Mitä kun ei tuule?

Tämä on vastaus Oras Tynkkysen blogille ”Mitä kun ei tuule?

Tynkkyseltä kysytään usein hänen puhuessa energiasta: ”mitä tehdään silloin, kun ei tuule?

Tynkkynen vastaa:

Tuuli- ja aurinkovoimankin vaihtelu on pienempi pulma kuin äkkiseltään saattaisi luulla. Tuulta ja paistetta osataan ennakoida nykyään varsin hyvin, joten vaihteluihin pystytään varautumaan.

Ennen kuin jatketaan, pohditaan hetki, mitä kysyjä on tässä ajatellut. Onko hän

  1. ollut huolissaan sähkön riittävyydestä silloin, kun uusiutuvat eivät tuota
  2. ihmetteleekö hän miten vaihtelevatuottoisella uusiutuvalla voidaan korvata kaikki fossiiliset energiamuodot

Vaihtoehdot 1 ja 2 voidaan muotoilla toisin:

  1. miten maksimoidaan uusiutuvan energian osuus
  2. miten fossiilienergiasta päästään eroon

Tynkkysen blogia ovat jo monet ehtineet kommentoimaan mm. täällä, mutta tehdään nyt vielä yksi arvio. Näistä tulee helposti liian pitkiä, koska yhteen lyhyeenkin tekstiin mahtuu paljon käsitteitä ja väitteitä, joiden perusteellinen avaaminen vaatii pitkän vastineen. Aikaakin perusteellisuuteen menee mutta hektisessä nettikeskustelussa pitäisi reagoida nopeasti, mielellän heti. Kirjoitan kuitenkin mieluummin kattavasti ja sellaisia artikkeleita, jotka kestävät aikaa.

Bioenergialla voidaan periaatteessa tuottaa sähköä silloin, kun halutaan.

Voidaan periaatteessa, voidaanko käytännössä? Me tiedämme kokemuksesta, että Suomessakin tuulivoiman teho painuu toisinaan pariin prosenttiin kapasiteetista. Alla on pysyvyyskäyrä Suomen tuulivoiman tehosta viimeisen vuoden ajalta, eli elokuun 2016 lopusta elokuun 2017 loppuun.

Kuva 1. Suomen tuulisähkön pysyvyyskäyrä.

Kuvasta (aukeaa isompana klikkaamalla) nähdään esim. että tuulivoiman teho on alle 10% (140 MW, keltainen apuviiva) asennetusta tehosta kaikkiaan 1746 tuntia eli kuukautta vuodessa. Äärimmäinen tilanne, alle 2% (28 MW, valkoinen apuviiva) ilmenee 147 tuntia, kuusi vuorokautta vuodessa. Se ei ole paljon, mutta myös näinä aikoina sähköverkkoon tarvitaan kysyntää vastaava teho, joka voi talvisin olla lähellä 15000 MW. Tavalla tai toisella verkon on kyettävä sopeutumaan tuulivoiman vaihteluun, joka on alle kahdesta prosentista lähes sataan prosenttiin asennetusta tehosta.

Huomataan siis, että koko tuulivoiman teho on voitava tuottaa jotenkin toisin silloin kun ei tuule. Periaatteessa se voidaan tehdä bioenergialla, mutta pitääkö meidän rakentaa kokonaan uusi biovoimalaitoskanta tuulettomia aikoja varten? Sellaista kapasiteettia ei ennestään ole olemassa.

Viime vuonna Suomessa tuotettiin sähköstä tuulella 3,8 prosenttia. Samaan aikaan naapurissa Ruotsissa osuus oli 11,4, Romaniassa 12,5, Portugalissa 24,7 ja Tanskassa jo 36,8 prosenttia. Jos siis kymmenkertaistaisimme tuulisähkön osuuden, pääsisimme aikanaan suunnilleen samalle tasolle, jonka kanssa Tanska pärjää jo nykyään.

Tynkkysen mainitsema 3,8 % on Suomen keskitehosta n. 350 MW (punainen apuviiva), mikä asettuu pysyvyyskäyrän keskivaiheille. Se on tuulen keskimääräinen teho.

Mutta verrataan siis Suomea Tanskaan. Tanskassa sähköä tuotetaan tuulivoiman lisäksi hiilellä ja maakaasulla. Otetaan Tanskan tilastosta tuuli- ja fossiilisähkön teho vuodelta 2016 ja piirretään niistä pistekaavio, jossa vaaka-akselilla on fossiiliteho ja pystyakselilla tuuliteho. Mikäli Tanska pystyisi vähentämään fossiilituotantoa tuulen avulla, sen pitäisi näkyä tässä kaaviossa.

Kuva 2. Tanskan tuuli- ja fossiilisähkö, pistekaavio.

Pistejoukosta nähdään, että fossiilisähkön huipputeho on tuulisella säällä on pienempi kuin tuulettomalla, mutta korrelaatio muuten on vähäinen ja pistejoukko on satunnainen.

Piirretään toinen kaavio, jossa verrataan tuulivoiman tehoa sähkön vientiin ja tuontiin Tanskan rajojen yli.

Kuva 3. Tanskan tuulisähkö ja tuonti/vienti, pistekaavio.

Tässä on selvä korrelaatio. Kun tuulisähköä tuotetaan 4000 MW Tanska vie sähköä 2000 MW. Vastaavasti kun ei tuule yhtään, tanska tuo sähköä 2000 MW. Hajontaa on tässäkin kuvassa, mutta viennin ja tuonnin vaihteluväli on jokseenkin sama kuin tuulisähkön maksimiteho, joten Tanska siis hoitaa tuotannon tasaamisen lähes kokonaan tuonnin ja viennin avulla.

Voidaan todeta, että ”Tanska pärjää” tuulivoiman kanssa naapureidensa Saksan, Ruotsin ja Norjan avulla. Tanskan sähkönkulutus on pieni verrattuna naapurimaihin ja siksi Tanska voi tehdä näin. Lienee itsestään selvää, että kaikki maat eivät voi toimia samalla tavalla.

Suomessa kymmenkertainen tuulisähkön määrä tarkoittaisi 15000 MW huipputehoa. Suhteutettuna Tanskan käytäntöön siitä vietäisiin ulos 7500 MW. Tuulettomina aikoina tuotaisiin 7500 MW. Meillä ei ole noin paljon siirtolinjoja muihin maihin. Lisäksi, kun meillä tuulee, tuulee todennäköisesti Ruotsissakin, joten mahtuuko ylimäärä sinnekään? Vastaavasti kun meillä ei tuule, Ruotsissakaan ei välttämättä tuule, joten onko sieltä saatavissa se 7500 MW?

Ensinnäkin tuulivoimaloita kannattaa rakentaa eri puolille maata – ja vähän merellekin. Näin koko maan tasolla saadaan varmemmin tuotettua sähköä, vaikka jossain olisikin hetkellisesti tuuletonta.

Toiseksi laaja sähkömarkkina ja hyvät siirtoyhteydet auttavat ratkaisevasti. Jos Suomessa tuulee jollain hetkellä vähemmän, ehkä Ruotsissa tuulee vastaavasti enemmän. Jos Suomessa paukkupakkaset nostavat kulutuksen tappiinsa, ehkä Baltian puolella sattuu olemaan lauhempaa.

Kartassa nähdään nykyiset ja suunnitellut tuulivoimalat Suomessa.

Kuva 4. Suomen tuulivoimalat kartalla, 2014.

Voimalat on jo nyt hajautettu melko hyvin, joten tehon vaihtelu on se mikä jo alussa todettiin. Tässä vielä Suomen tuulisähkön tuotanto yhden kuukauden ajalta.

Kuva 5. Tuulivoiman tuotanto Suomessa, elokuu 2017.

