Usein huomaan väitettävän, että kuluttajat saisivat tuulivoiman syöttötariffit “takaisin” alentuneena sähkön markkinahintana. Tuulisena päivänä alhaisten käyttökustannusten tuulivoima, kun painaisi markkinahinnan alas. Tämä argumentti on osin kummallinen siksi, koska tuulivoiman tuottajat saavat ymmärtääkseni tukiaisena 105.3 €/MWh ja markkinahinnan välisen erotuksen. Tuulinen päivä voi siis laskea markkinahintaa, mutta veronmaksaja maksaa joka tapauksessa enemmän. Sähkön hinta ei muodostu pelkästään markkinoilla. (Esim. Saksassa syöttötariffit muodostavat kuluttajien sähkölaskusta merkittävästi suuremman siivun kuin sähkön markkinahinta.)

Minua alkoi kuitenkin kiinnostamaan se kuinka suuri merkitys tuulivoimalla on sähkön markkinahintaan. Voidakseni muodostaa perustellun suuruusluokka-arvion suunnistin Tanskaan ja imuroin sieltä sähkön spottihinnat sekä tuulivoimatuotannon ja sähkönkulutuksen tiedot vuodelta 2013. Oheinen kuva näyttää spottihinnan ja tuulivoiman osuuden kulutuksesta kuukauden mittaisissa paloissa koko vuoden ajalta. Sininen viiva on lineaarinen sovitus dataan.

Tuulivoiman osuus vs. markkinahinta (Tanska 2013 1kk palat)

Tuulivoiman osuus vs. markkinahinta (Tanska 2013, 1 kk palat). Hinta €/MWh.

Tästä opin, että Tanskassa tuulivoima alentaa markkinahintaa keskimäärin -25.4 €/MWh x tuulivoiman osuus kulutuksesta.  Jos oletamme meidän markkinoiden reagoivan suunnilleen samalla tavalla voimme tehdä joitain arvioita. Esim. jos tuulisena päivänä Suomessa on tuulivoimaa 500MW, kun kokonaiskulutus on 10GW Tanskan esimerkki antaisi ymmärtää keskimäärin 1.3 €/MWh laskua markkinahinnassa. Koska yleensä tuulivoiman osuus olisi paljon alhaisempi, keskimäärin vuoden aikana “alennus” olisi pikemminkin noin 0.3 €/MWh.

On muuten hyvä huomata, että tämä hinnanalennus on osin kuvitteellista, koska sähköntuottajien alhaisemmat tulot tarkoittavat ettei olemassaolevan infrastruktuurin ylläpitämiseen kannata välttämättä investoida. Vaihtelevat uusiutuvat rakennetaan kuitenkin sillä oletuksella, että konventionaalinen tuotanto on valmis paikkaamaan vaihtelevien uusiutuvien puutteet. Hinnanalennus on ehkä tässä mielessä nähtävä hetkellisenä anomaliana, joka poistuu kun kapasiteetin ylläpidon kustannukset tavalla tai toisella sälytetään kuluttajien maksettavaksi. Kuten oheisesta kuvasta näkyy, nämä systeemitason kustannukset ovat merkittävästi suurempia kuin tuo markkinahinnan aleneminen.

Kiinnostavaa on myös huomata, että vuonna 2013 Tanskan naapurissa Ruotsissa sähkön keskimääräinen spottihinta oli hiukan korkeampi kuin Tanskassa. Sen sijaan Ruotsissa sähkön hinta vaihteli merkittävästi vähemmän. Standardipoikkeama Ruotsissa oli noin 8.9 €/MWh, kun se oli Tanskassa 11.7 €/MWh. Ruotsissa hinta ei missään vaiheessa kohonnut 110 €/MWh korkeammalle, kun taas Tanskassa katto oli 160 €/MWh. (Tähän hintaan päädyttiin silloin, kun tuulivoiman tuotanto oli hyvin alhainen keskellä arkipäivää.) Ruotsissa hinta oli alimmillaan noin 0 €/MWh ja Tanskassa -62 €/MWh.

Tuulivoiman "kustannukset", kun systeemitason kustannuksia otetaan huomioon. Lähde: F Ueckerdt et al.

Tuulivoiman kustannukset, kun systeemitason kustannuksia otetaan huomioon. Lähde: F. Ueckerdt et al.

Yksi itsestään selvästi marginaalinen, mutta usein hypetetty energianlähde muodostuu maanviljelyksen jätevirroista. Milloin se pitäisi poltaa lämmöksi, milloin muuntaa biokaasuksi autoja varten ja milloin tuottaa sillä sähköä. Suomessa esim. Gasum pokkana väittää Suomen potentiaaliksi 17 TWh. (Greenpeace, Birdlife international jne. puhuvat tilaamassaan raportissa koko EU:n tasolla noin 100TWh:sta vuonna 2020. EU:ssa on kuitenkin noin 100 asukasta kutakin suomalaista kohden. Joku puhuu p..kaa ja itse veikkaan tätä roolia Gasumille.) Biokaasua myydään toistuvasti win-win ratkaisuna, jossa voimme saada bioenergiaa ilman konfliktia ruuantuotannon ja energiantuotannon välillä. Tämä ei pidä paikkaansa. Trade-off on olemassa myös “jätevirtojen” kohdalla.

Ensinnäkin emme ylipäätään puhu jätteistä. Pellolle jäävillä kasvin osilla on roolinsa eroosion estämisessä, hiilen sitomisessa maaperään sekä ravinteina seuraavalle sukupolvelle. Nopea googlaus löytää esimerkiksi tällaisen sivun, jossa kerrotaan ettei jäämistä tulisi poistaa kuin 20-30% tai kenties vielä vähemmän. (Itse asiassa parasta olisi jättää kyntäminenkin väliin. Tämä tosin on helpompaa esim. glyfosaatille tolerantteja GM-lajikkeita käytettäessä, mutta milloinpa  ympäristöystävällisyys seuraisi foliohattu-aktivistien kaanonia?)

Olennaisempi asia tämän kirjoituksen kannalta on kuitenkin toisaalla. Katsokaapa seuraavaa kuvaa siitä miltä viljan viljely näytti aikoinaan ja miltä se näyttää nyt. Ennen esim. vehnä tuotti merkittävästi enemmän olkea suhteessa jyvien painoon kuin nykyään. Jalostus on tuottanut lajikkeita, jotka käyttävät yhä suuremman osan resursseistaan jyvien tekemiseen muiden osien kustannuksella. Näette esimerkin tuossa toisessa kuvaajassa, jossa ns. “harvest index”:n kehitys viimeisen noin 100 vuoden ajalta. Kasvu on ollut hyvin merkittävää ja jätevirtojen määrä suhteessa tuotetun ruuan määrään on kutistunut. Tämä on mahtavan hieno asia!

ViljelyEnnen

Kuva 1: Viljely ennen ja tänään. Huomaa kuinka paljon olkea oli suhteessa jyvien määrään.

Kuva 2: Jyvien painon suhde koko kasvin painoon

Kuva 2: Jyvien painon suhde koko kasvin painoon

Jos nyt alamme maksamaan tukiaisia ja näin luomaan arvoa maanviljelyksen “jätteille”, luomme kannusteen kääntää kelloa taaksepäin. Kun olkienpolton voitot taataan, luodaan automaatti, joka tuottaa yhä enemmän olkia ja vähemmän ruokaa. Tämä ei tapahdu välttämättä muuttamalla viljelysmaa bioenergiaplantaasiksi vaan siirtymällä enemmän olkea tuottaviin lajikkeisiin. Tällä hetkellä vehnän hinta muuten vastaa noin 4 senttiä/kWh primäärienergiaa. Saksassa biokaasun tuet näyttävät pyörivän jossain 15-20 senttiä/kWh tasolla. Olisimme siis hyvin nopeasti tilanteessa, jossa se tuettu “jätevuo” on viljelijän keskeisin tulonlähde.

