PUHEENVUORO
Esa Tommila
Kylmää harkintaa lämpenemisen vaikeaan hillintään – Teslan 129 MWh jättiakku riittäisi Suomen keskikulutukseen 50 sekuntia
JAA ARTIKKELI
Ilmastontutkijat kiirehtivät päästöleikkauksia painavin perustein. Aikapulassa meidän on ilman hapuilua löydettävä kaikkein tuloksellisimmat toimenpiteet. Urakka on vaikea.
Nykytilanteessa pitää välttää jyrkkiä tunnepohjaisia ratkaisuja. Esimerkiksi on epätodennäköistä, että jonkin energiantuotantotavan tai polttoaineen yksioikoinen kielto olisi ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta tuloksellisin tapa edetä, ellei tätä ole perusteellisessa vaikutusarvioinnissa osoitettu.
Vähintään pitää selvittää ennalta, millä kiellettävä asia korvautuu ja miten se puolestaan vaikuttaa ilmastoon. Poliitikot haluavat kieltää kivihiilen ja korvata sen suurella määrällä pellettejä ja muita biomassoja. Kuitenkin niillä on isommat päästöt energiayksikköä kohti kuin kivihiilellä, eikä päästettävän hiilen sitoutumisesta kasvustoon vuoteen 2050 mennessä ole saatavissa mitattavia takeita.
Kun päästöjen vähentämishanke kääntyy ensi sijassa bioenergian lisäämishankkeeksi, on tulostavoite hukattu.
Yritystoiminta tehostui olennaisesti, kun viime vuosisadalla alettiin tarkastella erikseen panoksia ja tuloksia. Ne menevät tämän vuosisadan ilmastotyössä vielä usein sekaisin. Kirjoitteluun ja keskusteluun ilmastonsuojelusta on siksi pesiytynyt harhaanjohtavia käytäntöjä.
Yö ja päivä vuorottelevat, ja synkät talvet jatkuvat. Tyyniä ja heikkoja tuulia on kaksinkertaisesti sähköä hyvin tuottaviin tuuliin verrattuna. Katkeilevaa aurinko- ja tuulisähköä ei synny jatkuvasti eikä täydellä teholla edes kolmasosaa ajasta.
Tästä huolimatta viestimissä näkee usein esitettävän katkeilevan sähköntuotannon kokotietoja tuulivoimaloiden ja aurinkokennostojen pelkillä nimellistehoilla. Näitä megawattilukuja tulee verratuksi muun muassa jatkuvatuottoisiin vesi- ja ydinvoimalatehoihin.
Niinpä poliitikotkin puhuvat vain nimellisteholuvuista ja tuntuvat uskovan, että tämä tieto riittää. Kuitenkin nimellisteho mittaa lähinnä panostusta laitokseen. Ilmastonmuutoksen torjunnassa olennaisia ovat tuotokset eli loppukäyttöön saatava vuosienergia ja ympärivuotiset päästöt, suorat ja välilliset.
Näiden varsinaisten tulostietojen puute on eräs syy nykyisen ilmastotyömme heikkoon vaikuttavuuteen. Kun ministeri vaatii kaikkea uusiutuvaa energiaa lisättäväksi mahdollisimman paljon, ei tulosajattelu ole käytössä. Linjaus pitää nopeasti oikaista.
Ilmastotoimien päämääränä tulee olla hiilitaseen parantaminen eikä tietynlaisen energian maksimointi. Tässä meillä on vielä paljon opittavaa.
Uusiutuvan energian lajeista tuulivoiman kyky tuottaa nettoenergiaa on kohtalainen. Tuulivoiman käytettävyys täystehon ajalla mitattuna on vähitellen parantunut rakentamalla entistä korkeampia myllyjä. Ylhäällä tuulee paremmin. Vuonna 2017 keskimääräinen käytettävyys oli 23,5 prosenttia vuoden tunneista.
