Energiakompromisseja

Mikäli energiakysymys ja ilmastonmuutos kiinnostavat maailmanlaajuisesti, suosittelen katsomaan erittäin hyviä avoimesti saatavilla olevia BP:n tarjoamia tilastoja energiatuotannosta [BP:Statistical Review]. Tilastoissa on mukana maittain eri energiamuotoja pitkinä aikasarjoina vuosikymmenten taakse.

Ilmastonmuutoksen hillinnässä vähän hiilidioksidia päästävät tuotantomuodot ovat aktiivisesti keskusteluissa. Poimin BP:n tilastosta tuulivoiman, aurinkosähkön, vesivoiman ja ydinvoiman yhteen kuvaan (Kuva 1).

Kuva 1: Tuulivoiman, aurinkosähkön,  vesivoiman ja ydinvoiman 
tuotannot (TWh) globaalisti [BP:Statistical Review]

Etenkin tuulivoiman ja aurinkosähkön nopeasta kasvusta on puhuttu viime vuosina paljon. Mitä tulee tapahtumaan tuulivoimalle ja kuinka pitkään kasvu jatkuu (Kuva 1 sininen viiva)?

Olen urallani nähnyt paljon harpilla piirrettyjä käyriä jotka toteuttavat eksponentiaalisen kasvun ajatusta [Wikipedia:Eksponentiaalinen kasvu]. Yleensä tällainen kasvu tapahtuu jossain vaiheessa tekniikan kehitystä kun aika on kypsä. Nopean kasvun jälkeen usein tulee esiin muita reunaehtoja ja käyrän muoto muuttuu. Aiheesta kertoo esimerkiksi kirja Diffusion of innovations (Wikipedia).

Jos vertaa ydinvoiman ja tuulivoiman kehitystä Kuvasta 1 toisiinsa, oli ydinvoima määriltään ja tuotannon kehitykseltä suunnilleen samassa pisteessä minun synnyinvuotenani 1978, kuin missä tuulivoima on nyt. Tuolloin aikalaiset kertovat, että fissiovoiman ennakoitiin laskevan sähkön hinnan nollaan ja energiaa ajateltiin olevan tarjolla rajattomasti. Ydinvoiman kehitys jatkui 1980-luvun lopulle nousujohteisena mutta katkesi tämän jälkeen ja nousu tasaantui. Yhden selityksen käyrän muodon muuttumiselle tarjoaa kirja nimeltä Uhkapeli ilmastolla (Linkki).

Kuvassa 2 on jaettu tuulivoimalla tuotetun sähköenergian määrän kehitys maittain. Tässä kuvassa hurjaa kasvua ei näy kovin monen maan osalta. Kiina ja Yhdysvallat dominoivat tilastoa. Monessa maassa nopean kasvun jälkeen on tullut suvantovaihe. Muutama vuosi takaperin Espanjaa pidettiin tuulivoiman mallimaana. Espanjassa tuotettiin vähemmän tuulisähköä vuonna 2014 kuin 2013 ja vuoden 2015 ensimmäisellä vuosipuolikkaalla ei asennettu lainkaan lisää kapasiteettia (Ks tilasto: Kiinalaiset tulevat). Kuvassa 3 on esitetty ydinvoimalla tuotetun sähkön kehitys maittain vuosina 1970 - 1987.

Kuva 2: Tuulivoimalla tuotetun sähkön määrä maittain 2004 - 2014
(yli 10 TWh tuottavat maat) [BP:Statistical Review]

Kuva 3: Ydinvoimalla tuotetun sähkön määrä maittain 1970 - 1987
(yli 10 TWh tuottavat maat) [BP:Statistical Review]

Mutta minkälaisia reunaehtoja ja kompromisseja tuulivoimatekniikka tulee kasvunsa aikana kohtaamaan?

Vaihteleva sähköntuotanto ja muu verkko
Yksi tekninen reunaehto on sääherkän sähköntuotannon säätötarpeet verkon toimintavarmuus huomioiden (Ainako tuulee jossain). Aalto-yliopiston tutkimuksen mukaan yksi raja Suomen tapauksessa voisi olla 4 GW nimellistehoa [Zaneli]. Tällä hetkellä Suomeen on rakennettu noin 1 GW ja luvitettuja on 2 GW lisää.

