Kestävän energian Suomi 2040


Meiltä vihreiltä kysytään usein, ihan syystä, kuinka te sen energian sitten oikein tuottaisitte. Puolueen tasolla on hahmoteltu Suomen energiantuotantoa vuonna 2025 ilman ydinvoimaa.1 Seuraava on pitkälti oma visioni, ajatus Suomen energiantuotannosta vuodelle 2040. Faktojen selvittämiseen olen hyödyntänyt erilaisia lähteitä paljon. Tätä tehdessä huomasin, että täydellisen mallin tekeminen 25 vuoden päähän on käytännössä mahdotonta. Mutta suuntaviivat, suuruusluokat ja idean tästä toivottavasti tavoittaa.

Jaottelen nämä energia-asiat kolmeen osaan: liikennepolttoaineisiin, sähköenergiaan, ja lämmitykseen. Alkuun lyhyet linjaukset siitä, kuinka energia-asiat tulevaisuudessa pitäisi mielestäni olla. Sen jälkeen yksityiskohtaisemmat perustelut.

Liikennepolttoaineissa pitää siirtyä mahdollisimman pian uusiutuviin, eli biokaasuun ja bioetanoliin / -dieseliin. Biokaasua tuotetaan hajautetusti esim. maatiloilla, jotka ovat sitten samalla tankkausasemia. Siirrytäänkö sitten vähitellen sähköautoihin vai pysytäänkö biopolttoaineissa – sitä minä en osaa sanoa. Tässä on selvittämisen paikka.

Sähkönkulutusta pitää vähentää. Se on mahdollista, vedenkulutukselle on käynyt niin. Samoin täytyy kehittää sähköverkon älykkyyttä, jolla voidaan tasata kulutusta ja siten vähentää säätövoiman käyttöä. Energian varastointitapoja pitää kehittää, jolloin energiaa voi varastoida esimerkiksi vedyksi, biokaasuksi, vesivarastoiksi sekä akkuihin. Tulevaisuudessa sähköä tuotetaan eri vuodenaikoina eri tavalla. Talvella sähköä tuotetaan yhdessä kaukolämmön kanssa. Kesällä hyödynnetään aurinkoenergiaa mahdollisimman paljon.

Lämpö tuotetaan polttamalla puuta, muuta metsäbiomassaa tai biokaasua. Mahdollisesti maalämpö yleistyy entisestään lämmönlähteenä.

Suomessa pitää selvittämisen jälkeen päättää miten sähköistä tulevaisuutta halutaan. Karrikoiden, sähköautoja vai biokaasuautoja – maalämpöä vai kaukolämpöä polttamalla jotain.

No sitten yksityiskohtaisempaa perustelua, olkaa hyvä.

Liikennepolttoaineet

Öljystä liikennepolttoaineena täytyy pyrkiä eroon mahdollisimman pikaisesti. Se on sekä huoltovarmuus-, kauppatase- että ympäristökysymys. Suomi ostaa joka päivä öljyä 15 miljoonalla eurolla. Tällä vuotuisella viidellä ja puolella miljardilla eurolla on jo aikamoinen työllistävä vaikutus. Lisäksi öljyriippuvuuden vähentäminen parantaa huoltovarmuutta. Yhteiskuntamme ei olisi niin haavoittuva mahdollisille öljyn hinnannousulle tai tuontirajoituksille.

Öljynkäytön ympäristövaikutukset ovat myös huomattavat. Ensinnäkin se on fossiilista polttoainetta, jota ei riitä loputtomiin. Toiseksi sen polttamisesta aiheutuu päästöjä, hiilidioksidia ilmastoa lämmittämään ja pienhiukkasia, jotka aiheuttavat syöpää. Öljynporauksen ympäristövaikutukset kasvavat koko ajan, kun öljyä porataan yhä haastavimmista paikoista ja yhä köyhemmistä esiintymistä.

