Mistä energiaa vuonna 2050

Posted on

Possible varioations in chemical composition from one part of Staturn’s ring system to another.
Kuva: NASA/JPL

Vallitsevan käsityksen mukaan globaalin lämpötilan nousun (0.85 oC esiteollisen ajan alusta) syy on ihmiskunnan aiheuttama ilmakehän koostumuksen muutos. Tavoitteena on rajoittaa kasvu kahteen asteeseen jotta pahimmilta seuraamuksilta vältyttäisiin. Energiasektori vastaa 35 % maailman kasvihuonekaasu (KHK)-päästöistä. Suomessa osuus on n. 80 %. Maailman energiateollisuuden päästöjen kasvunopeus on tavoitteista huolimatta kiihtynyt 1990 luvun 1.7 prosentista 3.1 %:iin/v vuosina 2000-2010 nopean taloudellisen kasvun ja lisääntyneen hiilenkäytön myötä 4).

Vaikka IPCC:n uusimman arviointiraportin mukaan KHK-päästöjen kasvun syynä on taloudellinen ja väestönkasvu1), ilmastonmuutoksen torjunta- tai sopeutustoimiin ei sisälly kummankaan taustatekijän kasvun rajoittamistoimia. Sen sijaan poliitikot ovat päättäneet uusia hiilidioksidia tuottavat teolliset järjestelmät, keskittää ihmiset tiiviisti rakennettuihin kaupunkeihin ja kontrolloida heidän kulutustaan. Tätä vaativat etenkin vihreät. Helsingin uudessa yleiskaavassa tavoitellaan 250 000 uutta asukasta vuoteen 2050 mennessä, pääkaupunkiseudun väestömäärän odotetaan kasvavan jopa kahteen miljoonaan. Maaseudun elinmahdollisuuksien ja hajautetun luontopainotteisen asumisen kustannuksella.

Maailmaa pelastetaan kasvulla ja teknologialla: Uudet vähähiiliteknologiat ovat globaalisti voimakkaimmin kasvavia aloja; niiden maailmanmarkkina-arvo on 1600 miljardia euroa, 6 % maailman BKT:sta2). EU myönsi viime kesäkuussa toisessa NER300-haussa miljardi euroa bio-, aurinko, tuuli-, geo-, aalto- ja OTEC-energian sekä älykkäiden sähköverkkojen tutkimukseen. Suomi ei ole mukana, Baltian maat kyllä, myydäkseen kehittämänsä tuotteet sitten meille. Suomen cleantech-sektori kasvoi kuitenkin vuonna 2012 15 % ja kasvun toivotaan jatkuvan.2)

Tulevaisuuden energiapolitiikkaa ohjaa kasvihuonekaasujen vähentämistarve. Suomi on sitoutunut EU:n tavoitteeseen vähentää vuoteen 2050 mennessä KHK päästöjä 80-95 % vuoden 1990 tasosta. Päästöjä voi vähentää ns. kustannustehokkaasti: myös päästökaupan ulkoisella sektorilla missä vain maassa EU:n ulkopuolella. Tavoitetta on vauhditettu lukuisilla direktiiveillä joilla säädellään EU kansalaisten ja teollisuuden toimia.

Suomi 2050

VTT, Metla, GTK ja VATT laativat vv. 2012-14 Low Carbon Finland platform-Tekes-hankkeessa3) tiekarttoja vähähiiliselle ja kilpailukykyiselle yhteiskunnalle arvioiden strategiset luonnonvarat ja niiden resurssit sekä kestävän vihreän kasvun edellytykset Suomessa. Parlamentaarinen komitea laati ko. projektin tuloksia hyödyntäen Suomelle energia- ja ilmastotiekartan vuodelle 2050 2).

