Video – mitä on ekomodernismi?

Janne Korhonen piti tammikuun lopussa yleisöluennon aiheesta ”Mitä on ekomodernismi?”. Tässä puolitoistatuntisessa esitelmässä Janne käy seikkaperäisesti läpi ekomodernismin syntyhistorian, syyt liikkeen perustamiselle, sekä toimintaperiaatteet ja tavoitteet.

Suomen Ekomodernistit ry on ensimmäinen ekomodernistinen järjestö maailmassa. Se perustettiin Vantaalla 25.6.2015.

Tästä videotallenteesta saa hyvän käsityksen ekomodernismista. Esityskielenä on englanti, videossa on suomenkielinen tekstitys. Jos se ei näy automaattisesti, sen voi kytkeä päälle videoikkunan alareunan valikoista.

Yhdistyksen nettisivut löytyvät osoitteesta http://ekomodernismi.fi/

Greenpeacen tilasto todistaa – ydinvoiman rakentaminen on nopeaa

Viime viikolla katselimme tutkielmaa, joka osoitti Greenpeacen ydinvoima-argumentit huonoiksi. Ehkä vähän yllättäen todisteita tämän havainnon tueksi ei tarvitse hakea kaukaa, koska sellainen löytyi äskettäin järjestön omasta dokumentista.

Yksi hyvin usein käytetty argumentti on, että ydinvoiman rakentaminen on niin hidasta ja kallista, ettei sillä saavuteta riittävän nopeita päästövähennyksiä. Esimerkkejä tämän argumentin käytöstä löytyy runsaasti.

Usein kysyttyä ydinvoimasta

Tuulivoimalan rakentaminen kuitenkin kestää vuoden siinä missä ydinvoimalaa pystytetään lähes vuosikymmenen ajan.

Energiankäytön tehostaminen ja erilaiset uusiutuvat energianlähteet ovat merkittävästi nopeampia ja riskittömämpiä keinoja vähentää päästöjä globaalisti.

Miksi Fortumin uudelle ydinreaktorille ei pidä myöntää lupaa?

Päästövähennyksiä myös tarvitaan heti, ei vasta kymmenen vuoden kuluttua. Ydinvoimalan rakentaminen on kuitenkin hyvin hidasta työtä, joka pitkittyy helposti kuten mm. Olkiluoto 3:n rakennusongelmat osoittavat.

Ydinvoimalle ei tarvitse antaa pikkusormea

Ydinvoiman rakentaminen on niin hidasta ja kallista, ettei sillä voida estää ilmastopäästöjä riittävän paljon ja riittävän nopeasti.

Viisi syytä, miksi Fennovoimalle ei pidä myöntää uutta lupaa

Uusiutuvan energian kapasiteettia on nopeampi rakentaa kuin uutta ydinvoimaa.

En ole koskaan nähnyt väitettä perusteltavan muulla kuin Olkiluoto 3 -projektin epäonnistumisella. Olkiluoto ei kuitenkaan ole kattava otos koko alasta, joten tällainen väite on kirsikanpoimintaa. Muualla maailmassa voimaloita on valmistunut jo yli 20, sellaisia, joiden rakentaminen aloitettiin OL3:n jälkeen. Keskimääräinen rakentamisaika on ollut viisi ja puoli vuotta. Siihen päästään, jos suunnitelmat ovat kunnossa ennen kuin aletaan rakentaa, ja kun projektit ovat hyvin johdettuja. Tekniikka ei aseta rajoituksia. Ennätys lienee Japanin Kashiwazakin–Kariwan yksikkö 6, jonka rakentaminen kesti kolme vuotta ja neljä kuukautta.

Äskettäin Greenpeace julkaisi tällaisen paperin.

Key energy numbers from China’s 2015 Statistical Communique

Pääasiana siinä on tilasto Kiinan CO2-päästöistä, jotka näyttävän kääntyneen laskuun. Hyvä uutinen, mikäli pitää paikkansa. Muut uutiset kyllä tukevat tätä tietoa, joten kuka ties se pitää paikkansa.