Biokaasu on metaania, eli käytännössä samaa ainetta kuin maakaasu. Sitä tuotetaan hapettomissa olosuhteissa mädättämällä biomassaa. Mädätyksessä syntyy metaania ja hiilidioksidia. Jäljelle jää kiinteä, ravinnepitoinen aines, jota voi käyttää lannoitteena. Kun kaasuseoksesta puhdistetaan hiilidioksidi pois, sitä voidaan käyttää esimerkiksi autojen polttoaineena.

Tavallisen auton voi muuntaa toimimaan myös biokaasulla. Bensakäyttöisen auton muuntaminen kaasuautoksi maksaa pari tuhatta euroa. Muutoksen jälkeen auto toimii sekä kaasulla että bensalla vaihtaen polttoainelähdettä automaattisesti. Kaasusäiliöt asennetaan tavaratilaan, joten se pienenee hieman. Esimerkiksi yksi 75 litran kaasusäiliö vastaa 18 litraa bensiiniä. Sillä ajaa pari sataa kilometriä, jonka jälkeen sitten bensalla tarvittaessa pidempään. Nykyisillä kaasun hinnoilla muunnos maksaa itsensä takaisin parissa vuodessa, riippuen toki ajokilometreistä ja auton tyypistä.

Biokaasua voidaan tuottaa lähes kaikesta biomassasta: biojätteestä, lietteestä, nurmesta, puustakin. Siksipä biokaasulaitoksia kannattaa rakentaa raaka-aineiden lähelle: maatiloille, jätekeskukseen, jätevedenpuhdistamoille. Samalla saadaan kattava biokaasun tankkausverkosto.

Biomassasta voidaan tuottaa myös bioetanolia ja –dieseliä. Näitä sitten ensin sekoitetaan öljypohjaisten bensiinin tai dieselin kanssa ja moottoreiden kehittyessä käytetään sellaisenaan. Sillä tavoin saadaan lisättyä uusiutuvien polttoaineiden osuutta. Se on hyvä asia, mutta ei saa johtaa toisaalla ympäristön turmelemiseen. Palmuöljyn kanssa näin on käymässä. Vaatimus siitä, että polttoaineen seassa tulee olla myös biopolttoainetta on johtanut palmuöljyn tuotannon huomattavaan kasvuun. Palmuöljyä tuotetaan etenkin Kaakkois-Aasiassa, jossa sademetsää raivataan öljypalmuplantaasien tieltä.

Olin Singaporessa vaihdossa 2007 ja otin siitä tietysti kaiken höydyn irti reissaamalla eri puolilla Kaakkois-Aasiaa. Ero oli ihan uskomaton öljypalmuviljelmien ja sademetsän välillä. Öljypalmut kasvoivat siisteissä riveissä silmänkantamattomiin. Muita kasvillisuutta sekaan ei mahtunut, paitsi hentoa heinää palmujen juurille. Sademetsä oli sademetsää, monimuotoista ja –polvista.

Kaikki bioetanoli tai –diesel ei tietenkään tuhoa sademetsää. Esimerkiksi Kajaanin rakennettava bioetanolitehdas käyttää raaka-aineenaan sahanpurua, ja prosessijätteenä syntyvä ligniini poltetaan viereisessä polttolaitoksessa. Todella hyvä.

Sähkö

Suomen sähköenergiantarve vuonna 2013 oli 84 TWh, ja huipputehon tarve noin 14 000 MW. Huipputeho on suurin tarvittava sähkönmäärä. Siihen on varauduttava, koska sähköntuotannon ja –kulutuksen on oltava joka hetki samansuuruisia. Huipputeho ajoittuu yleensä tammikuulle, jolloin on kylmää ja teollisuus toiminnassa.

Vuonna 2013 sähköenergiantarpeesta täytettiin tuonnilla vajaa 20 %, pääosin Pohjoismaista, vähän myös Venäjältä 2. Sähköstä meni teollisuuden käyttöön noin puolet ja toinen puoli kotitalouksille & palveluihin.

