rightwrongIn an earlier post I briefly discussed the scale of the challenge. In this one I discuss briefly how the report discusses ethical issues surrounding responsibilities towards future generations, with a special focus on discounting and how it relates to cost estimates of various energy options.

The use of a temporal discount rate has a crucial impact on the evaluation of mitigation policies and measures. The social discount rate is the minimum rate of expected social return that compensates for the increased intergenerational inequalities and the potential increased collective risk that an action generates. Even with disagreement on the level of the discount rate, a consensus favours using declining risk‐free discount rates over longer time horizons (high confidence).

An appropriate social risk‐free discount rate for consumption is between one and three times the anticipated growth rate in real per capita consumption (medium confidence). This judgement is based on an application of the Ramsey rule using typical values in the literature of normative parameters in the rule. Ultimately, however, these are normative choices.” IPCC WGIII Chapter 3

 “A simple arbitrage argument favours using the interest rate as the discount rate for climate policy decisions: if one reallocates capital from a safe but marginal project (whose return must be equal to the interest rate) to a safe project with the same maturity whose return is smaller than the interest rate, the net impact is null for the current generation, and is negative for future generations. Thus, when projects are financed by a reallocation of capital rather than an increase in aggregate saving (reducing consumption), the discount rate should be equal to the shadow cost of capital.

This descriptive approach to the discount rate has many drawbacks. First, we should not expect markets to aggregate preferences efficiently when some agents are not able to trade, as is the case for future generations (Diamond, 1977). Second, current interest rates are driven by the potentially impatient attitude of current consumers towards transferring their own consumption to the future. But climate change is about transferring consumption across different people and generations, so that determining the appropriate social discount rate is mostly a normative problem. Thirdly, we do not observe safe assets with maturities similar to those of climate impacts, so the arbitrage argument cannot be applied.”  IPCC WGIII Chapter 3

This discussion on discount rates is in my opinion very important since discount rates capture lots of the ethical underpinnings of our responsibilities to future generations. Discount rates tell about our time horizons and about how patient we are in waiting for gains. If you are offered money right now and twice as much at a later date, how long are you willing to wait? If the discount rate is 10%, you might be ready to wait for about 7 years and if it is 5% you wait for 14 years. Stern review used a rate of 1.4% for climate change damages in which case you are ready to wait for 50 years. In this case the time horizon is truly inter-generational. As explained by the WGIII, how to discount is in the end of the day a normative choice. However, it is a choice whose impact should be openly discussed and a choice that should be reasonably defended. In general I found the Chapter 3 Social, Economic and Ethical Concepts and Methods” interesting and I have to read it more carefully later. I recommend that authors of WGIII Chapter 7  “Energy Systems” also read it.

WGIII gives the levelized cost of energy for different energy sources in Figure 7.7 of Chapter 7. If you look at figure 7.7 (below) carefully you will perhaps notice something funny. In the 4th assessment report at 2007 the costs were given as shown in Figure 4.27 (see copy here). It is not the most beautiful of figures, but clear enough.

Figure 7.7 from IPCC WGIII Chapter 7 (2014)

Figure 7.7 from IPCC WGIII Chapter 7 (2014)

 

Fig 4.27 from WGIII 2007

Fig 4.27 from WGIII 2007

It shows the results at two different discount rates with coal, gas, and nuclear as the lowest cost options. Somebody was clearly not happy with this and wanted to change the figure into Fig. 7.7 of the new report. As I glanced at the figure first I naturally choose to compare “red” bars with red bars and blue ones with blue. After all we shouldn’t compare apples and oranges. Maybe you did the same? However, I then noticed that red color assumed “high full load hours”. What does that actually mean? In order to figure out, one has to read the annex III for detailed assumptions (how many are going to do that?). For nuclear power “high full load hours” meant a capacity factor of 84 %, for onshore wind 40%, and 27% for solar PV. For nuclear power this a typical capacity factor (although many reactors do better), but for wind and solar power those capacity factors are very atypical. So the figure is constructed in such away that uninformed reader is likely to make incorrect comparisons. In fact, WGIII concludes the caption of Fig. 7.7 (its on the next page and likely to be missed) by saying “Note: The inter-comparability of LCOE is limited. For details on general methodological issues and interpretation see Annexes as mentioned above. ” Indeed. Given that comparisons cannot really be made, why was this approach chosen in the first place? If you can come up with a charitable explanation I am all ears, but to me this seems like authors of Chapter 7 were actively working to make comparisons hard.

How did the authors of Chapter 7 approach the discounting? Let us guess that economic growth in the future is around 2%. In this case the Ramsey rule mentioned by the IPCC in Chapter 3 suggests a discount rate in the range of 2-6%. What discount rate is used in chapter 7 to compare levelized cost of energy (LCOE) for different energy sources? That would be 10%! Authors of WGIII decided not only to use very high discount rate, but also not to give their results at different discount rates so that the effects of this assumption could be observed. Considering that authors of Chapter 3 specifically emphasized how crucial this issue is in evaluating mitigation policies, the approach in Chapter 7 seems indefensible. At minimum one would expect them to show results over broad range of discount rates, but this they decided not to do. Since they refused to do it,  I will quickly do it here and see what difference it makes. (Note that some results with 5% discount rate are hidden in annex III, but these are only for the high FLH case so no honest comparison is possible.) In order to make sure that I know what I am doing I try to reproduce typical LCOE figures for WGIII high FLH case. I copy typical numbers from the annex III and this is what I get.