Maailman suurin hiiliteollisuus vaikeuksissa: 1,8 miljoonalle työntekijälle potkut

Tuossa samaisessa Greenpeacen paperissa nähdään myös muutokset Kiinan energiantuotannossa vuonna 2015.

Kuva 1. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon kasvu 2015. Lähde: Greenpeace.

Kuva 1. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon kasvu 2015. Lähde: Greenpeace.

Päästöttömistä eniten on kasvanut vesivoima, 54 TWh. Toiseksi eniten, oho, ydinvoima, 38 TWh. Se on kasvanut enemmän kuin tuuli- ja aurinkosähkö yhteensä. Alussa siteerattujen Greenpeacen kannanottojen perusteella tämän ei pitänyt olla mahdollista.

Katsotaanpa BP:n mainion energiatilaston avulla, miten tähän on tultu. BP:n tilasto päättyy vuoteen 2014, joten otetaan vuoden 2015 luvut Greenpeacen paperista. Katsotaan ensin, mitä ovat eri päästöttömän sähkön osuudet Kiinassa vuonna 2015.

Kuva 2. Kiinan päästötön sähköntuotanto 2015.

Kuva 2. Kiinan päästötön sähköntuotanto 2015.

Vesivoima on täysin eri kymmenluvuilla, 74 %. Tuuli- ja ydinvoima ovat liki tasoissa 11..12 %, ja aurinko vähäisin, 3 %.

Katsotaan seuraavaksi, kuinka paljon eri päästöttömät ovat vuosittain kasvaneet. BP:n tilasto alkaa vuodesta 1965.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu.

Jälleen vesivoima erottuu selvästi muista, joten jätetään se tarkastelusta pois, ja katsotaan aikaa vuodesta 2000 vuoteen 2015.

Kuva 3. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu ilman vesivoimaa.

Kuva 4. Kiinan päästöttömän sähköntuotannon vuosittainen kasvu ilman vesivoimaa.

Tuulivoima lähtee kunnolla kasvuun vuonna 2006, kasvu jatkuu nopeana vuoteen 2013, jonka jälkeen se on tasoittunut. Ydinvoimaa on rakennettu jo ennen tuulivoimaa, ja sen aikana. Vuonna 2014 kaikki kasvavat suunnilleen yhtä paljon, ja 2015 ydinvoima ylittää kaikki muut. Se saavutti melkein tuulivoiman huippuvuoden 2013. Ydinvoiman lisäys oli 38 TWh, mikä on vähän enemmän kuin tuuli ja aurinko yhteensä.

Kiinassa on rakenteilla 24 ydinvoimalaa. Jos niiden keskimääräinen rakentamisaika on vuotta, teho 1000 MW, kapasiteettikerroin 0,9 ja jos Kiina ylläpitää tätä rakentamistahtia, voidaan vuosittaisen lisäyksen arvioida olevan suunnilleen 34 TWh. Kuten tilastoista nähdään, se ei tarkoita, etteivätkö muutkin päästöttömät voisi jatkaa ja vielä lisätäkin kasvuaan. Kiinassa on niin paljon helposti säädettävää vesivoimaa, joten tuuli- ja aurinkovoiman lisäämien eivät aiheuta mitään säädettävyysongelmia vielä pitkään aikaan. Kaikki päästötön energiantuotanto on pois fossiilisista.

Katsotaan vielä, miten päästöttömien vuosituotannot ovat kehittyneet 90-luvun alusta viime vuoteen.

Kuva 5. Kiinan päästötön kumulatiivinen sähköntuotanto, lman vesivoimaa.

Kuva 5. Kiinan vuosittainen päästötön sähköntuotanto, lman vesivoimaa.