Hankkeessa hahmoteltiin kuusi skenaariota vuodelle 2050. Sähkön kulutus (84.3 TWh 2013) kasvaa 90-110 TWh:iin, primäärienergian kulutus (1391 PJ 2013) on 1150 – 1700 PJ vuonna 2050, tuotantotekniikat vaihtelevat eri skenaarioissa. Ydinvoiman osuus on 30-50 TWh paitsi Muutos-skenaariossa 12 TWh. Raportissa on hyvin varsin vähän kvantitatiivista tietoa, esimerkiksi ei mainita millä polttoaineilla kaukolämpö- tai teollisuuden vastapainevoima tuotetaan. Liikennepolttoaineiden CO2 päästömääräykset vuodelle 2020 on mainittu, liikennemäärien kehitystä ei – samoin primäärienergian tuotantotapoja ei esitellä. Olisin toivonut että edes keskeisten perussuureiden kehitys: väestömäärän, liikenteen volyymin, rakennustilavuuksien, teollisuusvolyymin jne. kasvu olisi tuotu mietinnössä eduskunnan arvioitaviksi, tn ne löytyvät taustaraporteista. Tavoitteet eivät ole kovin rohkeita: Tanskan tavoite on 100 % uusiutuvaa ja nollapäästöt, Saksan 80 % uusiutuvaa vuonna 2050. Mietinnöstä pyydettyjä lausuntoja en löytänyt TEM:n sivuilta.

Skenaariot tarjoavat päättäjille kaikki vaihtoehdot, onneksi EU ohjaa kehitystä tiukasti – mikä tahansa ei ole mahdollista. Tulevaisuudessa energiatehokkuuden tulee kasvaa kaikkialla: uusien asuintalojen tulee olla lähes nollaenergiataloja vuoteen 2020 mennessä, korjausrakentamisen energiatehokkuussäännöstöä kiristetään v. 2013 määräyksistä edelleen ja teollisuudelle sekä liikenteelle asetetaan tiukkoja teknologiakohtaisia rajoja.

Uusiutuvien energian lähteiden potentiaali

Suomen eduskunta luottaa sähkön tuotannossa keskitettyyn, raskaaseen ja vanhaan energiateollisuuteen, kun taas EU:n uudesta sähköntuotantokapasiteetista 60 % perustuu uusiutuvaan energiaan. Useissa kv. tutkimuksissa niiden osuus on 80-100 % vuonna 2050 9). Asiantuntijat ovat kritisoineet energiapolitiikkaa: Esimerkiksi professori Peter Lundin mukaan Suomessa aurinkoenergiaan ei satsata, energiapolitiikassa ja markkinoilla on harvainvalta, poliittinen päätöksenteko ja isot energiatoimijat ovat lähellä toisiaan, raskas teollisuus päättää edelleen 1950-luvun mentaliteetilla ja sen lobbarit ovat tehokkaita9).

Ydinvoima on kallista: Alun perin Olkiluodon kolmannen ydinreaktorin piti maksaa noin 3 miljardia €, lopullinen hinta noussee 8,5 miljardiin. OL kolmosen hinnalla olisi voinut rakentaa New Yorkiin kolme uutta One World Trade Center pilvenpiirtäjää. Maailman kalleimmaksi rakennukseksi Olkiluotoa ei voi silti julistaa. Edellä on ainakin muutama vielä kalliimpi ydinvoimala… (HS 2.4.2014). OL3 on prototyyppi, mutta ei ole sanottua ettei hinta karkaa myös OL4:n ja Fennovoiman mahdollisilla työmailla. OL3 myöhästyy vähintään 8 vuotta, entä ne muut?

Myös tuulivoima vaatii massiivista rakentamista. Rannikoilla se uhkaa lintuja, meluaa, aiheuttaa heijastus ja varjo-ongelmia tutkille ja asukkaille. Tuskin kukaan rakentaisi tuulienergiaa ilman tuotantotukia – joiden käyttö on TEM:n uuden energia- ylijohtajan Riku Huttusen mukaan harkinnassa. Jos voimalan napa on 100-140 metrin korkeudella, se ei edusta pientuotantoa. Jos tuulivoimaa rakennettaisiin vain merialu- eella, sen hyväksyttävyys paranisi.Kansalaiset voisivat muuttaa suunnan valoisammak- si rakentamalla omaa hajautettua tuotantoa ostosähkön sijaan: aurinko- ja bioenergia- ja lämpöpumppu-yhdistelmällä.