There was a brief, but interesting discussion in Twitter about risks from exposure to low levels of ionizing radiation. Among pro-nuclear people this discussion erupts with some regularity. For some background there is this really clear discussion by @kasilas which you should read. The thing is that some (I suspect mostly people with engineering background) dislike LNT (linear no threshold) assumption in radiation protection. They say that below a dose of about 100 mSv it doesn’t have observational support and therefore one should not talk about “risk” below some threshold. Such risk is speculative and just gives ammo to anti-nuclear crackpots. On the other hand experts in radiation biology and protection gather around the “party line” and tend to see LNT, if not perfect, then at least good enough and certainly better justified than supposed alternatives. The sane on both sides nevertheless conclude that whatever risk model we use for low doses, the risks will  be small compared to many other risks we face on a routine basis. Both, by and large, hold the opinion that radiation from nuclear power is not an important public health concern relative to more pressing concerns.

Figure 1: Discussing hormesis and how it relates to LNT

Figure 1: Discussing hormesis and how it relates to LNT

I think this discussion is interesting not so much from the scientific perspective, but mainly from the sociological perspective. I suspect that engineering types dislike going through the trouble of minimizing all sources of exposure as much as possible while knowing that it adds to costs and that this work has no observable consequences. They feel that they could be working on much more important things. Radiation protection people on the other wish to protect scientific standards and probably feel a civic duty to maintain and built public trust on experts. Playing fast and loose with radiation risks might undermine that work. They dislike fear mongering by anti-nuclear folks as well as nonchalant attitude to small doses expressed by some pro-nuclear people. They are the doctors trying to keep inmates from running the asylum. (Although this task is complicated by the fact that only pro-nuclear folks have the courtesy to loiter close to the asylum. Antis have always been running free.)

Personally I have sympathy for both sides of this discussion, but I think this is fundamentally not a scientific question, but a question of public perception of risks and how that relates to policies. Due to decades of misinformation many people have fundamentally wrong perception of radiation risks. When we start by saying that radiation dose, no matter how small, poses a risk, we do not question that underlying default setting. We might then continue telling how this risk is nevertheless tiny, but many people have already tuned out. And in any case people are very bad at evaluating risks so they are more than likely to compress the message to “radiation BAD”. The conspiracy minded among the public will of course go even further. When official tells them small amount of radiation has risks, they will conclude that it is in fact deadly and the level that is really safe will be something much much lower. As the safety level is thus adjusted downwards possibilities for exceeding those “safe levels” multiply and the sense of danger will probably go up rather than down. Of course this is a complex issue. If on the other hand we say that the risk is not there, some will simply decide that you are not credible and tune out immediately. You have to adjust your message in response to craziness on the other side and hope they will gradually move to a sensible position. But does anybody know, how nuanced accurate discussion actually influences people whose opinions are at the start of the discussion bizarrely off base? Such discussion certainly is preferable with people whose opinions are more or less sensible to begin with, but with others? I am really not sure and would love to learn of some research on this topic.

Given my background I was (of course) thinking that isn’t this kind of similar to importance of quantum mechanics? We live in an imperfect world where most people do not need Planck’s constant in their daily lives. This natural constant is at the heart of quantum mechanics and indeed our world be inexplicable without it. (In fact some of those who actually need it in their daily lives, define their units in terms of it so that for them Planck’s constant has a value one. Being so down to earth and organic they even call such units “natural”.) However, as a practical matter it doesn’t make sense to incorporate the effects of Planck’s constant into building codes or environmental impact assessments etc. Most people will find it easier to just set Planck’s constant to zero and as a practical tool that is usually perfectly OK, even though it is fundamentally wrong. In fact, if we were to do the opposite, the risk of a backfire would be large. People would not know how to deal with Planck’s constant in practice and if asked about its magnitude they would be off by a large amount. (If we were to give them some additional information such that “Planck’s constant is related to the energy of  particles of radiation”, many would probably increase the value of the constant even more.)

Given the horrendously wrong public perception of radiation risks, I often feel they would be better served if their default settings were based on the idea of zero risk. This is fundamentally wrong, but it is less wrong, in a practical sense, than their current perceptions. Once the lowest order term has been correctly established we could start adding nuance and even move to discussion of such regimes where radiation risk is actually large. Nowadays people start from fears of cities attacked with nuclear weapons and then we expect them to make a reasonable extrapolation of risks into their daily lives. For most people I don’t think that will ever happen. On the other hand, I do not know how that more sensible starting point can be established in practice. Currently people pickup nonsense from NGO:s and media already as children and accurate information gets drowned in the noise.

Recently a report on energy costs prepared for EU commission by the consulting company Ecofys crossed the news threshold in many places. Usually it has been reported as being “the EU report”, but EU commision states “The views have not been adopted or in any way approved by the European Commission and should not be relied upon as a statement of the European Commission’s views. The European Commission does not guarantee the accuracy of the information given in the studies, nor does it accept responsibility for any use made thereof.” So the report has not been “endorsed” by EU commision (although paying Ecofys for the report is bad enough). Ecofys did the work on WWF bioenergy-heavy renewables-only energy vision and is widely linked and quoted by environmentalists in Europe.

Following quote from WWF report captures quite well, why I am not a fan. “Ecofys estimates that we would need around  250 million hectares of agriculture land,  which is equivalent to about one-sixth of  the total global cropland today, as well  as 4.5 billion cubic metres of biomass from already disturbed forests. But what  is possible on paper, even after the most  rigorous analysis, is a different matter in  practice. We have yet to identify where  this land is, and how it is being used at the moment.“: WWF. This is then followed by WWF nevertheless endorsing such a vision.  I had a look at this new report. Below few comments.

  1. As you can see from the Figure 1, they find that nuclear power is not heavily subsidised and is among energy sources with low external costs. According to Ecofys external costs are only little higher than with the worst renewable (biomass). This is not news, but it is interesting that even Ecofys is forced to acknowledge this. (See later for their desperate attempts to change the results…)

    Figure 1: Summary of costs, subsidies, and external costs

    Figure 1: Summary of costs, subsidies, and external costs

  2. It has been widely quoted (example here) that according to this report wind power is cheapest source of energy. It is perhaps helpful to note that  Ecofys gets this result by discounting nuclear costs with 9-11% rate while discounting wind power with a much lower rate of 5-7%.
  3. As you can see from Figure 2, according to Ecofys external costs of nuclear is dominated by “depletion of energy resources” category. This was very strange result.
    Figure 2: External costs

    Figure 2: External costs

    It turns out that they calculate a cost of depletion as 0.05 euros/(kg oil. eq.) both for fossil fuels and nuclear power! Ecofys used a tool called “Recipe” to calculate external costs and interestingly in case of nuclear power they decided to specifically deviate from what developers of Recipe said was the appropriate methodology. ” Unlike metals, we cannot use the concept of grade to express the quality of oil and gas resources. Conventional oil and gas will simply flow out of the well up to a certain point. After that point is reached it is still possible to extract more, but this will increase the production costs and the production energy requirement. Once the energy price increases, it also becomes possible to extract other unconventional resources, such as tar sands, the use of gas liquids, converting gas to oil or coal to oil etc. This means the increase of costs and energy is not caused by a gradual decrease of ore grade, but because more and more mankind will have to switch from conventional resources to unconventional resources…Uranium was formed in the same way as all other metals, the characterisation factor for Uranium is thus included in the impact category for mineral depletion and not fossil fuels.” Recipe in fact gives external cost for Uranium extraction and finds that it is similar to oil per kg.  However, since energy density is different by a factor of 10000-million (roughly…who cares) depending on reactor type, Ecofys inflated otherwise irrelevant externality into one that dominates external costs of nuclear power. Not cool. Perhaps they did this in order to inflate the external cost of nuclear power to be at least higher than renewables they promote?