Tyynenä ja heikkotuulisena aikana tuulivoiman sijaan tarvittavaa sähköä saadaan toistaiseksi riittävästi pääasiassa vesivoimasta ja tuonnista. Tuulivoimakapasiteetin lisääntyessä tilanteemme vähitellen vaikeutuu.
Paraikaa Norja rakentaa Länsi-Euroopan hintaville markkinoille vieviä uusia yhteyksiä, joilla siirtokapasiteetti sinne lähes kolminkertaistuu. Niinpä tuulivoiman järkevän kasvun rajat alenevat meilläkin muutaman vuoden kuluttua. Jo rakennettujen Iijoen ja Kemijoen lisäallas- ja voimalahankkeet olisivat aitoja ilmastotekoja.
Sähkön varastoinnilta moni odottaa paljon. Se kehittyy kuitenkin hitaasti. Pari tuoretta esimerkkiä valaisee nykytilannetta.
Suomessa on muutamia varauskapasiteetiltaan 1 MWh:n suurakkuja. Sellaiseen varastoitu energia vastaa Olkiluodon kahden 900 MW:n nykyvoimalan tuotantoa kahden sekunnin ajan. Teslan Australiaan rakentaman valtavan 129 MWh:n akuston kapasiteetti riittäisi kattamaan Suomen keskikulutuksen alle 50 sekuntia.
Noiden valtavien mittakaavaerojen ohella varastoinnin mahdollisuuksiin vaikuttaa aineen olemus. Yhtä atomia kohti voi irrota, liikkua ja varastoitua 1–3 elektronia, akkumetalli litiumilla yksi. Kaikista alkuaineista litium on kolmanneksi kevein. Akkujen keventämisessä tulee aikanaan vastaan atomien koko. Niitä ei voi pienentää, painottaa sähkön kemiallisen varastointitekniikan professori Tanja Kallio Aalto-yliopistosta.
Vaikka akkutekniikka kehittyy ripeästi, akuista tuskin pystytään rakentamaan ilmaston kannalta ajoissa niin suuria varastoja, että ne valtakunnanverkossa riittäisivät aurinko- ja tuulisähkön tuotantokatkojen yli edes vuorokausitasolla. Kysyntäjouston ohjauksella ongelmaa voidaan lieventää, mutta ei poistaa.
Aurinko- ja tuulivoiman lisääntyessä akkuja kyllä tarvitaan kipeästi verkkosähkön taajuuden ja muun laadun ylläpitoon, tärkeään aputoimeen, ja toki sähköautoihin.
Aalto-yliopistossa on energiatalouden professori Sanna Syrin ryhmä tutkinut viittä menetelmää verkkosähkön päivä- ja viikkotasoiseen varastointiin Pohjoismaissa. Kolme niistä on erityyppisiä moderneja akkuja.
Ainoastaan pumppuvoimalat vuoristoisissa maissa on todettu teknistaloudellisesti käyttökelpoisiksi. Tilavat yläaltaat pitää pystyä rakentamaan korkealle, jotta energiaa varastoituisi riittävästi. Melko tasainen Suomi jää tätä vaille.
Toivomme reipasta menestystä Pyhäsalmen kaivoksen 200 MW pumppuvoimalahankkeelle. Olisi hienoa nähdä, saadaanko suuren korkeuseron myötä häviöprosentti alle 20:n.
Aurinkokennojen hinnat alenevat yhä nopeasti ja hyötysuhde sekä valoherkkyys kohoavat vähitellen. Näin halpenee esimerkiksi sähköverkon ulkopuolella sijaitsevien mökkien sähköistäminen. Tuo ilahduttava kehitys ei kuitenkaan muuta säteilyolojamme.
Maamme leveyspiireillä viistosti ilmakehän läpi tuleva auringon säteily vaimenee tuntuvasti. Sen ja melko runsaan pilvisyyden vaikutuksesta on aurinkosähkön saatavuus meillä kennojen täyden tehon mukaiseksi laskettuna vain 7–8 prosenttia vuoden tunneista. Täysinä vuorokausina se vastaa neljää viikkoa vuodessa. Tuotanto painottuu tietysti kesään. – Sveitsissäkin saatavuus on vain 9–10 prosenttia ajasta.