Vihreät teki syksyllä 2014 oman mallinsa Suomen sähköntuotannosta 1. Mallissa ideana oli kertoa, kuinka Suomessa tarvittava sähkö voidaan tuottaa ilman Fennovoiman ydinvoimalaa. Tavoitevuodeksi on otettu 2025. Minusta malli on hyvä. Se tosin keskittyy pelkästään kuvaamaan kuinka korvata Fennovoiman 10 TWh ja 1200 MW.

Ajatellaan kuitenkin vähän pidemmälle tulevaisuuteen, vuoteen 2040. Sähkön varastointitavat kehittyvät ihan varmasti, ja niitä pitää kehittää. Samoin sähköverkon älykkyys, jolla myös tasataan kulutusta. Hahmottelisin seuraavanlaista kokonaisuutta:

2013 3
[TWh]
2040 Silja
[TWh]
Vesivoima 12,7 11
Tuulivoima 0,8 25
Aurinkoenergia 0 10
Sähkön ja lämmön yhteistuotanto 23,8 20
Ydinvoima (2040 vain OL3) 22,7 14
Yhteensä 60 80
Kulutus yhteensä 84 80
Lauhdekapasiteetin, lisäydinvoiman tai nettotuonnin tarve 24 0
Josta lauhteella 8 0

Sähkönkulutuksen voi olettaa hieman vähentyvän, koska energiatehokkuus tulee entisestään parantumaan ja lämmitystarve vähenee ilmaston lämmitessä. Toisaalta tilojen viilentäminen, sähköautot ja maalämmön yleistyvä käyttö lisäävät sähköntarvetta. Siksi en uskalla arvioida sähköntarpeen vähenevän huomattavasti.

Vesivoiman arvioin vähenevän hieman. Uusia vesivoimaloita ei rakenneta enää ja olemassa oleviin rakennetaan kalateitä, ehkä jokunen pieni ihan puretaankin. Tällöin vesivoiman tuotto vähenee.

Case Kollaja: lisätehoa Kollaja toisi lisäenergiaa vuodessa 0,16 TWh ja lisätehoa 32 MW (1 % lisäys nykyiseen vesivoiman tuotantoon ja 0,2 % sähkön kokonaistuotantoon). Luontovaikutukset ovat huomattavat ja vaatisi koskiensuojelulain avaamisen – ei mitään järkeä.

Ydinvoimaa arvioin vuonna 2040 olevan vain Olkiluoto 3 verran (14 TWh ja 1600 MW). Kategorisesti en osaa olla ydinvoimaa vastaan, jos se kokonaistarkastelussa on järkevää. Näiden laskelmien mukaan se ei siltä vaikuta. Fennovoiman ydinvoimalan rakentamien ei ole järkevää, koska Venäjä-riippuvuuden lisääminen tällaisena aikana on yksinkertaisesti järjetöntä. Lisäksi voimalan liiketaloudellisesta kannattavuutta ei mm. Oulun Energian johtokunnan mukaan voi taata 4. Jos Fennovoiman rakentamiseen tarvittava rahamäärä – nyt arvioitu 7,5 miljardia euroa – käytettäisiin aurinkokennojen ja sähköenergian varastointitapojen kehittämiseen, saataisiin ihan varmasti aikaan todella paljon.

”Energiakolmion tekemän selvityksen mukaan vuoteen 2030 mennessä sähkömarkkinoille sopii hyvin jopa 15 TWh tuulivoimaa ilman, että on välttämätöntä esimerkiksi lisätä säätövoimaa.