  4. Historical subsidies for nuclear are mostly based on the idea that state participation lowered interest rates for the projects and that difference between imagined market rate and state interest rate constitutes a subsidy. The logic here is not convincing and also requires the value choice that “market interest rate” is the correct one and states participation is an interference into natural order of things.  Whatever your opinion happens to be on that one it is important no notice, that when Ecofys calculates external costs for depletion of resources they assume owners of resources use too high discount rate and that socially optimal one is lower. So now the market no longer knows better. On the other hand when they calculate the levelized cost of energy (LCOE) they use different interest rates for different technologies.  Maybe it is true that some wind power developer can get cheaper loan from the bank, but they do so because state has guaranteed them customers as well as the price with feed in tariffs.   According to Ecofys such political interference was supposed to be a subsidy and real interest rate was the one without political support structures. In case of nuclear power it is the political uncertainty that increases the perceived risks and consequently it is suffering a “negative subsidy” due to politics. Strangely here Ecofys nevertheless takes interest rates as “correct ones” rather than interpreting the resulting LCOE as the one after political interference. So note how the ground keeps shifting, but always in such a way as to inflate costs for nuclear power and fossil fuels.
  5. ECOFYS ignores some external costs. For example, there is an external cost for occupying agricultural land (0.1 €/m^2). This cost is due to monetizing the lower biodiversity of agricultural land as opposed to natural habitat.

    Figure 3: External costs? What external costs?

    However, there is no cost that I can see associated with removing biomass from forests for burning. They rationalize this by “We assumed wood pellets are made of residue wood and did not allocate agricultural land  occupation to the production of this wood …”  So a precondition for this resource is a forest industry creating huge externality and “waste” stream, but none of this is reflected as an externality for bioenergy.

  6. Existence of higher system level costs from intermittent renewables is acknowledged in the text, but these are not counted as costs, subsidies, nor as external costs. They are, as far as I can see, simply not included in any category.
  7. After renewables subsidies (41 billion euros/year) largest subsidy category (27 billion) was for “Energy demand support”. This is almost entirely due to lower tax rate for some uses of fossil fuels. I think this is the way also OECD defines subsidies, but in my opinion it is deeply misleading. If I am not taxed according to maximum rate, am I receiving a subsidy? If we use the Ecofys definition for energy subsidies, yes I am. Where I live (Finland) state gets more than 4 billion euros income from energy taxes that mostly tax fossil fuel use. However, this is not counted as a “negative subsidy” for fossil fuels. If we would stop burning oil, state would lose billions in tax revenue. If oil burning is then replaced with some other energy source requiring subsidies (for example) of 5 cents/kWh, state would need to find billions more. In total such transition could easily cost the state as much as we spend on education, but when computing subsidies there would have been no change. Definition is insane.
Kuva 1: Rahaa se vain on

Kuva 1: Rahaa se vain on

Sanoin palaavani vielä tähän teemaan…tervetuloa siis takaisin! Aikaisemmin huomautin ECOFYS:n urheasta, mutta epäonnistuneesta yrityksestä paisutella ydinvoiman ulkoisia kustannuksia. Mutta raportissa on muutakin hauskaa. Ensinnäkin mitä siellä tarkoitetaan tukiaisilla? Tämä on laaja teema ja eri tukikategorioita on monia. Ydinvoiman kohdalla sitä kuitenkin dominoi yksi kategoria. Argumentti on, että infrastruktuuria ei olisi rakennettu ilman valtion osallisuutta ja näin riskiä olisi siirretty valtiolle. Sitten lasketaan (diskontattu) kustannus käyttäen arvausta markkinoiden vaatimasta korosta yksityiselle toimijalle ja kustannus käyttäen alhaisempaa korkoa, jonka valtion mukanaolo mahdollistaa. Tukiainen olisi sitten näiden erotus. Tällä tavalla ECOFYS laskee ydinvoimalle noin 200 miljardin euron historiallisen tukiaisen. (Tällä hetkellä uusiutuvien tuet ovat heidän mukaansa 41 miljardia vuodessa eli tuo ydinvoiman historiallinen tukiainen on ylitetty parissa vuodessa. Eiköhän lasku pian uusita niin, että ydinvoiman historiallisia kustannuksia voidaan kasvattaa. Käynnistän kellon nyt…)

Huomatkaa kuitenkin arvovalinta tämän laskun perusteissa. Lähtökohta on, että ensinnäkin kaikkiin projekteihin on olemassa yksityinen (korkeampi) valtioiden politiikasta irrallinen korko. Lisäksi oletetaan, että tämä korko tiedetään ja että se antaa “oikean” kustannuksen. Nämä oletukset voi joko hyväksyä tai olla hyväksymättä, mutta ne olisi yhtä kaikki hyvä tunnistaa. Minusta koko lasku on hyvin kyseenalainen. Voihan joku sanoa, että esimerkiksi julkinen terveydenhuolto on hurjasti tuettua siksi, koska se rahoitetaan (kiitos valtion mukanaolon) alhaisemmin rahoituskustannuksin, mutta vaihtoehtoisesti voidaan todeta, että kansantalous kokonaisuudessaan säästää merkittävästi tämän seurauksena.

No, ehkä et jaa minun kantaani (hiukan horjuva sellainen) tässä asiassa ja pidät tukiaislaskua vakuuttavana. Minusta on kuitenkin kiinnostavaa huomata kuinka ECOFYS sitten laskee ulkoiset kustannukset. Energian- tai mineraalien hupenemiselle lasketaan kustannus sen perusteella, että resurssien omistajat käyttäisivät korkeaa diskonttokorkoa joka kannustaa heitä kuluttamaan resursseja nopeammin kuin mikä olisi sosiaalisesti optimaalista. Kun lasketaan ulkoisia kustannuksia, lähtökohta on siis päinvastainen kuin historiallisia tukiaisia laskettaessa. Nyt “markkinoiden” korko on väärä (ja liian korkea) ja joku muu (ulkoisen kustannuksen laskija) tietää mikä oikean koron tulisi olla.

Tämän hetkisiä kustannuksia taas lasketaan erilaisilla korkoilla riippuen teknologiasta. Esimerkiksi ydinvoiman kustannusta lasketaan käyttäen 9-11% korkoa, kun taas tuulivoimalle käytetään 5-7% korkoa. Mutta mistä tämä korkoero tulee? Joku tuulivoimalaa rakentava voi varmastikin saada rahoitusta halvemmalla, mutta tämä on seurausta siitä, että valtio on siirtänyt projektin riskiä muualle takaamalla asiakkaat ja tuotteen hinnan syöttötariffeilla. ECOFYS:n itsensä mukaan tämän prosessin tulisi olla tukiainen, koska todellisen koron tulisi olla korko ilman näitä poliittisia tukirakenteita. Nämä korot hyväksytään sen sijaan mukisematta “oikeina” eikä niiden kustannuksia lasketa sen enempää tukiaisiksi esimerkiksi tuulivoimalle kuin negatiiviseksi tukiaiseksi vaikkapa ydinvoimalle. On siis tärkeää huomata, että on kustannuseriä, jotka ovat oikeasti riippuvia teknologiasta ja sitten on näitä korkoon  liittyviä “kustannuksia”, jotka riippuvat rajusti siitä poliittisesta ympäristöstä missä teknologiaa sovelletaan.

Kuva 2: Mikä ulkoinen kustannus?