Ydinvoimalla oli pitkä etumatka, mutta tuuli ohitti sen 2011 tai 2012. Nyt ydinvoiman vauhti on kasvanut samalla kun tuulivoiman hidastunut, joten järjestys voi lähivuosina jälleen muuttua. Auringon kasvunopeus ei ole muutamaan viime vuoteen muuttunut, eikä ole lähelläkään muita.

Nyt voi lukea nuo alussa viitatut GP:n väittämät uudelleen ja miettiä, miltä ne näyttävät vallitsevassa todellisuudessa.

Hei me hillitään ilmastonmuutosta – Lappeenranta

Ari Jokimäki kirjoittaa asiaa. Hänen bloginsa on seuraamisen arvoinen.

Arskan ympäristö

Lappeenrannan kaupunki on juuri julkaissut tiedotteen, jonka mukaan kaupunki on ehdolla maailman parhaaksi ilmastonmuutoksen hillinnässä. Kyseessä on WWF:n Earth Hour City Challenge -kilpailu. Koska tiedän, että Suomessa on ennenkin pelattu puubiomassalla näennäispäästövähennyksien aikaansaamiseksi, niin päätin tarkistaa, millä keinoin Lappeenranta on nyt liikkeellä.

Puubiomassan käyttö bioenergiaksi on tutkimuksissa osoittautunut ilmaston kannalta yhtä huonoksi kuin fossiiliset polttoaineet. Bioenergiaa käsitellään silti nollapäästöisenä virallisessa päästölaskennassa. Tämän vuoksi saadaan kuvitteellisia päästövähennyksiä, kun esimerkiksi siirrytään hiilen poltosta puubiomassan polttoon. Tätä vääryyttä käytetään politiikassa surutta hyväksi. Niinpä meillä Suomessa onkin tällä hetkellä massiiviset pyrkimykset metsien käyttöön – voihan metsien kaatamista nyt kutsua ympäristöteoksi ja sehän sopii vallan kahvassa tällä hetkellä olevalle Keskustalle. Jopa ympäristöpuolueeksi joskus profiloitunut Vihreät on liputtanut metsien energiakäytön puolesta. Heidän sloganissaankin vuonna 2013 vaadittiin kotimaista puuta kunniaan. Kotimainen puu kunniaan polttamalla metsät?

Suomen työ- ja elinkeinoministeriö julkaisi vuonna 2014 Energia- ja ilmastotiekartta 2050 -nimisen mietinnön. Mietinnön oli kirjoittanut ”Parlamentaarinen energia- ja ilmastokomitea”…

View original post 368 more words

Pro gradu -tutkielma osoittaa Greenpeacen ydinvoima-argumentit huonoiksi ja asenteellisiksi

Pertti Suomela Tampereen ylipistosta on tutkinut kahdessa energiaskenaariossa esitettyjä argumentteja ydinvoimasta. Tutkittavat skenaariot ovat Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n raportti World Energy Outlook 2014, sekä Greenpeace Internationalin raportti Energy Revolution. Suomela käy seikkaperäisesti läpi tieteelliset metodit, joita hän argumenttien tarkastelussa käyttää. IEA:n raportista hän on valinnut 12, Greenpeagen raportista 14 argumenttia, joihin soveltaa valitsemiaan metodeja.

Lopputulokset ovat sen kaltaisia kuin voi odottaakin. IEA:n argumentit ovat hyviä, kaikki väitteet hyvin perusteltuja sekä asenteellisuutta vain yhdessä argumentissa. Greenpeacen argumentit sen sijaan olivat vahvasti asenteellisia, huonosti perusteltuja tai perustelu puuttui kokonaan, argumentti sisälsi kehäpäätelmän jne.

Lopussa Suomela toteaa:

Olin kovin yllättynyt, kun huomasin, kuinka kovin huonoa argumentaatiota paljastui Greenpeace:n energiaskenaariosta ja kuinka he näin ovat jättäneet käyttämättä mahdollisuuden hankkia vasta-asiantuntijuutta ydinvoima-asioissa. Tämä löydökseni on sinällään mielenkiintoinen ja siitä tuli mieleeni joitain alustavia päätelmiä ja arveluita, jotka voisivat toimia jatkotutkimusten kipinöinä.