Onko Pohjoismaiden alueelle hajauttaminen riittävä ratkaisu? Piirretään kaavioon tuulivoiman suhteelliset tehot Tanskasta, Norjasta, Ruotsista, Virosta ja Suomesta.

Kuva 6. Tuulivoiman vaihtelu pohjoismaissa, elokuu 2017.

Suhteellinen teho saadaan jakamalla hetkittäinen teho asennetulla teholla. Näin voidaan paremmin verrata tuuliolosuhteita sellaisten maiden välillä, jossa tuulivoiman asennettu teho on hyvin erisuuruinen. Kuvassa 6 on käytetty liukuvaa 12 tunnin keskiarvoa, koska muuten käyristä tulee liian syheröisiä eikä kuvasta saa mitään selvää. Kuvien 5 ja 6 ajanjakso on sama, elokuu 2017.

Alueen laajentaminen toki vähentää vaihtelua, mutta se on silti edelleen 6..58 %. Jos otetaan alueeksi koko Eurooppa, vaihtelu näyttää tältä.

Kuva 7. Tuulivoiman vaihtelu Euroopassa, elo- syyskuu 217.

Kuvassa 7 tuulivoima on hajautettu koko Euroopan alueelle. Silti tehon vaihtelu on suurta. Käytännössä näin laajalle alueelle hajauttaminen vaatisi nykyiseen verrattuna moninkertaisen määrän siirtoyhteyksiä.

Yksi maa on syytä nostaa erikseen esiin: Irlanti. Saarella tuotetaan sähköstä tuulella jo 27 prosenttia, vaikka siirtoyhteydet muualle ovat olleet vaatimattomia eikä maalla ole merkittäviä määriä vesivoimaa. Jos Irlanti on selvinnyt tuulen vaihtelusta näissä oloissa, eiköhän se onnistu myös Suomelta tulevaisuudessa.

Verrataan siis Suomea Irlantiin. Irlannin sähköntuotantoa pääsee tarkastelemaan tällä sivustolla. Otetaan sieltä kuva, jossa on sähkön kulutus ja tuulisähkön tuotanto viimeisen 30 vuorokauden ajalta.

Kuva 8. Irlannin sähkönkulutus ja tuulivoiman tuotanto, elo- syyskuu 2017.

Nähdään, että kulutuksen vuorokausivaihtelu on 2500…5000 MW. Tuulivoiman teho on kuukauden aikana vaihdellut nollasta 2500 megawattiin. Tästä kuvasta ei nähdä, miten Irlanti on samana ajanjaksona ”selvinnyt tuulen vaihtelusta”, mutta se voidaan päätellä seuraavasta kuvasta.

Kuva 9. Irlannin sähköntuotannon primäärienergianlähteet, elo- syysku 2017.

Tuulen osuus on siis ollut 19 %, hiilen 10 % ja maakaasun 67 %. Toisin sanoen, Irlanti selviää tuulen vaihtelusta polttamalla fossiilisia polttoaineita sen mukaan, kuinka paljon sähköä tuulen lisäksi tarvitaan. Tätäkö Tynkkynen pitää tavoittelemisen arvoisena asiana? Koska tuulisähkö Irlannissa toisinaan käy lähes nollassa, Irlanti tulee säilymään riippuvaisena fossiilisähköstä, rakensipa se tuulivoimaa miten paljon tahansa. Fossiilituotantoa pitää olla käytettävissä koko kulutuksen huipputehoa vastaava määrä, koska toisinaan tuulen teho painuu lähelle nollaa.

Kun tämän tästä nähdään uutisia siitä, miten tuulivoima on halvinta sähköä, niissä on aina tarkasteltu pelkästään tuulisähkön tuotantokustannuksia. Kuten Irlannin esimerkki osoittaa, tuotantokustannus on vasta puolet koko tarinasta. Irlanti joutuu ylläpitämään tuulivoiman vaihtelun vuoksi myös täyden tehon fossiilikapasiteettia. Jos tämä säätövoimateho lasketaan mukaan tuulivoiman kustannuksiin, se ei enää ole halpaa, eikä ilmastoneutraaliakaan.

Sama dilemma pätee yhtä lailla aurinkosähköön. Vaikka aurinkosähkö olisi ilmaista, tulee kustannuksia kaikista niistä järjestelyistä, joilla varmistetaan sähkön saanti aurinkosähkön tuotannonvaihtelusta huolimatta.

Ilmiö on hyvin nähtävissä myös ja etenkin Saksassa. Alla olevasta kuvasta nähdään eri sähköntuotantomuotojen asennettu teho Saksassa.

Kuva 10. Saksan sähköntuotantokapasiteetti, 2002-2017.

Huomataan, että 15 vuotta sitten maassa ollut tuuli+aurinkovoimakapasiteettia juuri ollenkaan. Nyt sitä on yhtä paljon kuin fossiilikapasiteettia. Fossiili+ydinvoimakapasiteettia on kuitenkin täsmälleen sama määrä kuin 15 vuotta sitten. Tämä johtuu siitä, että tuuli+aurinkovoima eivät kykene korvaamaan perinteisiä tuotantomuotoja, ainoastaan vähentämään niiden käyttötarvetta jonkin verran. Voidaan sanoa, että uusiutuvat tuottavat energiaa mutta eivät tehoa. Verkossa pitää olla kulutusta vastaava teho käytettävissä ja siksi Saksa on säilyttänyt fossiili+ydinkapasiteetin, vaikka on samaan aikaan rakentanut toisen mokoman tuuli+aurinkokapasiteettia. Itse asiassa, koska Saksassa on nyt vähemmän ydinvoimakapasiteettia kuin 15 vuotta sitten, fossiilikapasiteettia on vastaavasti enemmän. Näinkö Tynkkynen ajatteli, että asia on hyvä hoitaa?

Neljänneksi sähköä voidaan varastoida silloin, kun sitä on ylen määrin saatavilla – ja purkaa vastaavasti silloin, kun tarve on suurin. Tekniikoista tutuimpia ovat akut.

Akut ovat kyllä tutuimpia, mutta sähköverkon mittakaavassa mahdollisuutta akkuvarastointiin ei ole näköpiirissä. Akut ovat paitsi kalliita, toistaiseksi riippuvaisia ainakin litiumista ja koboltista. Litiumin riittävyydestä kirjoitin aiemmin, mutta ilmeisesti koboltin saatavuus on suurempi pullonkaula. Tuulettomat jaksot voivat kestää päiväkausia, joten tarvittava akkukapasiteetti ylittää kaikki mahdollisuuden rajat.

Koeteltu ratkaisu on myös pumppuvoimala. Laitos varastoi sähköä veden muodossa: vähäisen kysynnän aikana vettä pumpataan ylös, runsaan kysynnän aikana vastaavasti vapautetaan alas ja näin tuotetaan sähköä.

Pumppuvoimala on koeteltu ratkaisu ja idea on yksinkertainen. Ikään kuin ”ladattava” vesivoimala, jossa vettä voidaan pumpata ala-altaasta yläaltaaseen ja muuttaa energia takaisin sähköksi laskemalla vesi alas vesiturbiinin läpi. Näitä on rakennettukin useisiin maihin, jossa ne on tehty geologisesti sopiviin paikkoihin. Tarvittavat vesialtaat ovat valtavan kokoisia, eikä niitä yksinkertaisesti mahdu riittävästi mihinkään. Ei ole olemassa lähimainkaan riittävästi sellaisia geologisia muodostelmia, joihin pumppuvoimaloita voitaisiin rakentaa. Esimerkiksi Tanskan on täysin mahdotonta rakentaa pumppuvoimaloita, koska maassa ei korkeuseroja juuri ole. Tuulettomat jaksot voivat kestää päiväkausia, joten tarvittava pumppuvoimalakapasiteetti on järjettömän kokoinen.