Ilman varastointia toimittaessa voi Suomessa aurinkosähköä kertyä siinä määrin, että aurinkokennojen ja järjestelmien valmistamiseen käytetty energiamäärä ylittyy. Esimerkiksi liike- ja tehdasrakennusten päiväaikainen sisävalaistus voidaan tuottaa järkevästi aurinkosähköllä osan vuotta.
Aurinkokennot eivät kuitenkaan tuota meillä mitään marras-helmikuussa, kuten muun muassa Helen usein mainitsee. Tämä lisää korvaavan sähköntuotannon tarvetta entisestään talvelle, jolloin kysyntä on muutoinkin huipussaan. Niinpä Suomen valtakunnanverkossa ei voida aurinkokennoilla korvata muuta sähkölaitoskapasiteettia sinänsä vaan ainoastaan vähentää sen käyttöaikaa jonkin verran.
Niin sympaattinen kuin ajatus kotoperäisestä aurinkoenergiasta onkin, on parasta ottaa pallogeometrian ja sijaintimme seuraukset todesta. Ilmastoa säästäviksi tarkoitetut suomalaiset aurinkoenergiapanostukset on paras suunnata sellaisille leveyspiireille, joilla paistaa paljon ja sähkönkulutus esimerkiksi jäähdytykseen on suurelta osin samanaikaista auringonpaisteen kanssa. Fortum suuntaakin alan liiketoimintaansa muun muassa Intiaan.
Meillä on kolmisen vuotta hehkutettu hiilivetyjen valmistusta hiilidioksidista aurinko- ja tuulienergialla polttoaineiksi. Siitä on luotu mielikuvia energiantuotantona ja ilmastotekona.
Teknisesti tuo valmistus on ilman muuta mahdollista. Prosessissa ketjutetaan lukuisia menetelmiä, jotka on tunnettu noin sata vuotta. Niiden kunkin hyötysuhde on luonnonlakien pakosta ykköstä pienempi luku. Kertomalla monta niin pientä lukua peräkkäin saadaan erittäin pieni kokonaishyötysuhde.
Tuotekaasuun päätyisi vain pieni murto-osa prosessiketjuun syötetystä sähköstä. Kun aurinkosähkön saatavuus meillä vastaa vain neljän viikon tunteja vuodessa, tarvittaisiin jokaista kaasuksi muutettua megawattituntia kohti hyvin suuri kennosto. Sen valmistaminen sitoisi paljon energiaa ja tuottaisi isot päästöt Kiinassa.
Aurinko- ja tuulisähkön varastointiin Suomessa tämä olisi siis tuhlaava keino, josta ilmasto ei hyödy.
Innovointia ja uusia ratkaisumalleja tarvitaan aina. Niiden tuloksia ja toteutettavuutta pitää ja kannattaa arvioida termodynamiikan ja muiden lahjomattomien luonnonlakien sekä syntyvien suorien ja epäsuorien ilmastovaikutusten kannalta.
Ei pidä yrittää heti toteuttaa kaikkea, mitä voimme keksiä, vaan keskittää ponnistelut niihin hankkeisiin, joiden nettotulokset, ilmastohyödyt ja muu toteutettavuus lähivuosikymmeninä voidaan osoittaa kelvolliseksi.
Tätä varten on kehitettävissä laskentamenetelmät ja tietokannat. Niiden valmistelussa voidaan hyödyntää energian hiilijalanjälkien ja myös energiajalanjälkien laskentamenetelmiä ja osin samoja tietokantojakin. Tulosten pohjalta voidaan koota ilmastonsuojelua aidosti edistävä energiapaletti Suomessa.
Kirjoittaja on fyysikko ja ympäristöneuvos.