Tämän tyyppisiä tutkimuksia olen pitkään odottanut. Hyvä jos tästä vielä syntyy jatkotutkimuksia. Näiden energiaskenaarioiden julkaiseminen sisältää vastuun niiden oikeellisuudesta. Myös asiaa tuntemattomien lukijoiden on voitava luottaa siihen, että skenaario on edes tehty oikein, oli sen lopputulema mikä tahansa. Greenpeacen skenaariot ovat enemmänkin pamfletteja, joita ei tämän tutkimuksen perusteella voi ottaa vakavasti. Valistuneet lukijat ovat voineet todeta jo muutenkin sen minkä tämä tutkimus vahvistaa: Greenpeacen ydinvoima-argumentit eivät kestä kriittistä tarkastelua. Jos ne ovat pielessä, todennäköisesti moni muukin argumentti tässä skenaariossa on pielessä.

En ole koskaan nähnyt Greenpeacen esittävän mitään positiivista asiaa ydinvoimasta, enkä mitään negatiivista asiaa uusiutuvasta energiasta. Uskallan tältä pohjalta väittää, että vastaavanlainen tarkastelu Greenpeacen skenaarion sisältämistä uusiutuvaa energiaa koskevista argumenteista paljastaisi ne yhtälailla huonoiksi, perustelemattomiksi ja asenteellisiksi. Tärkein tuntuu joka tapauksessa unohtuvan kokonaan, eli ydinvoiman päästövähennyspotentiaali.

Greenpeace on sitten ilmeisesti päättänyt ryhtyä argumentoimaan voimakkaasti ja analyysini mukaan virheellisesti ydinvoiman päästövähennyspotentiaalia vastaan. Pidän tätä lopputulosta kovin kiusallisena ottaen huomioon, että Greenpeace on ympäristöjärjestö ja että ilmastonmuutos on yksi merkittävimmistä ympäristöongelmista. Tämä on omiaan vähentämään Greenpeace:n energiaskenaarion uskottavuutta merkittävästi. IEA taas argumentoi neutraalisti ja hyvin.

Suomelan yli satasivuinen tutkielma on vapaasti luettavissa täällä:

http://urn.fi/URN:NBN:fi:uta-201512042484

Skeptikoiden selitykset meni uusiksi

Tämä olikin vain ajan kysymys, ja se aika on helmikuu vuonna 2016. Tähän asti ilmasto ei ole lämmennyt viimeiseen 17 vuoteen, jolloin ilmasto alkoi viiletä. Näin ilmastoskeptikot ovat tulkinneet UAH-satellittimittauksia ilmakehän lämpötilasta. Nytpä paukahti edellinen, vuoden 1998 ko. mittaussarjan kuukausiennätys rikki.

UAH_LT_1979_thru_February_2016_v6-1

UAH-satellittimittaussarja.

Satelliittimittaukset näyttävät reagoivan pintamittauksia voimakkaammin El-ninoon, josta edellinenkin huippu johtui. Sen jälkeen ilmasto on lämmennyt edelleen, ja tämän kertainen huippu ylittää edellisen. El-ninon laannuttua lämpötilat tasaantuvat, kunnes joidenkin vuosien kuluttua seuraava huippu nousee taas tätäkin ylemmäs, jne jne. Toisin sanoen ilmaston lämpeneminen päättyy vielä monta kertaa, skeptikot joutuvat ainoastaan vaihtamaan vuosilukua välillä.

Tässä esimerkkinä pintamittauksista Japanin ilmatieteenlaitoksen mittaussarja.

an_wld

Japanin ilmatieteenlaitoksen mittaussarja.

Viimeisen lukema tässä kuvassa on tammikuu 2016, helmikuun lukemaa ei ole vielä julkaistu. Kuten nähdään, pintamittauksista on vaikeampi nähdä mitään varsinaista viilemistä, siksi satelliittmittaukset ovat skeptikoiden suosiossa.