Wikipediassa on luettelo maailman pumppuvoimaloista. Koko Euroopassa on pumppuvoimaa n. 18000 MW. Tehon lisäksi oleellinen tieto on kapasiteetti, eli kuinka paljon energiaa näihin voidaan varastoida. Se tieto Wikipedian artikkelista puuttuu. Pumppuvoimaloita käytetään tyypillisesti vuorokauden sisäiseen säätöön, eli joidenkin minuuttien, korkeintaan tuntien kulutushuippujen tasaamiseen.

Pohjoismaista korkeuserojen puolesta Norjaan voisi rakentaa paljonkin pumppuvoimaa, mutta mihin? Useimmissa Norjan vesivoimaloissa on yläallas, mutta ei ala-allasta, koska voimalat laskevat jokiin. Suoraan mereen laskevat vesivoimalat voisi muuttaa pumppuvoimaloiksi, mutta silloin jouduttaisiin pumppaamaan yläaltaaseen suolaista merivettä, mikä ei luonnon kannalta ole hyvä asia. Periaatteessa Norja voisi padota joitakin vuonoja ja rakentaa näin muodostuviin altaisiin pumppuvoimaloita. Minkä vuonon Norja olisi valmis uhraamaan?

Tynkkynen mainitsee yhtenä ratkaisuna kysyntäjouston. Sitä ei ole toteutettu vielä missään. Kuinka paljon sitä voidaan tehdä ja kuinka nopeasti, sitä ei tiedetä. Meillä teollisuus kuluttaa joka tapauksessa suuren osan sähköstä, ja rohkenen epäillä teollisuuden halukkuutta ajaa tuotantoaan alas ja ylös tuulisuuden mukaan. Koska tuulettomat jaksot voivat kestää päiväkausia…

Kuva 11. Saksan sähköntuotanto, viikko 11 vuonna 2014.

Kuva 11 esittää sähköntuotannon Saksassa yhden viikon ajalta. Arkipäivät ovat olleen tuulettomia. Oli ratkaisu tuulettomia aikoja varten mikä hyvänsä, sen on kyettävä paikkaamaan tuulen jättämää vajetta pitkiä aikoja. Päiväkausia vähintään.

Yhteenveto

Alussa esitin kysymyksen, kumpi on tavoitteena:

  1. miten maksimoidaan uusiutuvan energian osuus
  2. miten fossiilienergiasta päästään eroon

Tynkkysen kirjoituksesta päätellen hän vastaa kysymykseen 1, jolloin hän on vastauksessaan täysin oikeassa: Meillä on keinot paikata tuulivoiman vaihtelun aiheuttamat tehovajeet ilman, että sähköverkon käytettävyys siitä kärsii. Irlanti on tehnyt juuri näin. Itse olen etsimässä vastausta kysymykseen 2, jolloin Tynkkyset ratkaisut eivät päde.

Vuonna 2015 kirjoitin Antero Vartialle otsikolla:

Vihreiden etu ei ole kenenkään etu

Tähän hän vastasi videolla:

Myös Vartia on oikeassa siinä, että kuluttajan ei tarvitse olla huolissaan uusiutuvien lisääntymisestä, kyllä töpselistä tulee sähköä jatkossakin ja valotkin kyllä palavat.

Kumpikaan, Tynkkynen tai Vartia, eivät ole vastanneet kysymykseen:

Miten me vaihtelevatuottoisen uusiutuvan energian avulla lopetamme fossiilisten polttoaineiden käytön?

Sehän on kuitenkin tavoitteena. Vai onko?

Usein sanotaan, että tuulivoiman rakentaminen on ”askel oikeaan suuntaan”. Päästäänkö tällä tiellä perille? Jos mielimme Kuuhun, lähdemmekö liikkeelle lentokoneella ja toteamme, että se on askel oikeaan suuntaan? Alkumatka menee hyvin, pääsemme kilometri kilometrin perään lähemmäs kuuta, mutta pääsemmekö perille? Joudumme kenties palaamaan takaisin, rakentamaan kuitenkin sen raketin ja lähtemään uudelleen matkaan.

Sähköntuotannossa sen raketin nimi on ydinenergia. Lentokoneillekin on toki käyttöä, ja pääasia että nyt rakennetaan edes niitä, mutta vain niihin luottamalla matkanteko katkeaa ennen kuin kunnolla alkaakaan.

Suomessa sähköntuotanto on kuitenkin hyvällä mallilla ja sähkömme lukeutuu Euroopan puhtaimpiin, ollen selvästi puhtaampaa kuin vaikkapa Tanskassa ja Saksassa.

Mainokset

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.

Vihreiden etu ei ole kenenkään etu

Vihreiden ehdokas Antero Vartia kirjoitti eilen otsikolla

Kuva 1. Mitä Albert ajattelisi energiapolitiikasta? E = mc²

Kuva 1. Mitä Albert ajattelisi energiapolitiikasta? E = mc²

Energiayhtiöiden etu ei ole sinun etusi

Teksti on jälleen surullinen esimerkki siitä, miten hataralla pohjalla tärkeitä päätöksiä ollaan valmiita tekemään, ja pahimmassa tapauksessa myös tehdään. Vartian kirjoituksen voisi parhaiten määritellä klassisella toteamuksella ”Not even wrong”. Siitä ei voi oikaista vain muutamaa virhettä, se on pakko käsitellä lause lauseelta:

Energiayhtiösi ei halua, että asennat katollesi aurinkopaneelit. Ne nimittäin menettävät asiakkaan, kun tuotat tulevaisuudessa sähkösi edullisemmin itse.

Miksi ne sitten myyvät aurinkopaneeleita, katoille asennettavaksi?

Lapsikin tietää, että aurinko ei paista koko aika, mutta energiapolitiikassa tätä ei ymmärretä. Tämä on aivan käsittämätön tyhmyys. Mitä ”entinen” sähköyhtiön asiakas tekee auringon laskettua? Menee nukkumaan? Lukee kirjaa kynttilänvalossa? Vai ostaa sähköä sähköyhtiöltä?

Ehkä hän ostaa akkuja ja varastoi päivällä tuottamaansa sähköä muihin vuorokaudenaikoihin, mutta silloin hän ei enää tuota sähköään ”edullisemmin itse”. Kuten hyvin tiedämme, talvella voi kulua kuukausi ja alun toistakin ilman yhtään aurinkoista päivää. Sellaiseen akkuun kenelläkään ei ole varaa, joten ei, sähköyhtiön asiakkaat eivät ole katoamassa minnekään.

Ja kun aurinkopaneelien määrä lisääntyy, vähenee verkosta ostetun sähkön kysyntä. Sen seurauksena tarjonta ylittää kysynnän ja sähkön hinta laskee.

Kyllä, mutta em. syistä sähköä verkosta edelleen tarvitaan. Sähköyhtiö joutuu edelleen ylläpitämään verkkoa, sekä tuottamaan sähköä asiakkaalle silloin, kun asiakkaat eivät itse siihen kykene. Sähköyhtiö kyllä osaa hinnoitella tämänkin palvelun itselleen kannattavasti. Sen on pakko nostaa sähkön hintaa, koska säätösähkön tuottaminen tällä tavoin maksaa enemmän. Verkon ylläpidon kustannukset säilyvät entisellään.

Energiayhtiöille on käymässä kuten Kodakille: yhtiö ei nähnyt digikameroiden mullistavan valokuvausta ja aikansa jätti kuoli lyhyessä ajassa pois, kun se muuttui tarpeettomaksi. Näin tulee tapahtumaan myös suurille ja keskitetyille energiantuottajille, jos eivät osaa sopeutua uuteen maailmaan.