Ulkoisiin kustannuksiin taas lasketaan mukaan mitä lasketaan ja jä jätetään muut ulkopuolelle. Esimerkiksi bioenergian kohdalla mukana on kategoria maanviljelysmaan käytöstä (0.1 €/neliömetri vuodessa). Tässä kustannus muodostuu siitä, että mikäli bioenergiaa ei tuotettaisi maan voitaisiin antaa hakeutua luonnonvaraiseen tilaan missä sen biodiversiteetti olisi korkeampi. Sen sijaan ulkoisissa kustannuksissa ei ole mitään kategoriaa metsien käytölle. Mikäli metsät muutetaan puupelloiksi minkäänlaisia biodiversiteetti ongelmia ei nähtävästi ECOFYS:n mukaan ole (kunhan emme hakkaa metsiä täysin nurin). I beg to differ. ECOFYS rationalisoi tätä seuraavasti:

We assumed wood pellets are made of residue wood and did not allocate agricultural land  occupation to the production of this wood (i.e. all agricultural land occupation is allocated to  the main wood product). The agricultural land occupation impact of the growing of the wood  used for wood pellet production (used in dedicated biomass plant, biomass CHP and wood pellet boiler) was excluded. While this may not reflect all biomass use in the EU, we  understand it reflects the majority sources in 2012

Toisin sanoen tämän bioenergian ennakkoehtona on laaja metsäteollisuus, joka tuottaa nämä jätevirrat. Tähän metsäteollisuuteen liittyy (tietenkin) valtava ulkoinen kustannus, mutta sitä ei lasketa millään tavalla bioenergian kustannukseksi. Tämä on hiukan vastaavaa kuin jonkun yrityksen yritys esiintyä vastuullisena ja eettisenä alentamalla pääkonttorin hiilijalanjälkeä, luomalla sinne progressiiviset tasa-arvo-, diversiteetti- yms. politiikat…samalla kun koko yrityksen toimitusketju on muuten per….stä.

Entä systeemitason kustannukset? Vaihtelevien uusiutuvien aiheuttamat kustannukset kasvavat niiden osuuden noustessa ja ovat korkeilla penetraatioilla merkittävästi suurempia kuin vaihtoehdoilla (lue lisää vaikka täältä ja täältä). ECOFYS mainitsee tämän ja ei kiistä näiden kustannusten olemassaoloa. He eivät kuitenkaan laske näitä kustannuksia sen enempää vaihtelevien uusiutuvien hintaan, tukiaisiin kuin ulkoisiin kustannuksiinkaan. He muodostivat näistä jonkin kuvitteellisen kategorian raportin ulkopuolelle.

ECOFYS:n mukaan julkista tukea maksetaan yhteensä 122 miljardia. Tästä uusiutuvien tuen jälkeen merkittävin erä on “kulutuksen tukeminen” (energy demand support) 27 miljardilla. Tästä melkein kaikki on seurausta siitä, että kaikkia fossiilisten polttoaineiden käyttötapoja ei veroteta korkeimmalla veroprosentilla. Tämä taitaa olla se tapa millä myös OECD määrittelee tukiaisen, mutta minusta tässä pitäisi olla tarkempi, koska maksajan kannalta kyse on hyvin eri  asiasta

Kuva 1: Logiikkaa, kiitos...

Kuva 3: Logiikkaa, kiitos…

kuin suorissa tulonsiirroissa. Jos valtio ja kunnat eivät verota minun tulojani 50% mukaan, saanko minä tukiaisia? Jos käyttäisimme ylläolevaa määritelmää energiatukiaisista, niin kyllä saisin. Koska joku muu maksaa korkeampaa prosenttia ja teoriassa minunkin prosenttini voisi olla korkeampi, niin saan tukiaisia. Kiitos valtio ja Espoon kaupunki!

Kun tukiainen määritellään maksimiveroprosentin ja toteutuneen veroprosentin erona (kuten ECOFYS tekee), suurin osa varmastikin ajattelee tukiaisten poistamisella verojen korotusta niin, että kaikki maksavat korkeamman prosentin. Toisaalta määritelmässä on kaksi termiä ja tukiainen voidaan aivan yhtä hyvin poistaa laskemalla kaikkien verot sinne alimmalle prosentille. Kuvitteleeko joku, että fossiilisten kilpailukyky katoaisi, jos poistaisimme tukiaiset näin? Suomessa valtio saa (lähinnä) fossiilisia verottamalla yli 4 miljardin verotulot. Tätä ei kuitenkaan lasketa negatiiviseksi tukiaiseksi öljylle yms. tai tukiaiseksi vaihtoehdoille. Jos haaveilemme, että öljynkäyttö loppuu, valtion budjettiin ilmestyy miljardien reikä. Jos öljy korvataan vaihtoehdolla jota tuetaan esimerkiksi tasolla 5 senttiä/kWh, kustannuksia tulee lisää noin 3 miljardia. Valtion kannalta siirtymä siis aiheuttaisi helposti noin opetusministeriön kokoisen reiän budjettiin, mutta tukiaisia laskettaessa mitään muutosta ei muka tapahtunut. Tapa millä tämä tukiainen lasketaan on siis hyvin harhaanjohtava etenkin, kun sitä huoletta verrataan suorien tulonsiirtoihin kustannuksiin.

Raportin kokonaiskuva ei siis ole mielestäni johdonmukainen. ECOFYS:n näkemys esimerkiksi siitä mikä oikean koron tulisi olla muuttuu siirryttäessä kategoriasta toiseen, mutta se ei tee niin satunnaisesti vaan aina tavalla joka antaa mahdollisuuden lisätä kustannuksia tai tukiaisia fossiilisille ja ydinvoimalle samalla, kun uusiutuviin liittyviä menoeriä lakaistaan maton alle. Tämä palvelee propagandatarkoituksia, mutta on vähemmän rakentavaa mikäli toiveena on perusteltu kuva energiasektorin kustannuksista, tukiaisista ja ulkoisista kustannuksista. (On siitä huolimatta taas huomautettava, että tästä kiemurtelusta huolimatta he joka tapauksessa päätyvät toteamaan, että ydinvoiman tukiaiset ja ulkoiset kustannukset ovat alhaisia.)

Lisäys 21.10.2014: Kun muuten ydinvoiman tukiaisten yhteydessä ECOFYS puhuu riskien siirrosta, niin mitä riskiä he mahtavat tarkoittaa? Kyse ei voi olla kustannuksista, jotka liittyvät ulkoisiin kustannuksiin, koska ne ECOFYS laski pieniksi ja toisekseen niiden piti olla kustannuksia joita ei oltu laskettu muuten mukaan. Kyse on suurelta osin poliittisesta riskistä. Pelosta siitä, että toimintaympäristö muuttuu politiikan seurauksena sijoitukselle huonompaan suuntaan. Jos valtio on jollain tavalla mukana projektissa, riski siitä, että projektia aktiivisesti sössitään valtion taholta pienenee. Tämän sössimisriskin alentamista siis kutsutaan ECOFYS:n kielenkäytössä tukiaiseksi. Kustannus toki häviää sillä sekunnilla, kun pyrkimykset sössimiseen loppuvat.

Konsulttitalo ECOFYS on tehnyt EU:lle raportin energian kustannuksista, tukiaisista ja ulkoisista kustannuksista. ECOFYS on “aivot” esimerkiksi WWF:n energianvision takana ja heidän töitään linkitetään laajasti ympäristöpiireissä. Koska tätä tuoretta raporttia on kutsuttu EU:n tutkimukseksi, on ehkä hyvä siteerata komissiota itseään. “The studies have been carried out for the European Commission and express the opinions of the organisations having undertaken them. The views have not been adopted or in any way approved by the European Commission and should not be relied upon as a statement of the European Commission’s views. The European Commission does not guarantee the accuracy of the information given in the studies, nor does it accept responsibility for any use made thereof.”  Eli ei, kyseessä ei ole komission kanta.