Katsotaan vielä pohjoisen pallonpuoliskon merijään tilanne. Kuva: National Snow and Ice Data Center

N_stddev_timeseries

Pohjoisen merijään ulottuvuus.

Samalla kun lämpötilat kasvavat, jään määrä vähenee. Se kävikin helmikuussa jälleen uudessa ennätyksessä. Mielenkiintoista nähdä, mihin jään määrä asettuu kesän minimissä, jos El-nino pysyy päällä siihen saakka. Sitä odotellessa.

  1. Ilmastoskeptikot olivat väärässä viimeksikin
  2. Ilmastoskeptikot ovat taas väärässä
  3. Mitä ilmastoskeptikot sanoivat merenpinnasta?

Geoterminen lämpö pintaa syvemmältä

St1 lähti muutama vuosi sitten ennakkoluulottomasti tavoittelemaan geotermistä lämpöä Suomen kallioperästä. Se, että  maankuoressa on lämpöä, on tiedetty jo kauan. Periaatteessa sekin on tiedetty, miten sitä voidaan hyödyntää. Ei tarvitse kuin porata reikä riittävän syvälle, niin reikään pumpattu vesi saadaan sieltä lämmenneenä ylös. Mitä syvemmälle mennään, sen kuumempi maankuori on. Maan ydin on jokseenkin yhtä kuuma kuin Auringon pinta. Siellä, missä geotermistä lämpöä jo hyödynnetään, lämpö on selvästi lähempänä pintaa kuin Suomessa. Täällä on mentävät syvälle, todella syvälle.

ST1_a

St1 tavoittelee n. 7 km syvyyttä, jossa lämpötila on reilut sata astetta. Sähköä siitä ei vielä saa aikaiseksi, mutta kaukolämmitykseen se riittää hyvin. Sähkön tuottamiseen tarvittaisiin toiset sata astetta lisää.

Lämpö on osittain peräisin Maan syntyajoista, osittain maankuoressa olevien radioaktiivisten aineiden hajoamisesta. Lauri Muranen luonnehtiikin WEC Finlandin blogissa geotermistä lämpöä osuvasti luomu-ydinvoimaksi. Osa Maan sisäisestä lämmöstä syntyy vuorovesi-ilmiön seurauksena. Auringon ja Kuun painovoimat vääntelevät maankuorta, jolloin se lämpenee. Tämä lämpö on enimmäkseen Maan pyörimisliikkeen kineettistä energiaa, joka muuttuu lämmöksi.

Radioactive decay accounts for half of Earth’s heat

ST1_b

Poraustekniikkaa on käytetty öljyn- ja kaasuntuotannossa jo pitkään, mutta näin syvällä operointi ei ole aivan arkipäivää. St1 Deep Heat -projektin työmaa sijaitsee Otaniemessä Fortumin lämpökeskuksen tontilla. Työmaan aidassa on havainnollisesti selitetty hankkeen pääperiaatteet.

Ensin porataan yksi reikä n. 7 kilometriin, tai missä nyt haluttu lämpötila tulee vastaan. Sen jälkeen kalliota reiän pohjalla säröytetään suuren paineen avulla. Seismisillä antureilla ”kuunnellaan” mihin suuntaan säröt lähtevät avautumaan. Toinen reikä porataan sinne. Poraa voidaan ohjata sivusuunnassa, joten toisen reiän alapää voi sijaita kilometrin päässä ensimmäisestä, vaikka reikien yläpäät ovat samalla tontilla.

ST1_c

Reikien seinämät vuorataan teräksellä yläosastaataan, jotta vesi ei karkaa matkalla. Toisesta reiästä pumpataan vettä sisään ja otetaan se takaisin toista reikää myöten. Matkalla se lämpenee reiluun sataan asteeseen. Tästä kiertovedestä lämpö siirretään lämmönsiirtimellä kaukolämpöveteen. Tehoksi tälle laitokselle on suunniteltu 40 MW. Pumppaus kuluttaa sähkötehoa parisen megawattia.