Esimerkiksi Tanskassa aurinkokennojen hinnat ovat laskeneet noin 80 prosenttia vuodesta 2007. Suomessa ei ole tehty kattavaa selvitystä aurinkosähkön potentiaalista nykytekniikalla. Asiantuntija-arvioiden sekä muiden Pohjoismaiden kokemusten ja selvitysten perusteella oletetaan, että seuraavan kymmenen vuoden aikana aurinkosähköä voidaan lisätä keskimäärin 100 MW vuodessa. Yhteensä vuonna 2025 kapasiteettia on näin käytössä 1 000 MW, mikä tuottaa sähköä 0,8 TWh vuodessa. Vertailun vuoksi Ruotsissa vastaavan määrän aurinkosähköä arvioidaan olevan toteutettavissa jo vuonna 2020. Tanskassa puolestaan rakennettiin yksin toissavuonna aurinkosähköä liki 400 MW.”

Kotimainen energiaratkaisu – vihreiden malli Suomen sähköntuotannoksi

Vuosittaisesta kokonaissähköntarpeesta voidaan huomattava osuus tuottaa aurinko- ja tuulienergialla. Näiden pientuotantoa pitää myös nostaa: talojen pihoihin pientuulimyllyt ja katoille aurinkokennot.

Tuuli- ja aurinkoenergian mittava lisäys vaatii varastointitapojen kehittämistä, koska silloin auringonpaisteesta ja tuulesta voidaan ottaa kaikki hyöty irti ja käyttää sähkönä kun sitä tarvitaan. Tällä hetkellä tehokkain tapa varastoida sähköenergiaa on pumpata vettä johonkin ylhäällä olevaan säiliöön/altaaseen ja tuottaa siitä sitten vesivoimaa. Uusina varastointitapoina ovat esimerkiksi vedyksi varastointi sekä sähköautojen akut. Kaasu on myös oikein oiva varastointitapa. Biomassasta voidaan tehdä biokaasua mädättämällä ja hiilidioksidista ylimääräsähköllä puolestaan synteettistä maakaasua (SNG).

Kun sähkön varastointitavat kehittyvät, sähköntuotanto oikeastaan yksinkertaistuu. Nykyään kapasiteetti täytyy mitoittaa huipputehon tarpeen mukaan. Tulevaisuudessa sähköä tuotetaan aina maksimimäärä (esim. tuuli- ja aurinkoenergiaa). Tarvittava sähkö käytetään, ja ylimäärä varastoidaan. Varastoitu energia käytetään sitten kun tuotantoa ja kulutusta vähemmän – käytännössä siis talvikuukausina.

2013 2040 talvi
[MW]
2040 kesä
[MW]
Kulutus yhteensä 11000 10000 9000
Vesivoima 2350 2000 1500
Aurinkoenergia 0 0 2500
Tuulivoima 0 900 3700
Sähkön ja lämmön yhteistuotanto 3600 4000 500
Ydinvoima (2040 pelkästään OL3) 2700 1600 1600
Varasto 0 1500 -3000
Tuotanto yhteensä 8650 10000 9800
Tuotanto-kulutus -2350 0 800
Tuonti 2350 0 0
Vienti/varastointi 0 800

Vuonna 2013 tammikuun keskimääräinen tehontarve oli noin 11 000 MW ja huipputehon (suurin kulutuksen hetki) oli 14 150 MW 5. Vuotta 2040 ajatellen tammikuun keskimääräinen tehontarve vähenee noin 1000 MW (lämpimämpi ilmasto, energiansäästö).

Kesällä 2013 tehontarve oli noin 8000 MW. 2040 sen voi arvioida olevan jopa suurempi, koska tiloja tullaan viilentämään nykyistä enemmän.

Arvioin tuulivoiman nimellistehoksi (maksimikapasiteetiksi) vuodelle 2040 noin 10 800 MW (=25 TWh). Nimellisteho on aina tehon maksimimäärä, eikä se ole tuuli- tai aurinkoenergian tapauksessa koskaan täysin käytössä. Tuulivoiman tapauksessa keskimääräinen teho on noin 3700 MW, eli 35 %.