Energiaprofessori Peter Lundin mukaan käynnissä on maailmanlaajuinen energiavallankumous, uusiutuvat energiat valtaavat markkinoita. 60–70 prosenttia Euroopan uusista sähköntuotannon investoinneista liittyy aurinko- ja tuulienergiaan. Aurinkopaneelien hinta on laskenut 80 % viiden viime vuoden aikana, ja IEA arvioi niiden hinnan laskevan jopa kolmannekseen nykytasosta v. 2030 (Nyman C., 2014, aurinkoteknillinenyhdistys.fi/liite/ATY8_2014.pdf). Tuotantokustannus Suomessa on nyt 10-11 c/ kWh ilman tukia; yritykset ja julkiset yhteisöt voivat saada 30 %:n investointituen. Tanskassa aurinkoa käytetään myös kaukolämmön tuotannossa lämpöpumppujen kanssa.

Fortumin Eero Vartiaisen mukaan koko energiantuotanto voisi perustua uusiutuviin energialähteisiin jos niin halutaan: tuuleen (osuus 40 %), aurinkoon (10-20 %), biomassaan ja vesivoimaan (loput, TT 24.10.2014). 15 MW:n aurinkovoimala vaatii 105 km2 paneelit. Vertailun vuoksi: Lokan allas vie 216-418 km2, Porttipahta 34–214 km² (vedenkorkeus vaihtelee 5-9 m). Katoilla, seinillä ja pellon pientareilla on tilaa.

Saksan lähes 40 GW:n aurinkovoimalat työllistävät noin 100 000 ihmistä. Meillä uusi ydinvoimala työllistää ehkä 500 henkeä laitospaikkakunnalla. Ero on suuri. Peter Lundina lainaten: Iso osa kotitalouksistamme maksaa koko ajan mittavia summia suurten sähköyhtiöiden pussiin sen sijaan, että heidät otettaisiin osaksi energian tuotantoketjua ja markkinoita, kuten Saksassa9).

Bioenergia on Suomelle tärkeä energiamuoto, myös liikenteessä. Liikenteen polttoaineista 10 % tulee olla biopohjaisia vuonna 2020. Niiden käytön eettisyys riippuu tuotantotavasta: VTT:n mukaan peltoviljelty kuluttaa ensimmäisinä vuosina enemmän energiaa kuin biopolttoaineesta irtoaa, ja bensan tuotto kehitysmaiden pelloilla lisää nälkää. EU:n säätämä vaihtoehtoisten liikennepolttoaineiden infrastruktuuridirektiivi (2014/94/EU) edellyttää tankkausverkoston luomista kaikkiin jäsenmaihin puhtaimmille liikenteen käyttövoimille eli uusiutuvalle sähkölle, vedylle ja metaanille. Suomen tankkausverkosto kasvaa http://www.cbg100.net/news/cbg-vuosi-2014/

Liikennebiokaasu vähentää elinkaaren kasvihuonekaasupäästöjä 98 % verrattuna bensiiniin ja 97 % verrattuna maakaasuun (Lampinen A., 2012. http://www.cbg100.net/ products/ue-autojen-kasvihuonekaasupaastot/. Puupohjaista pyrolyysiöljyä voidaan käyttää myös kaukolämmön tuotannossa. Bioenergiatalous täydennettynä aurinko- ja maalämpötekniikoilla toisi vaihtoehdon keskitetylle energiantuotannolle ja mahdollistaisi maaseudun pysymisen asuttuna.

Energiantuotantomuotojen hintasuhteet muuttumassa

Vuoden 2020 jälkeen rakennettavien fossiilista polttoainetta käyttävien voimaloiden on EU-alueella varauduttava hiilidioksidin poistoon savukaasuista. EU sääti 2009 direktiivin hiilidioksidin talteenotto- ja loppusijoitusteknologiaa (CCS) varten ja rahoitti elvytyspaketistaan yli miljardilla eurolla CO2:n erotus- ja loppusijoitustekniikan pilottikokeita (pieni summa verrattuna EKP:n elvytyspakettiin, 60 G€/kk). Tekniikka on riskialtis ja kallis. CO2:n 90 %:n talteenotto nostaa voimalan rakentamiskustannuksia 50-80 % ja hyötysuhde laskee 7-14 %, tuotantokustannukset nousevat 40-70 %. Hintaan tulee lisätä kerätyn CO2:n esikäsittely, kuljetukset nesteytettynä kovan paineen alla (5-35% CCS:n kokonaiskustannuksista6)) ja pumppaus maaperään (5-25 % kustannuksista) entisille öljy- tai kaasukentille tai suolavesikerrostumiin 1-3 km:n syvyyteen. CO2 syrjäyttää huokoisen kerroksen raskaampaa suolavettä, reagoi kemiallisesti mineraalien kanssa ja liukenee tuhansien vuosien kuluessa. Varastointipaikan yläkerrosten tulee olla esim. tiivistä savea, kerrostuman tulee olla geologisesti stabiili ja sen mineraaleja ei saa hyödyntää enempää.