Kuulostaa helpolta, mutta mahdollisia ongelmia on runsaasti.

  • Taloudellinen kannattavuus. Menestyäkseen minkä tahansa toiminnan tulee olla kannattavaa ja kilpailukykyistä.
  • Saadaanko reiästä suunniteltu määrä tehoa, vai jäädäänkö tavoitteen alle, jolloin palataan kohtaan 1.
  • Pysyvätkö reiät auki, vai tukkeutuvatko ne?
  • Pysyvätkö kallioon avatut säröt auki?
  • Mitä kaikkea veden mukana tulee reiästä ylös? Aiheutuuko putkistoon korroosiota, tai kerrostumia, jotka voivat tukkia laitteet tai itse reiät? Voidaanko vettä käyttää uudelleen, joudutaanko sitä vaihtamaan, mitä jätevesille tehdään?
  • Kuinka suuresta kalliotilavuudesta lämpöä onnistutaan keräämään, eli kuinka nopeasti lämpötila putoaa? Se tiedetään, että lämpöä otetaan kalliosta nopeammin kuin sitä muodostuu ja/tai johtuu ympäröivästä kalliosta tilalle, mutta kuinka kauan lämpötila pysyy riittävän korkeana? Jos se jäähtyy oletettua nopeammin, palataan pian kohtaan 1, ja tarvitaan uusi reikä uuteen paikkaan.
  • Miten maankuori käyttäytyy jäähtyessään? Kaikissa aineissa tapahtuu lämpöliikettä. Jäähtyessään maankuori supistuu. Siitä aiheutuu vetojännitystä, jota graniitti kestää todella huonosti, eli teoriassa jännityksen purkautuessa voi syntyä jonkinlainen maanjäristys.

Tätä lämmöntuotantomenetelmää ei ole onnistuneesti aiemmin käytetty missään. Pariisissa on geotermistä kaukolämpöä käytössä, mutta siellä tilanne on täsmälleen päinvastainen. Huokoisessa maaperässä on kuumaa vettä, joka vain tarvitsee pumpata ylös, ja palauttaa sinne jäähdytettynä takaisin.

Yhdysvalloissa on rakennettu yli 3000 MW geotermistä sähköntuotantoa, yli 80 % siitä Kaliforniassa. Sielläkin maassa on valmiiksi kuumaa vettä, joka ylös noustessaan höyrystyy.

Sveitsissä oli tarkoitus tuottaa sähköä ja kaukolämpöä samalla menetelmällä kuin nyt Espoossa. Reikä oli porattu 4450 metriin, säröjä oltiin avaamassa korkeapaineisella vedellä, kun toiminnan seurauksena laukesi 3,5 magnitudin maanjäristys. Paine reiästä purettiin, mutta pienemmät järistykset jatkuivat alueella vielä seuraavan vuoden ajan. Projekti keskeytettiin. Henkilövahingoilta vältyttiin, mutta järistysten aiheuttamia omaisuusvahinkoja korvattiin kahdeksalla miljoonalla eurolla. Tapahtumasta löytyy runsaasti tietoa.

Deep in Bedrock, Clean Energy and Quake Fears

All seemed to be going well — until Dec. 8, 2006, when the project set off an earthquake, shaking and damaging buildings and terrifying many in a city that, as every schoolchild here learns, had been devastated exactly 650 years before by a quake that sent two steeples of the Münster Cathedral tumbling into the Rhine.

Swiss geothermal power plan abandoned after quakes hit Basel

It was supposed to be an environmentally friendly way of generating electricity. When geologists in Switzerland drilled deep into the ground, they planned to pump water into the shaft and use the steam generated by hot rocks to power 10,000 homes.

But the geothermal power plant had to be abandoned after a series of earthquakes, one registering magnitude 3.4, damaged properties in the city of Basel, a court heard today.