Väärin. Digikameroiden nopea kehitys varmasti yllätti monet, mutta sitä kehitystä eivät rajoittaneet mitkään fysiikan tai luonnon asettamat rajat. Energian kanssa on toisin. Sitä ei voi varsinaisesti ”tuottaa”, sitä voi ainoastaan kerätä talteen sieltä missä sitä on, eikä silloinkaan määräänsä enempää. Jos ei paista, ei tule aurinkosähköä. Jos ei tuule, ei tule tuulisähköä. Sähkön varastointia rajoittavat toiset luonnon lait. Tilannetta ei mitenkään voi verrata filmin syrjäytymiseen digitaaliltekniikalla, joka on kehittynyt Mooren lain mukaisesti 60-luvulta lähtien.

Sähköä tarvitsee myös teollisuus ja julkinen sektori. Ei siellä ole kaikkialla halua saati mahdollisuuttakaan tuottaa sähköä omaa tarvetta vastaavasti.

Ydinvoimaa? Ei kiitos – ainakaan veronmaksajien rahoilla
Suomessa energiakeskustelu jumittaa kysymykseen kyllä vai ei ydinvoimalle. Tämä kysymys on kuitenkin jo auttamattoman vanhanaikainen. Maailmalla teknologia kehittyy niin valtavaa vauhtia, että energia- ja ilmastopolitiikka ratkaistaan muilla kuin ydinvoiman keinoin.

Tässä kappaleessa on monta kohtaa väärin.

Ydinvoima ei ole vanhanaikaista. Se on käyttämistämme energiamuodoista uusin, ja ainoa, joka on keksitty 1900-luvulla. Kaikki muut on keksitty yli sata vuotta sitten. Ydinvoima on peräisin 30-luvulta, eikä sen jälkeen ole keksitty yhtään uutta primäärienergian lähdettä. Ydinvoima ei ole vanhanaikaista. Sen ekologinen jalanjälki on myös ylivoimaisesti pienempi kuin minkään muun energiamuodon; seikka, jonka luulisi ympäristöpuoluetta kiinnostavan.

Vain ydinvoimalla on toistaiseksi saavutettu edes lähimain riittävän nopeita päästövähennyksiä.

Toisin kuin esim. tuulivoimaa, ydinvoimaa ei rakenneta veronmaksajien rahoilla.

Se on totta, että teknologia kehittyy valtavaa vauhtia, mutta se ei tarkoita sitä, että aurinkoa saataisiin paistamaan öisin, tai talvella, tai pilvisenä päivänä. Tekniikan kehitys kyllä helpottaa energian keräämistä talteen, mutta se ei lisää kerättävissä olevan energian määrää. Jos energia olisi vettä kaivossa, voimme kyllä kehittää parempia ämpäreitä ja pumppuja veden nostamiseksi, mutta niistä ei ole hyötyä kun kaivo ehtyy.

Tässä pari faktaa:
Aurinkokennojen hinnat ovat pudonneet kahdessa vuodessa 80%, kun niiden massatuotanto on päässyt kunnolla vauhtiin.

Väärin. Tässä kaaviossa nähdään, miten aurinkosähköjärjestelmien hinta Saksassa on kehittynyt vuodesta 2006 vuoteen 2014. Hinta per kilowatti on tuossa ajassa pudonnut 5000 eurosta 1351 euroon, pudotusta 73%. Tämä siis noin seitsemän vuoden aikana, ei kahden vuoden.

photovoltaic-review-fraunhofer-institute-for-solar-energy-system-ise-39-1024

Kuva 2. Aurinkosähköjärjestelmien hinnan kehittyminen Saksassa. Kuva Fraunhofer.

Hinta ei myöskään vuoden 2012 Q4 jälkeen enää pudonnut, eli pohja lienee saavutettu.

Aurinkoenergian määrä maailmassa on ylittänyt 100 gigawattia. (Loviisan ydinvoimalan teho on noin 1 GW.)

Ei aivan. Gigawatti on tehon yksikkö, ei energian. Aurinkosähkön asennettu teho on kyllä ylittänyt sata gigawattia. Alla oleva kuva Wikipediasta.

Kuva 3. Asennettu aurinkosähköteho maailmassa. Kuva Wikipedia.

Kuva 3. Asennettu aurinkosähköteho maailmassa. Kuva Wikipedia.

Viime vuonna asennettua aurinkosähkötehoa oli 180 gigawattia. Tuoreita tuotantolukuja en onnistunut löytämään. Uusin IEA:n luku on vuodelta 2012: 97196 GWh. Silloin asennettua tehoa oli 100 gigawattia. Tästä voidaan laskea, että kapasiteettikerroin on 11 %. Asennettu teho 180 GW kerrottuna kapasiteettikertoimella 11 % tekee 19,8 GW. Se on suunnilleen yhtä paljon kuin 20 ydinvoimalaa.

Asennettu teho kasvoi viime vuonna 40 GW. Kapasiteettikertoimella korjattuna se on 4,4 GW eli suunnilleen 4 ydinvoimalaa. Maailmassa on tällä hetkellä asennettua ydinvoimatehoa 375 GW. Niiden kapasiteettikerroin lienee luokkaa 85 %, jolloin vertailukelpoinen teholukema on 319 GW. Saman aurinkosähkömäärän rakentaminen nykyisellä rakentamisvauhdilla kestäisi 72 vuotta. Ydinvoimakapasiteetin rakentaminen kesti 30 vuotta. Aurinkosähköllä se kestäisi todellisuudessa huomattavasti pidempään kuin 72 vuotta, koska ensimmäisiä järjestelmiä pitää jo urakan puolivälissä alkaa uusia. Aurinkosähkön rakentamistahti varmasti tulevaisuudessa kasvaa, mutta sen rajoitukset, sään sekä vuorokauden ja vuoden ajan mukaan vaihteleva teho ei katoa. Päinvastoin, vaihtelun ongelmat eskaloituvat mitä enemmän aurinkosähköä asennetaan.

EU:ssa otettiin viime vuonna käyttöön uutta tuulivoimaa 11 gigawattia ja tänä vuonna otetaan vielä enemmän

Pitää paikkansa. Tuulivoiman kapasiteettikerroin EU:ssa on 21,5 %. Sillä korjattuna tuulivoimaa asennettiin viime vuonna 2,4 GW mikä vastaa paria ydinvoimalaa. Vuosina 1975-1985 yksin Ranskassa rakennettiin keskimäärin kolme ydinvoimalaa vuodessa. Miten muuten Vartia on ajatellut jakaa tämän tuulisähkön kuluttajille, jos sähköverkkojen omistajien tarjoamat palvelut käyvät tarpeettomiksi?

Kyse ei ole siis ydinvoiman hyvyydestä tai pahuudesta, vaan siitä, että uusiutuva energia on muuttumassa kaikkein kannattavimmaksi energiantuotantomuodoksi.

Kyse ei ole uusiutuvan energian kannattavuudesta. Sen ongelmat eivät katoa minnekään vaikka uusiutuvaa energiaa saisi ilmaiseksi, ja vaikka sitä rakennettaisiin miten paljon tahansa. Sen tuotanto vaihtelee, ja mitä enemmän sitä on, sen vaikeampaa tämän vaihtelevan tuotannon sovittaminen kulutusta vastaavaksi on.

Tämä kuva esittää tuulivoiman hinnan muodostusta suhteessa sen osuuteen verkossa.

Tuulivoiman_tuotanto_ja_systeemikustannukset

Kuva 4. Tuulivoiman tuotanto- ja systeemikustannukset.

Kuvassa Generation costs on tuulisähkön hinta, 60 €/MWh. Integration cost tarkoittaa kaikkia niitä järjestelyitä, joita tarvitaan vaihtelevan tuotannon sovittamiseksi kulutusta vastaavaksi, kuten (fossiili)varavoimalaitoksia, normaalia vahvempia sähköverkkoja yms. Kun tuulivoiman osuus sähköstä kasvaa 32 %:iin, tämä Integration cost on yhtä suuri 60 €/MWh kuin itse tuulisähkönkin hinta. 40 % osudella se on jo yli 70 €/MWh. Siitä eteenpäin kustannusten kasvu kiihtyy, eikä nykytekniikalla voida saavuttaa 100 % mitenkään.