Vuonna 2013 maailmassa toimi viisi isoa CO2:n hautaamisyritystä jotka ovat dumpanneet maaperään 30 MtCO24). Suomi on ilmoittanut EU:lle kieltävänsä CO2:n hautaamisen omaan maaperäänsä5). IEA on arvioinut CCS:n kattavan noin 14 % vuonna 2030 tarvittavasta noin 8 Gt:n ja lähes 20 % vuonna 2050 tarvittavasta n. 48 Gt:n CO2 –päästövähennyksestä.

Joskin fossiilisten hinta on väliaikaisesti romahtanut, sen ennustetaan kasvavan jyrkästi heti kun öljyn ylitarjonta muuttuu ylikysynnäksi (Talouselämä 4/2015). Uusiutuvien energialähteiden kilpailukyky fossiilisiin polttoaineisiin verrattuna tulee paranemaan.

Valittavana tasapaino tai vaara

Tammikuun alussa Nature Geosciencin julkaiseman artikkelin7) mukaan 55.5 M vuotta sitten vallinnut Paleoseeni- ja Eoseenikausien lämpötilahuippu PETM, maapallon lämpötilan nousu 5-8 asteella samanaikaisesti kun ilmakehän C-12 isotooppi lisääntyi äkillisesti, aiheutui merenpohjan klatraatteihin sitoutuneen metaanin purkautumisesta ilmakehään. Lämpöhuipun aikana meren lämpötilat nousivat 8-10 astetta, ja aikakauden eliölajeista suuri osa kuoli sukupuuttoon.

Metaaniklatraattia (tai –hydraattia), huokoista jäätä jonka kiderakenne sisältää metaania, esiintyy kaikkialla mannerlaattojen jalusta-alueilla. Se on stabiili kovassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa, mutta vapauttaa metaania kriittisen lämpötilan ylittyessä. Vuoden 2008 jälkeen pohjoisilla merialueilla klatraattien on havaittu vapauttavan suuriakin määriä metaania. Berndt e.a. 2014 8) tutkivat Huippuvuorten edustan klatraattien stabiilisuutta 380-400 metrin syvyydellä, missä lämpötila vaihteli 1-2 asteen välillä; kun lämpötila nousi havaittiin mittavia metaanipurkauksia. Metaanipurkaukset ovat tutkimuksen mukaan jatkuneet ko. paikassa vähintään 3000 vuotta ja lämpenemisen aiheuttamaa lisäystä ei vielä havaittu; kuitenkin stabiili lämpötila-alue on todella kapea. IPCC:n mukaan 90 % lämpenemisen myötä kertyvästä energiasta on sitoutunut meriin. Merten lämpötasapainon järkyttämisen seuraukset voivat olla arvaamattomat.

Lähteet:

  1. Climate change 2014, Synthesis report, summary for policymakers. http://www.ipcc.ch/ 2014
  2. Energia- ja ilmastotiekartta 2050. Parlamentaarisen energia- ja ilmastokomitean mie- tintö 16.10.2014, TEM energia ja ilmasto 31/2014. www.tem.fi/tiekartta
  3. http://www.lowcarbonplatform.fi/
  4. IPCC 2014. http://mitigation2014.org/report/publication/.
  5. http://ec.europa.eu/clima/policies/lowcarbon/ccs/implementation/docs/gd1_en.pdf
  6. http://hiilitieto.fi/kestava-kehitys/ccs/
  7. Bowen G.J. e.a. Two massive, rapid releases of carbon during the onset of the Palaeo cene–Eocene thermal maximum. Nature Geoscience Vol. 8, Jan 2015. p. 44-47 www.nature.com/naturegeoscience
  8. Berndt e.a. 2014. Temporal constraints on hydrate-controlled methane seepage off Svallbard. Science Vol. 343, 17. January 2014, pp. 284-287
  9. Peter Lund, 2012. Uusiutuva energia ja energiatehokkuus. www.lapinenergianeuvonta.fi

Teksti: Marke Hongisto