Kuva 1: Yhteenveto

Kuva 1: Yhteenveto

Raportista on yleensä siteerattu huomiota, että tuulivoima olisi EU:ssa halvin sähkön lähde. En nyt paneudu tähän sen syvällisemmin. Huomautan vain, että tämä tulos on aikaansaatu sillä, että ECOFYS käyttää kustannuksia laskiessaan eri korkoa tuulivoimalle ja ydinvoimalle. Ydinvoiman kustannuksia lasketaan 9-11% korolla ja tuulivoiman 5-7%. Tämä siksi koska ydinvoimalle lätkäistään “Technological risk premium”, joka on rajusti muita vaihtoehtoja korkempi. Joku yksityinen sijoittaja voi varmasti näin tehdäkin, mutta eiköhän syy tähän ole ennen kaikkea pelko siitä, että poliitikot ryhtyvät aktiivisesti romuttamaan investoinnin kannattavuuden ennen kuin se on maksettu takaisin. Kyseessä on siis suurelta osin ulkoinen kustannus, jonka ydinvoiman vastustus aiheuttaa.

Raportista löytyy yhtä sun toista kiinnostavaa. Ensimmäinen kuva antaa tiivistelmän tuloksista ja kuten voi heti todeta ydinvoiman tukiaiset ja ulkoiset kustannukset tuotettua energiayksikköä kohden ovat alhaisia. Aurinkosähkön ja tuulivoiman tuet ovat korkeimpia. Tässä ei ole mitään uutta ja kiinnostavaa on lähinnä se, että jopa ECOFYS on pakotettu tähän johtopäätökseen. Katsotaan tuota ulkoisten kustannusten laskua hiukan tarkemmin. Kuvasssa 2 se pilkotaan tarkemmin osiinsa. Taas on ilmeistä, että ydinvoima kuuluu alhaisten ulkoisten kustannusten energianlähteisiin. Sen ulkoinen kustannus on vain hitusen korkeampi kuin uusiutuvilla.

Kuva 2: Energian ulkoiset kustannukset

Kuva 2: Energian ulkoiset kustannukset ECOFYS:n mukaan.

Mutta mutta…huomaatteko kuinka ydinvoiman ulkoista kustannusta dominoi keltainen palkki “depletion of energy resources”? ECOFYS mainitsee tästä ohimennen seuraavaa: “This impact category is named ‘Fossil depletion’ in the ReCiPe methodology. We have renamed this to ‘Depletion of energy  resources’, because we also include uranium depletion in this category, moved from the metal depletion category it is categorised within ReCiPe. ”  Hmmm…kiinnostavaa. Miksi ihmeessä he alkavat siirtelemään uraania kategoriasta toiseen käyttämässään Recipe työkalussa? Kaivetaan syvemmälle.

Kuva 4:  Uraania! Tarvitsen uraania!! On vuosi 2150 ja ihmiskunta kärsii, koska ihmiset vuonna 2014 tuottivat energiaa uraanilla.

Kuva 3: Uraania! Tarvitsen uraania!! On vuosi 2150 ja ihmiskunta kärsii, koska ihmiset vuonna 2014 tuottivat energiaa uraanilla. (Perustuu Ecofysin järkeilyyn ydinvoiman ulkoisista kustannuksista.)

Osoittautuu, että ECOFYS laskee sekä fossiilisille, että uraanille ulkoisen kustannuksen 0.05 euroa/(kg oil eq.) kategoriaan Depletion of energy  resources’. Mutta miksi ihmeessä he näin tekevät? Recipe:n tekijät nimenomaan kertovat, että näin EI pidä tehdä.

“Unlike metals, we cannot use the concept of grade to express the quality of oil and gas resources. Conventional oil and gas will simply flow out of the well up to a certain point. After that point is reached it is still possible to extract more, but this will increase the production costs and the production energy requirement. Once the energy price increases, it also becomes possible to extract other unconventional resources, such as tar sands, the use of gas liquids, converting gas to oil or coal to oil etc. This means the increase of costs and energy is not caused by a gradual decrease of ore grade, but because more and more mankind will have to switch from conventional resources to unconventional resources…

Uranium was formed in the same way as all other metals, the characterisation factor for Uranium is thus included in the impact category for mineral depletion and not fossil fuels. ” 

(Lihavointi minun lisäämäni.) Mitä tapahtuisi, jos noudattaisimme työkalun tekijän ohjetta ja laskisimme uraanin “hupenemisen” ulkoisen kustannuksen normaalisti? ECOFYS antaa koko energiasektorin metallien hupenemisen ulkoiseksi kustannukseksi 1.3 miljardia (Annex 3, s. 105). Uraanin osuus voisi siis olla tuosta joku pieni siivu. Jos taas käytämme ECOFYS:n sormeilemaa laskutapaa, uraanin hupenemisen ulkoinen kustannus olisikin 8-9 miljardia. Voimme järkeillä tarkemman arvion lukemalla suoraan Recipen kuvausta. Siellä sivulla 116 kerrotaan, että uraanin hupenemisen kustannus on itse asiassa suunnilleen sama kuin öljyn hupenemisen kustannus PER KILO. Öljykilosta saa energiaa noin 50 MJ, kun taas kilosta uraania saa hyötävässä reaktorissa yli miljoona kertaa tuon verran ja kevytvesireaktorissakin noin 10000 kertaa enemmän. Eli sen sijaan, että hupenemisen kustannus per energia yksikkö olisi sama (niin kuin ECOFYS väittää), uraanille sen kustannus (heidän käyttämänsä lähteen mukaan) on 10000-miljoona kertaa alhaisempi. Tällä tempulla ECOFYS siis paisutti muuten yhdentekevän kustannuserän niin, että se muuttuikin dominoivaksi.

Voimme toki kysyä miksi he näin toimivat? Oma arvaukseni on se, että he tekivät arvion ensin järkevästi, mutta päätyivät tulokseen missä ydinvoiman ulkoinen kustannus oli rajusti alhaisempi kuin monilla uusiutuvilla (poista mielessäsi keltainen palkki kuvasta kaksi ja näet sen itse). Tässä vaiheessa hälytyskellot alkoivat soimaan, koska mitä heidän asiakkaansa sanoisivat, jos he kirjoittavat raportin, jossa on tällainen tulos? He tarvitsivat jonkin teknisesti pienen ja viattoman näköisen tempun, jolla tämä kiusallinen tilanne voitiin välttää. Tempun joka on helppo piilottaa liitteisiin ja niiden viitteiseen siihen luottaen, ettei niitä kukaan kuitenkaan lue.

Kovakaan uurastus tulosten mukiloimiseksi ei kuitenkaan kaikille riitä. Vihreät Euroopan parlamentissa valittavat kuinka raportti ei kuulemme laske ydinvoimaloiden purkamisen kustannuksia kunnolla. Tätä on kuitenkin käsitelty raportissa laajasti (Annex 3 sivulta 59 eteenpäin). He jatkavat purkaustaan tulosten inhottavuudesta…”However external cost calculations for nuclear power are incomplete and the transport sector has not been included at all. It will be a task for the next climate and energy commissioner to complete the interim report with the missing figures.”  Sitä missä laskut menevät pieleen ei kuitenkaan kerrota eivätkä he valita tässä kirjoituksessa keskustellusta ulkoisen kustannuksen paisuttelusta. Kaikkia on selvästi vaikeaa miellyttää.

Palaan varmaan tähän raporttiin joskus myöhemmin. Etenkin tukiaisten ja ulkoisten kustannusten laskeminen herätti minussa monia ajatuksia ja kysymyksiä.

 

Kuva 1: Syyt biodiversiteetin alenemiselle

Kuva 1: Syyt biodiversiteetin vähenemiselle

WWF julkaisi äsken Living Planet 2014 raportin, joka käsittelee käynnissä olevaa rajua sukupuuttoaaltoa. Keskeisin syy kuolemille on se, että ihmiset ohjaavat yhä suuremman osan biosfäärin tuotannosta omaan käyttöönsä ja samalla pirstovat jäljelle jääneen luonnon tilkuiksi, joissa populaatiot suuremmalla todennäköisyydellä tuhoutuvat. Raportti on pysäyttävää luettavaa. Valitettavasti kytkös tämän raportin ja WWF:n suosiman politiikan välillä ei ole niin vahva kuin mitä pitäisi. Raportissa todetaan (s. 78):

In addition, projected increases in demand for wood, particularly for bioenergy by 2050 would mean a 25 per cent increase in the area of natural forest managed for commercial harvesting, along with an extra 250 million hectares of new tree plantations (WWF, 2011b).