Vanhat, 1970-luvulla rakennetut ydinvoimalat tuottavat sähköä edullisesti, mutta uusien ydinvoimaloiden rakentaminen on todella kallista.

Ydinenergiaa pitää ajatella primäärienergiana. Aivan kuten uusiutuvat energiateknologiat kehittyvät, ydinvoimateknologiakin voi kehittyä, jos sitä kehitetään. Jo nyt tiedetään, että nykyisiä sovelluksia huomattavasti halvempia tapoja ydinenergian hyödyntämiseksi on olemassa. Tässä on seikkaperäinen artikkeli kehitteillä olevasta tekniikasta, jolla sähkön hinnaksi ennakoidaan 30 €/MWh.

Kaksi uutta ydinvoimaratkaisua lähellä kaupallistamista

Kun Olkiluodon rakenteilla oleva reaktori valmistuu, ei sieltä tulla koskaan saamaan halpaa sähköä.

Halvempaa kuitenkin kuin tuulivoimalla yllä esitetyn systeemikustannuslaskelman mukaan.

Suomessa on arvosteltu Saksan energiapolitiikkaa kalliina ja tehottomana. Saksan suunta on kuitenkin oikea.

Vaikka suunta on oikea, se ei takaa, että tie vie perille asti. Jos tarkoituksena on päästä Kuuhun, on turha lähteä liikkeelle lentokoneella, jolla pääsee ”oikeaan suuntaan”. Kannattaa käyttää muutama vuosi ja rakentaa raketti. Saksa joutunee tulevaisudessa laskeutumaan sillä lentokoneellaan ja rakentamaan raketin, jotta pääsee perille asti. Tätä problematiikkaa on pohdittu tässä:

Saksan energiavallankumous mahdottoman edessä

Saksassa on nostettu uusiutuvan energian osuus lähes olemattomasta 25 prosenttiin.

Väärin. Ainoastaan sähköntuotannossa uusiutuvan osuus on 25 %, primäärienergiassa se oli vain 11,1 % vuonna 2014. Suomessa vastaava luku on 25 %.

Aurinko- ja tuulivoimaa tuottavat sadat tuhannet yksittäiset kansalaiset, yritykset ja erilaiset osuuskunnat.

Kyllä, mutta tekstin alkulauseisiin palatakseni, että kansalaiset alkaisivat itse tuottaa energiansa? Suurin osa ihmisistä asuu kaupungeissa, ja kaupungeissa asuvien osuus kasvaa koko ajan. Ei ihmiset kerrostaloissa voi asentaa aurinkopaneeleita yhtään mihinkään. Sen tekevät rikkaat omakotitaloissa ja maaseudulla asuvat. Saksan energiapolitiikka onkin tämän takia johtanut eriarvoistumiseen; rikkaat rikastuvat ja köyhät köyhtyvät maksaessaan rikkaiden syöttötariffeja. Saksassa ne veloitetaan nimenomaan pienasiakkailta, teollisuus ei maksa sähköstään ylimääräistä.

Saksalaiset maksavat uusiutuvan energian lisäkustannukset sähkönhinnassaan, mutta täytyy muistaa, että tämä lisähinta jää Saksaan saksalaisten käytettäväksi ja että uusiutuva energia työllistää Saksassa 300000 ihmistä.

Energiaratkaisu, joka työllistää enemmän kuin joku muu, myös maksaa enemmän. Energiaratkaisun pitäisi työllistää mahdollisimman vähän, jolloin se myös maksaa mahdollisimman vähän ja vapauttaa ihmiset tekemään oikeasti tuottavia töitä.

Meidän pitää Suomessakin nähdä, että sekä hiilen käyttö että suuret keskitetyt voimalaratkaisut ovat tulleet tiensä päähän.

Miksi suuret keskitetyt voimalaratkaisut ovat tulleet tiensä päähän? Alun perin sähköntuotanto oli hajautettua. Oli pieniä ”voima-asemia” jotka tuottivat sähköä paikalliseen jakeluun. Niistä siirryttiin suurempiin yksiköihin, koska a)isojen yksiköiden hyötysuhde ja kannattavuus ovat parempia ja b) sähköä on helppo siirtää. Ei tämä suuruuden ekonomia ole kadonnut minnekään.

Lähes kaikki hiili Suomessa käytetään päästökaupan piirissä, ja siksi hiilen käytön vähentäminen ei vaikuta Suomen kansallisiin päästövähennysvelvoitteisiin lainkaan. Päinvastoin, mitä enemmän esim. biomassaa käytetään hiilen korvaamiseksi, sen vähemmän sitä riittää kansallisten velvoitteiden täyttämiseen. Eikä päästökauppasektorin päästöjen vähentäminen yhdessä maassa vähennä koko päästökauppasektorin päästöjä, päästöt vain siirtyvät muualle. Tästä on kirjoittanut mm. Eija-Riitta Korhola, kuten myös Osmo Soininvaara.

Päästökaupan ideana on vähentää päästöjä silloin, kun se tulee halvemmaksi kuin päästöoikeuksien ostaminen. Päästökaupassa päästöt on kiintiöity, kiintiöt jaettu tai myyty alueen maille. Päästökiintiöiden määrä vähenee joka vuosi yhteisesti sovitun määrän. Näin ollen päästökauppa-alueen päästöt vähenevät suunnitelman mukaisesti ilman, että poliitikkojen tarvitsee tehdä asialle yhtään mitään. Päällekkäiset ohjauskeinot ainoastaan lisäävät kustannuksia ja sotkevat asioita.

Meillä on kaikki mahdollisuudet luoda kotimaista, uusiutuvaa energiaa, kunhan esteet sen tieltä puretaan.

Me olemme nyt jo Euroopan kärjessä uusiutuvan energian käytössä.

Kuva x. Uusiutuva energia Euroopassa. Kuva Wikipedia.

Kuva 5. Uusiutuva energia Euroopassa. Kuva Wikipedia.

Lisätä varmasti voidaan, mutta ei yhtä helposti kuin siellä, missä lähtötilanne on huonompi, kuten esim. Saksassa. Metsien polttamisen lisäämistä en pidä toivottavana.

Energiavallankumous ei toteudu siksi, että löytäisimme yhden ylivertaisen tavan tuottaa sähköä.

Sähkön osuus Suomessa käytetystä energiasta on luokkaa 1/3. Se, että tässä artikkelissa puhutaan vain ja ainoastaan sähkön tuotannosta, osoittaa sen, että kirjoittaja ei ilmeisesti ymmärrä kokonaisuutta. Sanaa ”öljy” artikkelissa ei mainita kertaakaan. Öljyn korvaaminen jollain uusiutuvalla on monin verroin vaikeampaa kuin hiilen korvaaminen sähköntuotannossa päästöttömästi. Se on niin vaikeaa, että poliitikot eivät yleensä puhu siitä mitään. Vartia ei ole tässä poikkeus. Biomassa voi korvata öljyä niin energiassa kuin kemian teollisuudessakin. Jos poltamme biomassan sähköntuotannossa, sitä ei voida käyttää öljyn korvikkeeksi. Kaikkialle sitä ei riitä. Emmekä me voi polttaa kaikkea, puulle on paljon muutakin käyttöä.

Kyse on siitä, että energiaa ei enää tarvitse tuottaa suuria määriä keskitetysti, vaan voimme jokainen ryhtyä itse energiantuottajiksi.