Suomen tuulivoimayhdistyksen mukaan Suomessa on tällä hetkellä (vuonna 2014) suunnitteilla tuulivoimahankkeita yhteensä 23 TWh eli 10 000 MW 6. Tämä on huima määrä, koska vuonna 2013 tuulivoimakapasiteettia oli 448 MW 7. Talvella tuulivoiman teho nimellistehosta on noin 9 %, eli 972 MW 8.

Aurinkoenergian nimellistehoksi arvioin 12 500 MW (=10 TWh) ja tuottamaksi todelliseksi tehoksi kesällä 2500 MW, eli noin 20 %.

Lämmitys

Rakennukset lämmitetään pääosin polttamalla biomassaa, eli puuta / pellettiä / haketta. Taajamissa yms. poltto tapahtuu suuremmissa yksiköissä, joissa siis tuotetaan kaukolämpöä. Taajamien ulkopuolella voi olla yhteisiä pienpolttolaitoksia tai sitten yksinkertaisesti jokaisessa talossa pieni kattila tai useampi tulisija. Suuremmissa yksiköissä tuotetaan samalla sähköä, silloin koko prosessin hyötysuhde paranee. Lisäksi maalämmön käyttöä lisätään.

Käyttövesi lämmitetään talvella kauko- tai maalämmöllä, kesällä käytetään entistä enemmän aurinkokerääjiä.

Lähteet

1 Kotimainen energiaratkaisu – vihreiden malli Suomen sähköntuotannoksi
2 Energiateollisuus ry:n tilasto vuoden 2013 energiankulutuksesta
3 Suomen sähkönhankinta ja kokonaiskulutus
4 Kalevan uutinen johtokunnan lausunnosta (15.6.2014)
5 Energiateollisuus ry:n katsaus, Energiavuosi 2013
6 Suomen tuulivoimahankkeet (11.6.2014)
7 Wikipedian artikkeli Suomen tuulivoimasta
8 Tuulivoima eri vuodenaikoina

Muuta aiheeseen liittyvää luettavaa

Kasvua ja työllisyyttä energiapolitiikalla
Tutkimus Suomen biomassa riittävyydestä
EK ja Energiateollisuus ry: Arvio Suomen sähkön kysynnästä vuonna 2030

Share Button

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.

6 ajatuksia aiheesta “Kestävän energian Suomi 2040

  • Sirpa Siru Kauppinen

    Tässä muutama pikahuomio laajaan aiheeseen:
    – Uudet rakentamisen ja korjausrakentamisen energianormit vaativat energiatehokkuutta, jolla ei enää kaukolämpöjärjestelmää kannata rakentaa: lämpöenergian tarve on niin pieni. Myös maalämmön, ilmalämpöpumppujen ja aurinkoenergian yleistyminen väentää tarvetta.
    – Entisten kaivoten hyödyntäminen pumppuvoimaloina on tehokasta, ja tulossa Suomeenkin säätövoimaksi ja energiavarastoksi. Ympäristövaikutukset ovat hyvin pienet verrattuna esim. Kollajaan.
    – Tuulivoiman lisäyksen suurena esteenä on ns. politiikkariski (tukien ailahtelevuus) sekä ennen kaikkea järjettömän vaikea luvitus. Jos jälkimmäinen saadaan ratkaistua, voi tuulivoima lisääntyä nopeastikin. Hyvä puoli on se, että pakkasella tuulee aina korkeiden tuulivoimaloiden korkeudessa.
    – Teollinen murros vähentää sähkönkulutusta, kun paperinkulutus jatkaa laskuaan ja energiaintensiivisestä teollisuudesta siirrytään tieto- ja palveluyhteiskuntaan. Kuluttajien sähkölaitteet sen sijaan lisääntyvät, mutta samaan aikaan laitteiden energiankulutus laskee. Tavaroiden älyverkko mahdollistaa energiantuhlauksen vähentämisen.
    – Kulutuspiikkien hallinnointiin yhtenä osaratkaisuna saattaa olla sähköautot,jotka voivat toimia ikäänkuin akkuina. Näiden yleistyminen riippuu täysin veroratkaisuista. Suomi valitettavasti eroaa muista pohjoismaista näissä.
    – Energiatehokkuuden kasvu ja siten energiankulutuksen lasku on kiinni paljolti poliittisesta tahdosta eli energiaverosta.
    – Energiapolitiikka on osa elinkeino- ja työllisyyspolitiikkaa: ”The nation that leads the world in creating new sources of clean energy will be the nation that leads the 21st century global economy,” arvioi myös Barack Obama.