Tämän projektion tekee siis WWF itse. Toisin sanoen WWF toisaalta kauhistelee luonnon elintilan kapenemista, mutta samalla ajaa bioenergiaan pohjaavaa politiikkaa, joka kasvattaisi ihmisten jalanjälkeä rajusti. Tämä on taas yksi esimerkki siitä miksi haaveilu täysin uusiutuviin pohjaavasta energiantuotannosta on haitallista. Se on fetissi, joka saa muuten järkevät ihmiset ajamaan hölmöjä asioita.

Kuva 2: Jalanjälkiä (huomaa muuten Ruotsin ja Ranskan valheelliset hiilijalanjäljet)

Kuva 2: Jalanjälkiä (huomaa muuten Ruotsin ja Ranskan valheelliset hiilijalanjäljet)

Ongelma ei rajoitu tietenkään WWF:ään. Suomessa Greenpeace toteaa seuraavaa

Suomen metsäluonto on jo nyt liian tehokkaassa käytössä ja monet metsälajit ovat uhanalaistuneet. Kiertoaikoja ei tulisi enää lyhentää ja lahopuuta pitäisi lisätä metsissä. Energiapuun käyttö ilman rajoja on ilmeinen uhka monimuotoisuudelle.

Tästä he sitten etenevät ehdottamaan 25% lisäystä bioenergialla tuotetun energian määrään vuoteen 2030 mennessä. Mind blown. Heidän ja EREC:n globaalin raportin tuorein inkarnaatio kertoo seuraavaa:

The fourth edition of the Energy [R]evolution again decreases the amount of bio energy used significantly due to sustainability reasons, and the lack of global environmental and social standards…

The Energy [R]evolution takes a precautionary approach to the future use of bioenergy.This reflects growing concerns about the greenhouse gas balance of many biofuel sources, and also the risks posed by expanded bio fuels crop production to biodiversity (forests, wetlands and grasslands) and food security…

Greenpeace does not consider biomass as carbon, or greenhouse gas, neutral because of the time biomass takes to regrow and because of emissions arising from direct and indirect land use changes.The Energy [R]evolution scenario is an energy scenario, therefore only energy related CO2 emissions are calculated and no other GHG emissions can be covered, e.g. from agricultural practices.

Kirjoitettuaan näinkin järkevästi he kuitenkin etenevät samaan ehdotukseen. Lisätään biomassalla tuotetun energian määrää. Ekologiset ongelmat mainitaan, mutta jätetään work in progress asteelle, jolla ei näytä olevan implikaatioita ehdotetulle politiikalle. Bioenergiaa tarvitaan visiossa, jossa 100% energiasta tuotetaan uusiutuvilla, siispä sitä ajetaan suunnitelman hölmöydestä riippumatta.

Äskettäin Greenpeace nosti Tanskan esille erityisen hienona inspiraation lähteenä. “Denmark’s Climate Plan provides a recipe for the fast-paced transformation of the country’s entire energy system. Goodbye fossil fuels, hello 100% clean, renewable energy. “. Mahtoivatkohan he edes itse lukea Tanskan suunnitelmia ja pohtia ovatko ne konsistentteja esimerkiksi Greenpeace:n omien suunnitelmien kanssa?

Kuva 3: Portaali Tanskan energiasuunnitelmaan

Kuva 3: Portaali Tanskan energiasuunnitelmaan

Aikaisemmasta WWF:n raportista opimme, että tanskalaisten ekologinen jalanjälki on maailman korkeimpia (…heti Kuwaitin, Qatarin ja Arabiemiraattien jälkeen). Tämä on seurausta siitä, että he ovat muuttaneet melkein koko maan yhdeksi suureksi maatilaksi, jossa on laaja kotieläinten tehotuotanto.  Tanskan suunnitelmiin ei kuulu tämän tuotannon volyymin pienentäminen mikä kuitenkin olisi varmasti suotavaa monin eri syin. Tanskan suunnitelmassa biomassan polttaminen on myös keskeisellä sijalla. Siinä missä Greenpeace ehdottaa bioenergialla tuotetun energian määräksi noin 8GJ per ihminen vuonna 2050 (Euroopassa noin 13GJ) niin Tanskan suunnitelmissa on tuottaa bioenergialla noin 41GJ per asukas. Tämä olisi noin 70% suomalaisille ehdotetusta määrästä maassa, jonka pinta-ala on kahdeksan kertaa pienempi ja joka on jo nyt ihmisten liki täysin käyttämä. Huomaako joku tässä ongelmaa?

Lisäys 30.10.2014: Koska Greenpeace nosti Tanskan 100% uusiutuvia suunnitelman innostavana esimerkkinä, kysyin pariviikkoa sitten Facebookissa tässä kirjoituksessa mainitusta tolkuttaman suuresta biomassan poltosta. Eikö Greenpeace kokenut ongelmallisena, että sen osuus on hurjasti korkeampi kuin mitä he omassa skenaariossaan (yhdessä EREC:n kanssa) pitävät kestävänä? En saanut kysymykseen järkevää vastausta. Pointtini substanssia ei kiistetty, mutta jotenkin toimin väärin nostaessani asian esille. Nyt huomaan, että Tanskan varaukseton hehkutus jatkuu (nyt suomeksi) siitä huolimatta, että he ovat tietoisia tästä melkoisen keskeisestä ristiriidasta. Kun he joutuvat valitsemaan ekologisen vahingon pienentämisen ja uusiutuvien energianlähteiden välillä, he valitsevat uusiutuvat. Ekologinen haitta on ilmeisesti asia jota heidän maailmassaan voidaan pienentää sopivalla mielikuvamarkkinoinnilla ja sisällyksettömällä puheella.

Nyt kun poliittinen kakka Fennovoima teemasta lentelee tuulettimesta, mitä mieltä itse muuten olen? It’s complicated. Ilmastopolitiikan kannalta minulle tässä ei ole kyse yksittäisestä reaktorista vaan siitä olemmeko ylipäätään polulla, joka johtaa syviin

Kuumaa ilmaa

Kuumaa ilmaa

päästövähennyksiin. Nykyisessä maailmantilanteessa tietenkin mieluummin hankkisin reaktorin muualta (USA, Etelä-Korea, Ranska, Kiina ehkä?). Koska Fennovoiman mukana maahan tulee miljardeja investointina ja muiden toimittajien kohdalla näin ei luultavasti olisi, tämä voisi kuitenkin tarkoittaa joko tarvetta tukiaisiin tai esim. valtion osaomistukseen. Minulle tämä sopii, koska vaadittavat tuet olisivat joka tapauksessa merkittävästi alhaisempia kuin vaihtoehdoilla. Dekarbonisaatio on tärkeää ja minä olen siitä valmis maksamaan. Valitettavasti tällaista kuviota ei ole pöydällä ja hiukan epäilen, että jos olisi “usual suspects” huutaisivat joka tapauksessa suu vaahdossa päästövähennyksiä vastaan.

Minusta on ihan asiallista argumentoida hanketta vastaan turvallisuuspoliitttisin näkökohdin. Venäjän käytös ei ole hyväksyttävää ja siitä pitää seurata sanktioita. Joku voi aivan järkevästi arvioida, että tämä näkökanta ajaa nyt ilmastonmuutoshuolen edelle. Sinänsähän globaalissa mittakaavassa Suomen toimilla ei ylipäätään ole juuri mitään merkitystä joten ehkä voimme vain napata pillerin fukitolia ja antaa asian olla? Se mikä ei ole minusta asiallista on käyttäytyä ikään kuin tätä valintaa ei tarvitse tehdä. Ikään kuin voisimme samaan aikaan vastustaa ydinvoimaa (tuli se mistä ilmansuunnasta tahansa) milloin milläkin perusteella ja silti esiintyä ilmastosankarina.