Tämä on verrattavissa aikaan, jolloin yhä ajattelimme, että maailma tarvitsee muutaman todella suuren ja tehokkaan tietokoneen. Todellinen muutos tapahtui kuitenkin vasta, kun tietokoneet tulivat kuluttajien ulottuville.

Tämä muistuttaa kovasti Jevonsin paradoksia. Kun tuotteen tuotanto tehostuu, sen kulutus ei vähene. Päinvastoin, sen hinta putoaa, saatavuus paranee ja kysyntä kasvaa. Jos verrataan muutaman ”todella suuren ja tehokkaan” tietokoneen laskentatehoa nykyisin käytössä oleviin mikrotietokoneisiin, huomataan kokonaislaskentatehon kasvaneen huomattavasti. Ja ei, supertietokoneet eivät käyneet tarpeettomiksi mikrojen tulon takia. Päinvastoin, niitä on nyt monin verroin enemmän kuin ”muutama” ja ne ovat tänä päivänä useita kertaluokkia suurempia kuin tuon tietokone-esimerkin suuret koneet. Tarkoittaako tämä analogia sitä, että hajautettu energiantuotanto tulee nykyisten suurten keskitettyjen laitosten lisäksi ja energian tuotanto ja kulutus kasvavat nykyisestä moninkertaiseksi?

Kun kuulette seuraavan kerran jonkun puhuvan, että tuulivoima tai aurinkovoima on kannattamatonta, miettikää kenen etuja he ajavat. Se on varmaa, että he eivät aja teidän etuanne.

En tiedä kenen etuja Vartia ajaa, ei ainakaan minun etua. Eikä luonnon. Minulle on näissä vaaleissa, ja muutamissa muissa ennen tätä ollut tärkeimpänä valintakriteerinä ilmastonmuutoksen torjunta ja siihen läheisesti liittyvät energiakysymykset. Antero Vartian kirjoitus, kuten monet muutkin poliitikkojen kannanotot kertovat karua kieltään; ei ymmärretä alkuunkaan mistä puhutaan, mutta paljon puhutaan ja halutaan vaikuttaa asioihin. Dunning-kruger -efektin tunnusmerkit täyttyvät.

Kaiken kukkuraksi, Saksan päästöt eivät ole energiavallankumouksen seurauksena muuttuneet mihinkään.

Kuva 6. Saksan päästöjen kehitys energiavallankumouksen aikana. Vertailuna Ranskan päästöt ydinvoiman rakentamisen aikana.

Ihmiskunnan kokonaisedun mukaista voisikin olla, että poliitikot keskittyisivät vaikkapa sote-uudistuksiin ja muihin vähemmän tärkeisiin asioihin, joilla ei saa niin silmitöntä tuhoa aikaiseksi kuin viallisella energiapolitiikalla. Panoksena on viime kädessä planeettamme kyky ylläpitää ihmisarvoista elämää, ja elämää ylipäätään. Sen turvaaminen on asia, jonka soisi jätettävän asiantuntijoiden tehtäväksi.

Kun kuulette seuraavan kerran jonkun poliitikon puhuvan energiasta, älkää suoralta kädeltä uskoko sanaakaan. Tarkistakaa, tai jos ette itse osaa, pyytäkää jotakuta osaavaa tarkistamaan puhutaanko totta vai palturia.

Tuulivoima petti britit pakkasessa – taas

Royd_MoorTammikuussa 2011 kirjoitin yllä olevalla otsikolla, silloin ilman ”taas”. Teksti luettavissa tästä.

Silloin referoidussa The Telegraphin artikkelissa sanottiin:

Even yesterday, when conditions were slightly breezier, wind farms generated just 1.8 per cent of the nation’s electricity — less than a third of usual levels.

Asennettua tuulivoimatehoa Briteissä oli silloin n. 5000 MW. Nyt sitä on jo yli 10000 MW, mutta The Telegraph julkaisi eilen aivan saman sisältöisen uutisen otsikolla

Proof that the wind industry cannot be relied upon for our electricity

UK demand hit 52.54 gigawatts (GW) between 5pm and 5.30pm on Monday, according to official data from the National Grid. But wind contributed just 0.573GW during the same time, just over 1pc of the total.

Kolmen tuoden takainen pohjanoteeraus 1,8 % oli nyt vieläkin vähemmän kaksinkertaistuneesta kapasiteetista huolimatta.

Tuulivoima Briteissä toimii suunnilleen kapasiteettikertoimella 0,22, mutta tulee tilanteita, joissa tuulivoima on kokonaan poissa pelistä, kuten The Telegraph kirjoittaa:

For all the vast subsidies it has been given, the wind industry is not fit for purpose. While it is clearly able to contribute during some periods, it cannot always do so and its cost is high, hitting the poor and taxpayers in an unacceptable manner. We will always need to rely on fossil fuel for the vast bulk of our energy consumption.

Tuulivoima on hyvä keino vähentää muuta tuotantoa, mutta sen korvaajaksi siitä ei näiden kokemusten perusteella ole, mikä on toki tiedettykin koko ajan. Brittien on edelleen pidettävä käytettävissä kaikki hiili-, kaasu- ja ydinlaitoksensa huolimatta siitä, kuinka paljon tuulivoimaa rakennetaan. Vaikka tuulivoima itsessään on suhteellisen halpaa, tällainen kokonaisuus, jossa kaikki vanhat laitokset säilytetään, ei voi olla halpa.

Pysyvyyskäyrästä nähdään, miten tuulivoiman tuottama teho jakautuu jakson ajalle. Vuonna 2011 katsottiin, miltä joulukuun 2010 tuulivoiman pysyvyyskäyrä näytti.

Kuva 1.

Kuva 1.

Vuoden 2014 joulukuu näyttää tältä:

Kuva 2.

Kuva 2.

Maksimiteho on kasvanut, mutta käyrän muoto on samanlainen, koska tuuliolosuhteet molemissa joulukuissa ovat olleen samankaltaiset. Maksimiteho on alle 60 % asennetusta tehosta, ja noin neljäsosan joulukuusta teho on alle 10 %. Tuulitilastot ovat täältä.

Jos tuulivoiman pienin odotettavissa oleva teho on yksi prosentti asennetusta kapasiteetista, sitä pitäisi rakentaa sata kertaa tarvetta enemmän, jotta siihen voisi kaikissa tilanteissa ainoana tuotantomuotona luottaa. Tässä tapauksessa tarve oli 52,54 GW, eli 52.000 MW. Jos tuulivoimaa olisi asennettuna 5.200.000 MW, se olisi kattanut myös tämän tarpeen, mutta tämä on lähinnä teoreettinen pohdinta, kuolleena syntynyt ajatus.

Tuulivoima ei poista riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ilman sellaista sähkön varastointia, joka riittää kattamaan kaikki tuulen tuotantokatkokset. Sellaista varastoa ei ole olemassa, eikä myöskään suunnitteilla, koska riittävän kustannustehokasta, riittäviin mittoihin skaalattavissa olevaa menetelmää sellaisen rakentamiseksi ei ole keksitty. Sähkön varastointi on ollut yksi suurimpia alan haasteita ainakin viimeiset sata vuotta, ja on sitä edelleen. Lämpimurtoja ei ole näköpiirissä.

Moni energiateknologia on jo valmista

Tässä yksi esimerkki siitä, miten monet energiatekniikat ovat jo kehityksensä huipulla, tai hyvin lähellä sitä:

Ilmalämpöpumppu ei tästä juuri parane

Tekninen kehitys ja sovellusten tehokkuus ovat saavuttaneet pisteen, jossa ne ovat jo niin hyvä kuin ylipäätään on mahdollista. Esimerkkejä on monia muitakin, kuten vesivoimala, hiilivoimala, ja ylipäätään useimmat energiatekniikan sovellukset, koska ne ovat jo niin vanhoja ja siksi ”valmiita”. Lähes kaikki energiatekniikan suuret keksinnöt on tehty jo ennen 1900-luvun alkua. Valmiit teknologiat eivät enää muutu merkittävästi paremmiksi, vaikka niihin syydettäisiin miten paljon rahaa hyvänsä.