    • Matti

      Paperiteollisuus ja muu paljon energiaa käyttävä teollisuus varmasti vähenee jatkossakin. Toisaalta Suomeen ollaan halutta isoja palvelinkeskuksia (näiden tarve varmaan lisääntyy myös jatkossa), jotka ovat myöskin paljon energiaa käyttäviä laitoksia, nämä vaativat esimerkiksi paljon jäähdytys tehoa. Teollisuuden sähkön käyttö ei siis välttämättä vähene vaan pysyy pitkälti samana.

      Energian varastointi pumppulaitoksien avulla on mielenkiintoinen idea ja varmasti paikoitellen toimiva ratkaisu. Onko kirjoittajalla tai lukijoilla parempaa tuntemusta näistä? Millaisen korkeuseron nämä vaativat, että näistä saadaan taloudellisesti toimivia ja onko Suomessa käyttökelpoisia rakennuspaikkoja näille?

      • Silja

        Silläpä ajattelin, että sähkönkulutus vähenee hieman, mutta ei kovin radikaalisti.

        Pumppulaitokset ja muut energian varastointitavat eivät mitkään ole taloudellisesti kannattavia. Vielä. Laskelmassani arvioin hyötysuhteeksi noin puolet. Tuuli- ja aurinkoenergia pitäisi ottaa talteen mahdollisuuksien mukaan. Ja sitten käyttää kun sitä tarvitaan. Vuoteen 2040 on kohtuullisen pitkä aika ja ajattelen, että siihen mennessä 1. meidän on pakko päästä eroon fossiilisista polttoaineista 2. kun näin on, uusiutuvan energian hinta väistämättä laskee 3. erilaiset varastointitavat tulevat välttämättömiksi ja myös niiden hinta laskee.

        Äkkiseltään Wikipedian artikkeli näytti varsin kattavalta infopaketilta energian varastointiasioissa:
        http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_storage

  • Silja

    Kiitos paljon kommenteistasi, Siru. Hyvin pitkälti samaa mieltä.
    Energiankulutuksen kehityksessä olisi vedettävissä hyvä analogia vedenkulutukseen. 60-70-luvuilla ajateltiin vedenkulutuksen kasvavan. Vesihuoltoverkosto mitoitettiin sen mukaan. Samalla kuitenkin tehtiin vettä säästäviä vesikalusteita ja puhuttiin vedensäästöstä. Tuloksena vedenkulutus on laskenut.
    Energianvarastoinnissa on todella paljon tehtävää, mutta siihen suuntaan meidän on oikeastaan väistämättä mentävä.

  • Pirkko Närhi

    Hienoa!
    Olet todella paneutunut asiaan! Täytyy nostaa hattua ja kiitellä.
    Tekisi mieli tulostaa koko kirjoitus, mutta värit tulostimessa ovat
    vähissä.
    Tätä tulisi mainostaa kaikille vastaantulijoille.
    Yritän antaa ainakin osoitteen, mistä porukat saavat lukea tätä
    kirjoitusta ja vielä lähteet mukana. Tack ska du ha!
    Pirkko

    • Silja

      Kiitos Pirkko!
      Tätä on tullut pohdittua, ja insinööri kyllä tartti tällaiset laskelmat. 🙂
      Jaetaan kyllä – kohta saadaan painosta sellainen vaalivihko, jossa tämäkin teksti on.