Vaihtoehdossa mitä esim. Vihreät esittävät, Fennovoimalla saavutettava dekarbonisaatio nimittäin korvataan kuumalla ilmalla. Miksi näin? Lukemalla Vihreiden Ilmasto- ja energiaohjelmaa (sivu 33) voi huomata, että heidän kaavailemistaan 44 miljoonan tonnin päästövähennyksistä (2030 mennessä) noin 70% olisi peräisin biopolttoaineista. Tähän potentiaaliin he laskevat esim. ruokohelppiä (15TWh), joka on osoittautunut flopiksi ja ymmärtääkseni myös juurakot ja kannot (noin 10 TWh?) joita ei esimerkiksi saisi käyttää mikäli mielii saada tuotteelleen ekoenergia-merkin (toiset pitävät tätä tärkeänä). He väittävät kaiken tämän biomassan polton olevan päästötöntä olkoonkin, että asiantuntijat ovat jo pitkään varoitelleet tämän oletuksen olevan pahasti pielessä. (Lisää luettavaa vaikkapa tästä SYKE:n tutkimuksesta ja lisää täällä.) On vahvat syyt epäillä, että merkittävä osa poltettavasta biomassasta aiheuttaa fossiilisten veroiset ilmastovaikutukset etenkin sellaisella aikajänteellä, joka nyt on relevantti. Tuulivoimaa Ilmasto- ja energia ohjelmassa haaveillaan 20TWh ja pelkästään tästä valtion pitäisi maksaa syöttötariffeja pyöreästi miljardi vuodessa. Mistä se otetaan? Vihreiden nykyisen vaihtoehdon ekologiset ongelmat ovat ilmeisiä, kustannukset kamalia ja ilmastohyödyt suurelta osin kuvitteellisia. Jäljelle jää  sisällyksetön retoriikka halonhakkuun uutuudesta ja kestävyydestä jota ylläpidetään refleksinomaisen ydinvoiman vastustuksen rationalisoimiseksi.

On muuten ehkä hyvä muistaa, että kun Vihreät Satu Hassin johdolla jättivät Olkiluoto 3:sta päättäneen Lipposen hallituksen vuonna 2002, Hassi esitti vaihtoehtona maakaasua (lisää täällä). Kovin periaatteelliselta Venäjä riippuvuuden pienentäminen ei siis vaikuta. (Huoltovarmuuskeskuksessa Fennovoiman hanketta taas pidetään nimenomaan tarpeellisena huoltovarmuuden kannalta.) Kovin harva myöskään huutaa maakaasun tai öljyn (tai puun) tuontia vastaan vaikka näihin liittyvät turvallisuuspoliittiset ongelmat ovat suurempia. Lisäksi mm. Helsingin Energia suunnitelmissaan biopolttoaineiden käytön lisäämiseksi, valmistautuu biomassan tuomiseen Venäjältä.  Vuosaaren Vihreät, Ilmastovanhemmat, Greenpeace, Maan ystävät… ovat jättäneet HELEN:n ympäristövaikutusten arviointiin mielipiteensä ja vaativat (ilmastosyin) vielä enemmän puun polttoa. Kukaan ei kuitenkaan kokenut tuontia Venäjältä ongelmallisena.  Miksi tämä koko keskustelu vaikuttaa taas niin opportunistiselta, periaatteettomalta ja lyhytnäköiseltä?

IMG_1276.JPG Sooner or later we will have to decarbonize also transport and it is quite likely that it will involve production of synthetic fuels using carbon free electricity as an input. Let us think a bit what this implies for the power source used to power this production. (For some related thoughts with respect to electricity storage see here.)

Imagine an option A, where we built so many nuclear power plants that they meet maximum demand (electricity sector has then been decarbonized) and then use excess power to run plants producing synthetic fuels. In option B we will do the same, but with wind power. We will built so many turbines that they produce the same amount of electricity as nuclear power plants in option A. We will use the excess again to produce synthetic fuels. Since I have the production and demand date for United-Kingdom easily available, I will use that (for the year 2013) to give me characteristic production and demand profiles.

Synfuels_Pin

Fig 1: A plant producing synthetic fuels will receive this electrical power as an input. In the lower figure there is also a line indicating the required backup generation for those periods when wind is not adequate to meet the demand.

The following table gives estimates (based on UK figures) for the required capacity for electrical generation, synthetic fuel plant capacity, utilization rate of plant capacity, amount of electricity plants have available over the year (presumably proportional to synthetic fuel production), and required (dispatchable) backup capacity. As is clear, synthetic fuel plants working with wind power have a much lower capacity utilization rate since they have to be able to process much higher electrical powers even though that peak power is rarely available.

Option A Option B
Capacity 63 GW 163 GW
Plant capacity 36 132
Utilization rate 56% 20%
Electricity input 180 TWh 231 TWh
Backup 0 W 47 GW

From these we can also calculate estimates for what the synthethic fuels might cost. Here my only interest is on the RELATIVE cost of options A and B so do not take specific numbers too seriously. For concreteness I assume that synthetic fuel plant will cost 3 billion/GW, has a life time of 40 years, and costs are dicounted with 5% discount rate. (Numbers are made up just for the sake of comparing options…that is all.) I could imagine that plants coupled to wind power might have lower costs per gigawatt due to economies of scale, but since they have to cope with less reliable input power, in first approximation, it feels fair to assume same capital costs for plants. I also assume that operation and maintenance costs are the same so only difference is in the characteristics of the source of the input power.

Fig. 2 shows the result so that on the x-axis we have the relative share of operation and maintenance costs. It is clear that plants coupled to nuclear power plants can produce synthetic fuels at  much lower cost. This difference is mainly caused by the higher capacity utilization rates they enable. If the goal is to displace oil, it will happen easier with an option whose costs are lower. (Not that this goal interests all.)

SynFuelCosts1

Fig. 2: Cost comparison for options A and B (Never mind the units on the y-axis…)

Of course we could imagine building power generation capacity that is intended only to run plants producing synthetic fuels. Figure 3 demonstrates this option and shows that it doesn’t change anything of relevance in the comparison.

Fig. 3: Use all power generation for fuel production. Base load vs. variable

Fig. 3: Use all power generation for fuel production. Base load vs. variable

It should be noted that these differences will not disappear with political will or technical progress. Characteristics of the power source has cost implications for the user of electricity (plant, somebody providing services, consumer…). Producers who have access to reliable power supply can outcompete others since higher capacity utilization rates are enabled (and more reliable operations in general). This is an obvious point, but strangely few seem to realize this. Here I used synthetic fuel production as an example, but obviously the argument is equally valid for any production that uses electricity as an input. Even if electricity would be free costs for the consumers are not the same. Cost is not the same thing as value.

I will end with a brief disclaimer. Based on John Morgan’s estimates, in option A UK could produce less that 5% of the oil consumption using excess power. If synthetic fuel production is to play a significant role, electricity production must increase drastically.

IMG_1276.JPGAikaisemmin olen viitannut siihen kuinka tuotanto käyttäen epäluotettavaa teholähdettä maksaa enemmän, koska teholähteen kapasiteettikerroin asettaa rajan siihen kytketyn tehtaan kapasiteetin käyttöasteelle. En kuitenkaan silloin jaksanut katsoa asiaa tarkemmin. Palaan nyt asiaan pienen kenties tulevaisuudessa relevantin esimerkin kautta. Koska ennemmin tai myöhemmin joudumme dekarbonisoimaan myös liikenteen, on melko todennäköistä, että tulemme tarvitsemaan massiivisen määrän synteettisiä polttoaineita, jotka on tuotettu käyttäen jotain hiiletöntä energianlähdettä.