Ulko- ja turvallisuuspolitiikka & huoltovarmuus ja omavaraisuus
Jos tai kun mennään sään mukaan muuttuvan tuotannon kanssa yli omien säätörajojen, täytyy tehdä enemmän kompromisseja. Ollaanko valmiita integroimaan sähkömarkkinat tiiviisti ja luopumaan omavaraisuuden periaatteista osittain?

Haluammeko olla yhä vahvemmin tuontisähkön varassa ja tukeutua ruotsalaiseen ja norjalaiseen vesivoimaan joissa niissäkin säätökapasiteetti tulee vastaan? Tai tarvittaessa venäläiseen sähköön?

Energiapolitiikka on myös turvallisuuspolitiikkaa. Esimerkiksi Liettua hankki nestemäisen maakaasuterminaalin lähinnä turvallisuuspoliittisista syistä. Taloudellisesti projektia ei pysty perustelemaan, mutta liettualaisten kannalta Venäjä ei voi kaasuhanalla kylmentää maata talvipakkasilla [Wikipedia:Klaipeda LNG FSRU].

Energian varastointi
Seuraava kysymys on sähkön varastointi ja mahdolliset kysyntäjoustot. Sähkön laajamittaiseen varastointiin ei ole vesivoimaa parempaa ratkaisua. Halutaanko rakentaa altaita? Kehittyykö akkuteknologia tai sähköistyykö liikenne? Sähköautot olivat aivan ensimmäisiä autoja yli sata vuotta sitten mutta vieläkään energiaa ei saada yhtä kustannustehokkaasti varastoitua kuin polttomoottoriautoissa [Wikipedia:Sähköauto]. Voiko sähkön tuotanto halventua niin paljon, että metaanin tekeminen ilmasta tai muut huonon hyötysuhteen ratkaisut olisivat hyväksyttäviä (Ikiliikkuja ilmasta)?

Rahoitusrakenne
Yksi kehitykseen vaikuttava asia ovat myös energiajärjestelmän rahoitukseen liittyvät seikat. Nykyisellä mallilla sähkötuet maksatetaan yleensä kuluttajilla ja tämä on Saksassa ja Tanskassa nostanut sähkön hinnan kaksinkertaiseksi Suomeen nähden. Tällöin sähkö ei ole enää hinnaltaan kilpailukykyistä moneen muuhun energialähteeseen nähden.

Omassa sähkölaskussani vain 37% kuluista on itse sähköä ja muut kiinteitä kustannuksia. Jäykkä kuluttajalla maksatettu kustannusrakenne voi estää kehitystä jatkossa. Kysyntäjousto ei tällöin kiinnosta koska hinta ei jousta riittävästi. Toisaalta muut mahdollisesti saastuttavammat energialähteet alkavat kiinnostaa.

Luontoarvot
Esimerkiksi vesivoima ja tuulivoima sopivat hyvin yhteen teknisesti. Ollaanko kuitenkaan valmiita rakentamaan altaita ja kahlita lisää koskia Suomessa (Ympäristöjärjestöjen sokea piste)?

Entä muut luontoarvot? Merikotkat kärsisivät (Merikotkista tutkimustietoa), kansallismaisemat muuttuvat maailman suurimmista voimaloista kymmenien kilometrien matkalta (Valokuvia suomalaisista tuulivoimaloista) ja muutenkin kosketaan ennennäkemättömän suuriin maa-alueisiin (Tuulivoima ja luonto). Myös tuulivoiman meluongelmat on syytä huomioida jotta ihmisten elinympäristö ei vaarannu (Tuulivoimamelu:Viitteet).

Loppukaneetti
Uuden ilmiön vallatessa markkinoita se kohtaa monenlaisia lainalaisuuksia. Ihmisillä on lyhyellä tähtäimellä taipumus yliarvioida muutoksia mutta toisaalta aliarvioida pitkällä.

Yksittäinen kasvuvaiheen muoto ei vielä kerro mitä on edessä pidemmällä aikavälillä.

Kommentit