Valaistus on ledien ansiosta kohta kehitetty valmiiksi, koska valo on energiaa eikä sitä voi määräänsä vähemmällä energialla tuottaa. Vaikuttaa siltä, että tuulivoimala ainakin nykymuodossaan lähestyy myös tätä huippua, jonka jälkeen merkittävää tehokkuuden paranemista tai kustannustason laskua ei ole enää odotettavissa.

Ennen kuin kukaan sanoo ydinvoimasta samaa, todetaan, että nykyinen reaktoritekniikka varmaan valmista onkin, mutta muutamia lupaavia tekniikoita on vielä käytännön tasolla täysin tuotteistamatta ja kokeilematta. Siksi on virheellistä kutsua ydinvoimaa vanhanaikaiseksi. Sitä voi päinvastoin perustellusti pitää potentiaalisimpana kaikista vaihtoehdoista. Polttoainetta riittää tuhansiksi vuosiksi, jäteongelmaan on ratkaisu ja ydinvoiman EROEI voi uusilla tekniikoilla olla ylivoimaisesti paras kaikista energiamuodoista. Ydinvoima on myös uusin kaikista käytössä olevista energiamuodoista, keksitty vasta 1930-luvulla.

Energiamuotojen EROEI-lukuja. Weißbach et. al. 2013.

Energiamuotojen EROEI-lukuja. Weißbach et. al. 2013.

Aurinkopaneeleissa on vielä paljon kehitettävää, mutta niiden tueksi tarvitaan sähkön varastointia, jossa ei ole mitään mullistuksia näköpiirissä. Sama pätee tietysti tuulivoimaan. Sähkön varastointia on tutkittu paljon ja perusteellisesti, laihoin tuloksin. Ei oikein ole edes mitään kehitettävää, koska sopivaa, riittävän tehokasta ja potentiaalista fysikaalista tai kemiallista ilmiötä sähkön varastoimiseksi ei tiedetä olevan olemassa.

  1. EROEI
  2. GETTING TO ZERO: Is renewable energy economically viable?
  3. Energy intensities, EROIs (energy returned on invested), and energy payback times of electricity generating power plants
  4. Kuuluuko ydinvoima historiaan?
  5. IFR – menetetty mahdollisuus, vai tulevaisuuden pelastaja?
  6. Sulasuolareaktori – energiaa toriumista
  7. Ydinvoiman historia

 

Kommentteja Leo Straniuksen blogiin ”Hiilivapaa Helsinki: Viisi huomiota Helsingin energiapolitiikasta”

question-mark-cloud1Leo Stranius kirjoitti blogissaan Hiilivapaa Helsinki: Viisi huomiota Helsingin energiapolitiikasta”. Teksti sisältää siinä määrin yleistyksiä, poisjättämisiä ja vääristelyjä, etten voi olla kommentoimatta sitä. Koska kyseessä ei ole aivan yksinkertainen asia, perusteellisesta kommentista tulee väkisinkin pitkän puoleinen, pahoittelen.

Tuulivoiman hinta on viime vuosina tullut merkittävästi alas. Hinta on hänen mukaansa samalla tasolla ydinvoiman kanssa (esimerkiksi OL3-projekti).

Tarkoittaako tämä sitä, että tuulivoimaa kannattaa rakentaa, koska se on edullista? Jos sen hinta on samalla tasolla ydinvoiman kanssa, tarkoittaako tämä myös sitä, että ydinvoimaakin kannattaa rakentaa, koska se on edullista? Loogisesti ajatellen tarkoittaa.

Olkiluoto 3 on epäonnistunut projekti, jollaisen käyttäminen tällaisissa vertailuissa on kirsikanpoimintaa. Pelkän tuotetun sähkön hinnan käyttäminen vertailuissa on poisjättämistä, koska oikea vertailutapa on käyttää systeemihintaa. Tuulivoiman systeemihinta nousee jyrkästi sen osuuden kasvaessa. Tämä käy ilmi tutkimuksesta Nuclear Energy and Renewables – System Effects in Low-carbon Electricity Systemstaulukosta sivulla 7.

Helsingissä voitaisiin tuottaa tuulivoimalla kaikki sähkö ja osa kaukolämmöstä. Peter Lund esitteli laskelmaa, jonka mukaan 486 MW tuulivoimaa tuottaisi 27 % Helsingin sähköntarpeesta vuodessa, 1349 MW tuulivoimaa tuottaisi 71 % sähköstä (2 % lämmöstä) ja 2910 MW tuulivoimaa (+142 GWh lämpövarasto) tuottaisi 95 % sähköstä ja 45 % lämmöstä vuodessa.

Ei voida, kahdestakin syystä:

  1. Helsingissä ei aina tuule tarpeeksi. Välillä on niin tyyntä, että Helsingin 150 metrisistä hiilivoimaloiden savupiipuista purkautuva savu nousee pystysuoraan ylöspäin vielä vähintään toiset 150 metriä. Sellaisella, usein talvisena pakkaspäivänä, Helsingin alueella ei voida tuottaa yhtään tuulivoimaa. Helsinki kuitenkin tarvitsee sähköä ja kaukolämpöä koko ajan kulutusta vastaavan määrän.
  2. Helsinkiin ei mahdu 2910 MW tuulivoimaa. Kaupungin maa- ja merialueiden yhteenlaskettu pinta-ala on 715,48 km2. Tuulivoiman keskimääräisenä tehotiheytenä voitaneen pitää 2 W/m2, joka on jo varsin optimistinen arvo, monet tuulipuistot alittavat tämän arvon selvästi. Jos Helsingin maa- ja merialueet rakennettaisiin täyteen tuulivoimaa, olisi keskimääräinen tuuliteho näillä perusteilla 1431 MW, vain noin puolet Straniuksen tekstissä mainitusta 2910 MW:sta.

Vai tarkoitettiinko tässä asennettua tehoa? Siinä tapauksessa väite saattaa pitää paikkansa, jos tarkastellaan tuotettua energiaa, megawattitunteja, mutta ei pidä paikkaansa jos tarkastellaan tehoa, megawatteja. Kohdan 1. syy pysyy voimassa.

Myös kivihiilivoimalat ovat maisemahaitta. Yleensä tuulivoimasta puhutaan maisemahaittana.

Tämä on tietenkin mielipidekysymys, josta on turha kiistellä. Mainittakoon kuitenkin, että biovoimalat ovat aivan samannäköisiä kuin hiilivoimalat.

Helsinki voisi luopua kivihiilestä vaikka heti vaarantamatta omaa sähkönsaantiaan. Helsinki tuottaa tällä hetkellä 40 prosenttia enemmän sähköä kuin käyttää. Jättämällä ylijäämä tuottamatta, voitaisiin kivihiilen käyttö lopettaa.

Väittämä on itsessään ehkä oikein, mutta jättää kokonaan huomioimatta kaukolämmön. Kokonaisuus huomioon ottaen, Helsingillä ei ole mitään mahdollisuutta luopua kivihiilestä korvaamatta sitä jollakin muulla energianlähteellä.

Perustelut:

Helsingin voimalaitokset, tehot ja polttoaineet:

Voimala Polttoaine Sähkö (MW) Kaukolämpö (MW)
Vuosaari Maakaasu 630 580
Hanasaari Kivihiili 220 445
Salmisaari Kivihiili 160 300

Todetaan, että polttoaineiden tehot Helsingissä sähkölle ovat:

  • Maakaasu 630 MW
  • Kivihiili 380 MW
  • Yhteensä 1010 MW

Kivihiilen osuus sähkötehosta on 38 %. Tästä, ja tekstissä mainitusta 40 %:n ylituotannosta on ilmeisesti vedetty se johtopäätös, että hiilestä voitaisiin luopua. Pitäisi vielä varmistaa, riittääkö pelkkä maakaasuteho 630 MW myös kulutushuippujen aikana. Mikäli ei riitä, väite ei edes teoriassa pidä paikkaansa. Toki Helsinki voi tuoda sähköä rajojensa ulkopuoleltakin.