Aihetta tutkitaan aktiivisesti ja monessa alan tutkimuksessa spekuloidaan näiden polttoaineiden tuotantoa uusiutuvien energianlähteiden avulla. Tämä liittynee siihen, että skenen rahoitus pyörii tämän “lupauksen” ympärillä olkoonkin, että itse tutkimustulokset ja lopputuotteet eivät ole mitenkään riippuvaisia teholähteestä jota tuotannossa on käytetty. Tilanne samanlainen kuin puhuttaessa sähkön varastoinnista. Sitä spekuloidaan toistuvasti ratkaisuna uusiutuvien energianlähteiden ongelmiin olkoonkin, että varastoinnin vaatimat investoinnit on helpompaa perustella taloudellisesti perusvoimalaitosten yhteydessä.

Kuvitellaan nyt vaihtoehto A, jossa rakennamme maahan ydinvoimaloita niin paljon, että ne voivat kattaa maksimikulutuksen. Sähköntuotanto on näin dekarbonisoitu ja käytössä on ylijäämäsähköä jota voitaisiin käyttää vaikkapa synteettisten polttoaineiden valmistukseen.  Vaihtoehdossa B teemme saman kuin A:ssa, mutta käyttäen tuulivoimaa. Rakennamme turbiineja niin paljon, että niiden vuosituotanto vastaa vaihtoehdon A sähköntuotantoa ja käytämme ylijäämäsähkön taas polttoaineiden tuotantoon. Koska minulla on nopeasti hyppysissäni Iso-Britannian tuotanto- ja kulutustiedot vuodelta 2013, käytän niitä laskuissani.

Synfuels_Pin

Kuva 1: Synteettisiä polttoaineita valmistava laitos käyttää toimintaansa nämä tehot. Toisessa kuvassa näkyy myös muun sähkönkulutuksen kattamiseen tarvittava säätöteho.

Seuraava taulukko antaa Iso-Britannian lukuihin perustuvat arviot tarvittavasta kapasiteetista ja siitä millaisella käyttöasteella synteettisten polttoaineiden tehtaiden kapasiteettia voidaan ajaa. Koska tuulivoimateho voi pudota liki nollaan, sen kohdalla muun sähkönkulutuksen kattaminen tarvitsee edelleen säätövoimaa merkittäviä määriä. Tehtaan käytössä oleva sähkönmäärä on varmastikin verrannollinen lopulliseen polttoainetuotannon määrään. Tuulivoimaan kytketyn laitoksen käyttöaste on merkittävästi alhaisempi, koska sen täytyy kyetä syömään merkittävästi suurempia tehoja olkoonkin, että sillä on keskimäärin käytössä tätä maksimitehoa paljon alhaisempi teho.

Esimerkki A Esimerkki B
Kapasiteetti 63 GW 163 GW
Tehtaan kapasiteetti 36 132
Tehtaan käyttöaste 56% 20%
Sähköä sisään 180 TWh 231 TWh
Backup 0 W 47 GW

Näistä tiedoista voimme laskea myös arvioita tuotettavan synteettisen polttoaineen hinnasta. Oletan konkreettisuuden vuoksi, että tehdas maksaa 3 miljardia/GW, sen elinikä on 40 vuotta ja kustannuksia diskontataan 5% korolla. (Otin numerot takapuolestani. Tässä on nyt olennaista verrata sitä kuinka vaihtoehdot suhtautuvat toisiinsa, eikä saada tarkkoja oikeita lukuja.) Tuulivoimaan kytketyn suuremman laitoksen pääomakustannukset voivat ehkä olla alhaisempia gigawattia kohden (economies of scale), mutta toisaalta sen pitää maksaa enemmän satunnaisen tehonlähteen aiheuttamista hankaluuksista. Ensimmäisessä aproksimaatiossa oletus samoista pääomakustannuksista vaikuttaa reilulta. Oletan myös käyttökustannusten olevan samoja. Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että tehtaat maksavat saman hinnan (tai eivät mitään) käyttämästään sähköstä. Ainoa ero on siis käytettävissä teholähteissä.

Kuva 2 näyttää lopputuloksen niin, että x-akselilla on käyttäkustannusten suhteellinen osuus kokonaishinnasta. Ydinvoimaan kytketyn laitoksen tuotteella on hyvin merkittävästi alhaisempi yksikköhinta ja tämä johtuu ennen kaikkea eroista kapasiteetin käyttöasteissa. Jos öljy halutaan syrjäyttää, se tapahtuu luonnollisesti helpommin vaihtoehdolla, jonka kustannukset ovat alhaisempia. (Toisaalta kaikkia tämä tavoite ei tunnu erityisesti kiinnostavan.)

SynFuelCosts1

Kuva 2: Hintavertailu polttoaineen hinnasta tapauksissa A ja B. (Älä kiinnitä turhaan huomiota y-akselin yksikköön. Se ei ole nyt olennaista.)

Voimme toki kuvitella luopuvamme ylijäämäsähkön käytöstä ja rakentavamme uutta hiiletöntä kapasiteettia näiden tehtaiden pyörittämiseen myös suoraan. Kuva 3 demonstroi tätä ja näyttää kuinka tämä ei aiheuta olennaista muutosta suhteellisiin kustannuksiin.

Kuva 3: Käytetään koko tuotanto polttoaineiden tuotantoon. Perusvoima vs. vaihteleva.

Kuva 3: Käytä koko tuotanto polttoaineiden tuotantoon. Perusvoima vs. vaihteleva.

On hyvä huomata, että nämä erot eivät katoa teknisellä kehityksellä tai poliittisella tahdolla. Käytettävän teholähteen luonne vaikuttaa sitä käyttävän tehtaan (tai palveluntuottajan) tuotannon kustannuksiin. Tuottaja, joka on kytketty aina päällä olevaan teholähteeseen, voi päästä korkeampaan kapasiteetin käyttöasteeseen ja kilpailla tältä osin vaihtelevaan teholähteesen kytketyn kilpailijansa hautaan. Tämä on itsestään selvää, mutta silti yllättävän harva sen huomaa. Tässä puhe oli synteettisistä polttoaineista, mutta tietenkin aivan sama argumentti pätee mille tahansa sähköä kuluttavalle tuotannolle. Vaikka sähkö olisi ilmaista, kuluttajille kustannukset eri vaihtoehdoista eivät ole samoja. Hinta ei ole sama asia kuin arvo. Jos tulen lasten kanssa päiväkodista ja alan tekemään ruokaa, on tehoa oltava tarjolla tiettyyn aikaan. Jos näin ei ole, kärsin hyvinvointitappioita. Kuluttajan perspektiivistä olen valmis maksamaan haluamaani aikaan toimitetusta palvelusta enemmän kuin samasta palvelusta toimitettuna satunnaiseen aikaan.

Vielä lopuksi “disclaimer” vision mittaluokasta. Perustuen John Morganin esittämiin laskelmiin, vaihtoehdossa A Iso-Britannia voisi tuottaa ylijäämäsähköllä tarvitsemastaan öljystä vain murto-osan (alle 5%, jos en väärin laskenut). Suomessa sähköntuotanto on henkeä kohden suurempaa joten meillä tuotanto riittäisi jonkin verran pidemmälle. (Olisiko meillä peräti suhteellinen kilpailuetu tässä?) Jos tätä oikeasti ryhdytään tekemään, sähköntuotanto pitää kuitenkin moninkertaistaa nykytasosta. En näe mitään riskiä siihen, että me rakentaisimme “liikaa” kapasiteettia. Tämä on mahdollista vain, jos ilmastonmuutokselle päätetään olla tekemättä mitään.

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 516 other followers