Baselin kaupunki on siirroslinjan päällä. Maankuoren säröytys laukaisi jo olemassa olevia jännityksiä. Suomessa ei tällaisia siirroslinjoja ole, joten riski on ehkä pienempi, mutta viimeistään kallioperän jäähtyminen aiheuttaa jännityksiä, jotka voivat laueta aiheuttaen järistyksiä.

Seismisen aktiivisuuden lisääntymistä on havaittu muuallakin geotermisten reikien yhteydessä, eli kyse lienee enemmänkin säännöstä kuin poikkeuksesta. Tämä artikkeli mainitsee havainnoista Saksassa.

Geothermal plans halted after earthquake

Seismic activity due to Geothermal drilling has been frequently reported elsewhere in the world, as can be see from cracks in the ground that appeared in the German town of Staufen. This seems to be one of the unavoidable disadvantage of obtaining renewable energy from the ground.

Lisää tietoa:
Geothermal power facility induces earthquakes, study finds
How Does Geothermal Drilling Trigger Earthquakes?
Induced seismicity in Base
Google-haku

Kuinka kauan reiästä sitten lämpöä riittää? St1 on tätä varmasti arvioinut. Yritetään nyt hahmottaa asiaa itse. Emme tiedä, miten suuresta graniittitilavuudesta lämpöä onnistutaan tuottamaan. Oletetaan tilavuudeksi yksi kuutiokilometri. Se voi olla suurempi tai pienempi, riippuen siitä, miten paljon säröjä kallioon onnistutaan avaamaan, ja miten ne pysyvät auki.

Granitin tiheys on 2650 kg/m3. Kuutiokilometrin massa on näin ollen 2650 miljoonaa tonnia. Graniitin ominaislämpö on 0,75 kJ/(K·kg). Tästä voidaan laskea, että jäähdytettäessä kuutiokilometriä graniittia 40 megawatin teholla, sen lämpötila laskee 0,6 astetta vuodessa, kuusi astetta kymmenessä vuodessa. Jos lähtölämpötila on sata astetta, 30 vuoden kuluttua jäljellä on 82 stetta. Jos vesikierto onnistuukin saavuttamaan vain puoli kuutiokilometriä kalliota, jäähtyminen on tuplasti nopeampaa.

Geotermisen lämmön sanotaan olevan uusiutuvaa. Kestää kuitenkin aikansa, ennen kuin jäähdytetty graniittikuutio lämpenee uudestaan lähtölämpötilaansa. Se tapahtuu sekä johtumalla, että radioaktiivisen hajoamisen seurauksena.

Graniitissa on keskimäärin 3 miljoonasosaa uraania ja 17 miljoonasosaa toriumia, jotka tuottavat lämpöä hajotessaan. Muutama miljoonasosa kuulostaa pieneltä, mutta graniittiahan on paljon. Kuutiokilometrissä graniittia on 7950 tonnia uraania ja 45050 tonnia toriumia. Uraanin puoliintumisaika on 4,5 miljardia vuotta, toriumin 14,05 miljardia vuotta. Hajoamisketjujen energiat ovat: uraani 51,7 MeV, torium 42,6 MeV. Nyt lasketaan ensin näiden aineiden aktiivisuus kuutiokilometrissä graniittia, saadaan: uraani 98 TBq, torium 183 TBq. Näistä saadaan edelleen lämmöntuotoksi: uraani 814 W, torium 1248 W. Yhteensä uraanin ja toriumin lämmöntuotto kuutiokilometrissä graniittia on siis 2 kW. Jos kalliosta otetaan 40 MW, se on 20000 kertaa enemmän kuin sitä uraanin ja toriumin radioaktiivisuuden johdosta muodostuu. Jos laitosta käytetään 30 vuotta, kestää lämmön palautuminen pelkästään uraanin ja toriumin hajoamisen avulla kuusisataatuhatta vuotta, olettaen, että sitä ei tänä aikana poistu mihinkään.