Liiketoiminnan on oltava kannattavaa, muuten sitä ei voida tehdä. Jos hiilisähköstä luovutaan, luovutaan myös sen tuomasta voitosta. Voiko Helen toimia kannattavasti ilman sitä? Mikäli ei voi, kivihiilestä ei voida luopua.

Todetaan, että yhteistuotantovoimalaitosten polttoaineiden tehot Helsingissä kaukolämmölle ovat:

  • Maakaasu 580 MW
  • Kivihiili 745 MW
  • Yhteensä 1325 MW

Kivihiilen osuus lämpötehosta on 56 %.

Helen julkaisee nettisivuillaan kaavion, josta ilmenee kaukolämmön alkuperä:

http://helen.fi/ymparisto/kaukolampo_alkupera.html

Kivihiilen osuus tuotetusta kaukolämpöenergiasta vuonna 2012 oli 44 %.

Näin suurta osuutta sekä tehosta että energiasta ei voida pudottaa pois. Asiaa ei tarvinne enempää perustella?

Tarvitaan poliittista tahtoa. Teknologia päästöjen vähentämiseksi on olemassa ja se on taloudellisesti kannattavaa.

Jos teknologia on olemassa, ja jos se on taloudellisesti kannattavampaa kuin nykyinen ratkaisu, poliittista tahtoa ei tarvita, vaan yrityksen johto osaa siirtyä päästöttömään teknologiaan aivan normaalien markkinatalouden periaatteiden mukaisesti. Helsingin Energia toimii markkinataloudessa vapailla markkinoilla. Toiminnan on oltava kannattavaa, koska yritys ei voi toimia kannattamattomasti. Se on yksinkertaisesti mahdotonta. Kannattamaton toiminta ajaa yrityksen konkurssiin.

Kansallisessa ilmasto- ja energiastrategiassa lähdetään siitä, että kivihiilen käyttö loppuu Suomessa vuoteen 2025 mennessä. Helsingissä tämä tarkoittaa sitä, että Hanasaaren ja Salmisaaren voimalaitokset tulee sulkea.

Energian tuotanto on päästökaupan piirissä. Päästökaupan tarkoituksena on asettaa päästökatto ja ohjata vähennykset sinne, missä ne on edullisinta toteuttaa. Periaatteena on, että vähennykset kannattaa toteuttaa, mikäli ne tulevat halvemmaksi kuin päästöoikeuksien ostaminen. Mikäli eivät tule halvemmaksi, investoinnit eivät ole kannattavia. Liikeyritykset osaavat itse laskea tällaiset asiat, eikä politiikan tarvitse puuttua asiaan. Sen takia päästökauppajärjestelmä on rakennettu. Lisäksi päästökauppasektorilla toteutettuja vähennyksiä ei lasketa mukaan kansallisiin päästövähennysvelvoitteisiin, jotka kohdistuvat päästökauppasektorin ulkopuolisiin päästöihin. EU:n tavoitteissa sanotaan selkeästi:

Vuosina 2013–2020 päästökauppaan kuuluvien alojen tulee vähentää päästöjään EU:n yhteisötason tavoitteen mukaisesti. Päästökaupan ulkopuolella Suomen päästövähennystavoite on 16 % vuoden 2005 tasosta vuoteen 2020 mennessä jäsenmaiden välisen taakanjakopäätöksen mukaisesti.

Päästökauppasektorilla tehtyjä päästövähennyksiä ei lasketa tähän 16 %:n mukaan. Päästökauppasektorilla käytetty biomassa on pois päästökauppasektorin ulkopuolisista käyttökohteista. Asiaa on ajateltava laajemmin kuin vain Helsingin, tai Suomen osalta.

Päällekkäisten ohjausmekanismien ja –strategioiden luominen on näin ollen aika erikoista, ja vesittää päästökaupan tavoitteen mahdollisimman kustannustehokkaasta toiminnasta. Helsingin Energian päästöjä ei tule laskea lainkaan Suomen kansallisiin päästöihin. Ne ovat EU:n päästöjä, ja niitä ohjataan päästökaupalla.

Yhden mahdollisuuden tähän tarjoaa biohiili.

Biohiili saattaa tarjota yhden mahdollisuuden. Sen valmistuksen skaalaaminen teolliseen mittakaavaan ei kuitenkaan vielä ole onnistunut. Ei itse torrefioinnin eikä pelletöinnin/briketöinnin osalta.

Olipa biopolttoaine missä muodossa tahansa, hakkeena, pellettinä, kaasuna tai biohiilenä, sillä on yksi vakava rajoite: Sitä ei voida käyttää enempää kuin sitä kasvaa. Käytännössä ei lähellekään sitä määrää mitä sitä kasvaa, koska puuta tarvitaan muuhunkin käyttöön. Suomen metsät kasvavat energiassa mitattuna n. 200 TWh vuodessa. Suomen primäärienergian kulutus on n. 400 TWh. Puuperäisiä polttoaineita käytetään Suomessa nyt jo n. 70 TWh. Esimerkiksi ”risupaketin” tavoitteena on nostaa hakkeen käyttö 25 TWh:iin. Biomassalta ei voida odottaa enempää kuin mitä se kykenee antamaan.

Tästä aiheesta olen kirjoittanut perusteellisen yhteenvedon aiemmin:

Metsäbiomassan energiapotentiaali Suomessa

Tuleeko biopolttoaineille päästökerroin? Biopolttoaineille tulee ennemmin tai myöhemmin jonkinlainen laskennallinen päästökerroin.

Toivottavasti tulee, koska niiden päästöt ovat suuremmat kuin fossiilisten polttoaineiden. Tällä hetkellä oletettu nolla-päästöisyys perustuu siihen olettamaan, että biopolttoaineeksi kaadetun puun tilalle kasvaa uusi, joka sitoo edellisen puun hiilen takaisin. Tämä ei kuitenkaan tapahdu hetkessä. Parhaimmillaan, metsätähteiden osalta, takaisinmaksuaika voi olla vain muutama vuosi, mutta kantojen osalta kymmeniä, jopa yli sata vuotta. Runkopuu on jossain siinä välillä. Tämä tarkoittaa sitä, että nyt poltettu biomassa vähentää ilmakehän hiilidioksidin määrää vasta takaisinmaksuajan jälkeen. Pahimmassa tapauksessa biopolttoaineen valmistukseen kuluu enemmän energiaa kuin siitä saadaan, eli päästöt kasvavat.

Myös joidenkin päästökomponenttien lisääntymiseen biomassan poltossa ei ole vielä kiinnitetty lainkaan huomiota. Yksi tällainen on typpioksiduuli, eli ilokaasu. Se on voimakas kasvihuonekaasu, jonka mahdollinen lisääntyminen biomassan poltossa ja seospoltossa tulee selvittää ja ottaa huomioon ennen kuin tehdään ratkaisuja, joista ei voi perääntyä.

Faktaa ydinvoimasta ja uusiutuvasta energiasta

Tässä puheessa on aivan kaikki faktat sekä asioiden mittasuhteet kohdallaan.

Koko tilaisuudessa pidettiin kuusi puhetta, jotka ovat nähtävissä täällä:

http://www.abc.net.au/tv/bigideas/stories/2012/08/06/3561706.htm

Rohkaisevaa huomata, miten yleisö ymmärsi asian, kun se asiallisesti ja kiihkottomasti esitettiin.