laitosta 500 MW:n hiilivoimalaan
  • 1-20 kpl CCS-laitosta 500 MW:n maakaasuvoimalaan
  • 24-32 kpl 1000 MW:n ydinvoimalaa
  • 1/5 kanadan vesivoimakapasiteetista (=15 000 MW)
  • 30-100 kpl 50 MW:n biovoimalaa
  • 2900-14000 kpl 4 MW:n tuulivoimalaa
  • 50-130 kpl 100 MW:n geotermistä voimalaa
  • 115-215 miljoonaa neliömetriä aurinkopaneeleita
  • 45-80 kpl 250 MW:n termistä aurinkovoimalaa

Alemmat luvut ilmaisevat ACT-, ja ylemmät BLUE-skenaarion tarvetta.

Kuvassa olevat siniset janat kuvaavat ACT-skenaariota, turkoosit BLUE-skenaariota. Punaiset janat osoittavat tällä hetkellä vuosittain rakennettavaa kapasiteettia. Ydinvoiman kohdalla vihreä jana kuvaa toistaiseksi nopeinta ydinvoiman rakentamisvauhtia.

Lukuja voidaan havainnollistaa laskemalla, mitä ne ovat päivätasolla. Joka päivä, (365 päivää vuodessa) täytyy rakentaa 240 MW (ACT) tai 500 MW (BLUE) uutta päästötöntä kapasiteettia. Suhteutettuna Olkiluoto-3:n sähkötehoon, täytyisi vuosina 2010-2050 rakentaa ACT-skenaariossa yksi Olkiluoto-3 joka viikko ja BLUE-skenaariossa yksi joka kolmas päivä.

Eri sähköntuotantomuodot jakautuvat eri skenaarioissa seuraavan kuvan mukaisesti.

Tässä on käsitelty tarkemmin yksinomaan sähköntuotantoa. 62 % vähennyksistä tulisi tapahtua teollisuudessa, rakennusten energiankäytössä sekä liikenteessä. Näistä raportissa mainitaan

  • Rakennusten energiatehokkuus
  • Lämpöpumput
  • Aurinkolämpö rakennuksiin ja veden lämmitykseen
  • Liikenteen energiatehokkuus
  • Sähköautot
  • Polttokennoautot
  • Teollisuuden CCS
  • Teollisuuden moottorijärjestelmät

Kaikkien raportissa esitettyjen muutosten kustannuksiksi arvioidaan

ACT – 17 biljoonaa dollaria yli perusuran (0,4 % maailman bruttokansantuotteesta)

BLUE – 45 biljoonaa dollaria yli perusuran (1,1 % maailman bruttokansantuotteesta)

Biljoona on tuhat miljardia, miljoona miljoonaa, ykkönen ja kaksitoista nollaa. Suhteutettuna maailman bruttokansantuotteeseen summa näyttää pieneltä, mutta silti raportissa todetaan, etteivät nykyiset rahoitusmekanismit yllä lähellekään BLUE-skenaarion vaatimuksia.

Energiankulutuksen kasvun ja nykyisen tuotantokoneiston vanhenemisen takia uutta infrastruktuuria tarvitaan joka tapauksessa. Perusuralla kasvu tapahtuisi lähes yksinomaan fossiilisten polttoaineiden, pääasiassa hiilen varassa.

Tarkempia tietoja lähteenä käytetystä IEA:n julkaisusta

Energy Technology Perspectives 2008, Scenarios and Strategies to 2050.

Kyseessä on eräänlainen tiekartta, hahmotelma siitä, miten energiasektorin päästövähenemän voisi teknisesti toteuttaa. Tulevaisuus voi olla erilainen, mutta koska mitään uutta mullistavaa energian tuotantotapaa ei ole kymmeniin vuosiin (=ydinvoiman jälkeen) keksitty, voi olettaa, ettei sellaisesta ole tulevaisuudessakaan odotettavissa. Tiekartan voidaan näin ollen olettaa sisältävän kaikki ne elementit, mitä nyt ja ennen vuotta 2050 on käytettävissä. Niiden osuudet voivat vaihdella.

Huomionarvoista on, että fuusiovoima puuttuu valikoimasta kokonaan. Se toteutuu jossain muodossa joskus, mutta tähän kriisiin siitä ei ole apua. Sen sijaan neljännen sukupolven fissiovoima ja sarjatuotantona valmistettavat pienet modulaariset ydinvoimalat voisivat lisätä ydinvoiman potentiaalia merkittävästi nykyisestä 15 %:sta, mikä sekin jo edellyttää ydinvoiman tuotannon nelinkertaistamista nykyisestä.

Perehtymällä huolella tässä esitettyihin numeroihin ja lähteenä käytettyyn julkaisuun, mahdollisuuksien mukaan vähän myös tarvittaviin teknologioihin, ja ennen kaikkea tarvittaviin massiivisiin investointeihin koko energiantuotannon saralla, saa varsin hyvät perustiedot arkipäivän energiakeskustelun ja –politiikan seuraamiseksi.

Tämän arkittelin myötä toivotan lukijoille hyvää kesää, ja kansanedustajille suhteellisuudentajua ensi torstaille. Blogi jää kesätauolle.

One thought on “Miten saada maailman hiilidioksidipäästöt kuriin?

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s