Kaikki laskut lähdeviitteineen löytyvät tästä taulukosta.

Graniitissa on jonkin verran muitakin radioaktiivisia aineita kuin uraani ja torium, mm kaliumia. Lisäksi jäähtyneeseen tilavuuteen siirtyy johtumalla lämpöä ympäristöstä.

Wikipedian mukaan maankuoren lämpövuo alhaalta ylöspäin on mantereiden alueilla keskimäärin 65 mW/m2. Jos tämä teho saadaan graniittikuutiomme lämmittämiseen, ja lämmön ajatellaan siirtyvän kuutioon pohjan kautta, sen lämmitysteho on 65 kW. Mikäli otetaan huomioon myös sivuilta siirtyvä lämpö, ollaan lukemassa 325 kW. Todellisuudessa lämpöä johtuu jäähtyneeseen kohtaan varmasti reilusti enemmän, koska syntyy normaalia selvästi jyrkempi lämpötilagradientti. Hetkellisesti, koska se loivenee sitä mukaa kuin lämpöä siirtyy. Lopulta saavutettaisiin sama gradientti kuin maankuoressa pystysuunnassa normaalisti vallitsee, eli pitkällä aikavalillä jäähdytetty kilometrin graniittikuutio saa uutta lämpöä radioaktiivisen hajoamisen tuloksena 2 kW sekä lämpöä johtumalla alapuolelta 65 kW, noin suunnilleen, tämähän on pelkkä suurrusluokka-arvio. Toimiessaan 40 MW:n teholla laitos jäähdyttää graniittikuutiota 600 kertaa nopeammin kuin siihen lämpöä palautuu. Uusiutuvaa, kyllä, mutta äärimmäisen hitaasti. Geotermisen ”lämpökaivon” palautuminen uudelleen käytettäväksi kestää niin kauan, että käytännöllisesti katsoen sitä voi pitää uusiutumattomana. Kun se ehtyy, pitää porata uudet reiät toiseen paikkaan, kilometrin päähän edellisistä.

Nyt voidaan hahmottaa myös toiminnan aiheuttamaa lämpöliikettä graniitissa. Graniitin lämpöpitenemiskerroin on 8,3 x 10^-6/aste C. Kun kuutiokilometrin graniittikuutiota jäähdytetään 18 astetta (30 vuoden käyttöaika), kuutio supistuu joka suunnassa 15 senttimetriä. Graniitti kestää vetojännitystä hyvin huonosti. Jäähtyminen aiheuttaa vetojännitystä graniittiin. Jos jännitys ylittää vetomurtolujuuden, tapahtuu murtuminen, joka havaitaan maanjäristyksenä.

Mielipiteeni asiasta on, että tätä kannattaa ehdottomasti kokeilla, ja toivoa hankkeen onnistumista. Toimiessaan sillä voi olla paikallista merkitystä, mutta ihmeitä, edes ratkaisua päästöongelmaan siitä ei pidä odottaa.

Fysiikan dosentti Tom Murphy Kalifornian yliopistosta on päätynyt samankaltaiseen johtopäätökseen:

Do the Math: Warm and Fuzzy on Geothermal?

Aurinkosähkö voi lisätä päästöjä

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

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

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

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

20160127_PV_Emission

Kuva 1. Aurinkosähkön elinkaaripäästöt NREL:n tutkimuksen mukaan.

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

20160127_PV_Harm_parameters

Kuva 2. NREL:n tutkimuksen harmonisoinnissa käytetyt parametrit.

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

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

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

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

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

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

20160127_Suomen_sähkön_ominaispäästö

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

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

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

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

Luonnollisesti paneelien valmistustekniikan kehittyminen muuttaa tilannetta aurinkosähkölle edullisempaan suuntaan.

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

Aurinkolämpö on Suomen oloissa todennäköisesti päästövähennyksessä huomattavasti kustannustehokkaampi vaihtoehto.