LCOE $(2010)/MWh comparison based on WGIII high FLH case (warning: misleading comparison!):

 Technology LCOE 10% high FLH (IPCC median) My result
Nuclear 99 97
Coal PC 78 78
Wind onshore 84 85
Solar PV (rooftop) 220 220
CCS-coal-PC 130 123

OK, the numbers are not exactly the same, but close enough for me. I am not sure how WGIII defined the median here. Also, maybe there is some index inconsistency somewhere in the summations…who knows. Basic point is that I can reproduce the WGIII values reasonably well and I am on the same map as WGIII. We are ready to go! So let me then look at the things WGIII decided not to show. I will now compute typical LCOE for few technologies at 10%, 5% and 1.4% discount rates. It turns out that as discount rate is lowered the LCOE for nuclear power drops from 97$/MWh to 62$/MWh, and finally to 42$/MWh. I will summarize the rest of the results by giving the costs relative to nuclear power. The values colored green are higher than the LCOE of nuclear while red is lower.

Difference to the cost of nuclear (go right if you prefer responsible long term thinking): 

 Technology 10% discount rate 5% discount rate 1.4% discount rate
Nuclear 0% 0% 0%
Coal PC -18% +5% +34%
Wind onshore +40% +57% +77%
Solar PV (rooftop) +190% +210% +230%
CCS-coal-PC +27% +63% +110%
(Main assumptions: Most numbers are copied from annex III of WGIII and I just list the differences here.I choose the capacity factor for wind power as 25% which is higher than European or Chinese average, but somewhat less than US average. Most of the wind power capacity in the world does worse than this. I choose the wind turbine lifetime as 20 years as opposed to WGIII value of 25 years, since 20 year lifetime is given by wind turbine manufacturers. This doesn’t change anything of relevance though. I choose PV capacity factor as 15%. In good locations capacity factor can be higher than this, but for example in Germany it is around 10%. Therefore 15% seems fair. I assumed PV capital costs as 3000 $/kW which is substantially less than the WGIII median value of 4400 $/kW. You can check the calculations and assumptions from these Matlab files LCOE_IPCC.mIPCC_Compare.m, and CompareForReal.m. In combination with annex III files should be quite self-explanatory and not too difficult to translate to other number crunching tools.)

As you can see green dominates and with the possible exception of hydro power in good locations, nuclear power is the lowest cost zero carbon source of electricity no matter what discount rate was used.  At 10% discount rate it has difficulty at competing with coal, but at 5% it becomes cheaper than coal. As discount rate is lowered the cost advantage of nuclear relative to other low carbon energy sources is rapidly increased. With 1.4% discount rate and a time horizon extending across generations nuclear power is cheaper than other options by a very large margin.  These results are based on the WGIII numbers and the only changes are those listed above to mainly account for differences in capacity factors. We could make the above table all green by adding a carbon price of only around 20 $/tCO2.

Maybe this discussion on the role of discount rates is simply too radical and WGIII is just following conventions? Well, not really. It is certainly not too radical for WGIII since in its 2011 SSREN report focusing on renewables WGIII gave precisely this type of comparison with 10%, 7%, and 3% discount rates (Fig 10.29 p. 844 in Chapter 10). Some of its authors were even authors of this report. Of course from SSREN report nuclear power was purged at the outset and results which might give readers funny ideas did not have to be shown. Absurdly the discussion on discount rates in this context is far more extensive in SSREN while in this report it has been brushed aside contrary the emphasis by the authors of Chapter 3 of WGIII. We can only speculate as to why.

To me it seems that on this issue the authors of Chapter 7 were working hard to make sure that uninformed would remain uninformed while giving a chance to say to informed ones: “We are not lying! We are open about the methodology…see annex III etc. Yeah, maybe figure 7.7 is not as clear as it could be. Thanks for the tip! Clear communication is super important and we will keep it in mind for the next assessment report! Blaah blaah blaah…” IPCC should be an expert body giving accurate evidence based material for policy discussions. Sadly in this case WGIII decided not to give this material and compromised its supposed “policy-neutrality”. In plain english, authors of Chapter 7 decided not to do their jobs since doing it would have provided facts suggesting that some mitigation policies are likely to be more effective than others. But this is what they should do! If people decide to brush the cost differences aside, that is their choice, but it is not the role of an expert to fudge figures in such a way that implications of different policy choices are hidden.

Authors of Chapter 7 did what?

Authors of Chapter 7 did what?

While the WGIII messed up the presentation of the costs that we are in a position to know fairly well, it spends a lot of time in speculating about long term costs using integrated assessment models. Since we are not able to predict the future of mankind, I do not think that these games are much more than computer generated guesses based on the preferences of whoever is doing the modeling. I think we are better of in focusing on issues that we can actually control at least to some degree. The Economists was also not very impressed about this:

The IPCC still thinks it might be possible to hit the emissions target by tripling, to 80%, the share of low-carbon energy sources, such as solar, wind and nuclear power, used in electricity generation. It reckons this would require investment in such energy to go up by $147 billion a year until 2030 (and for investment in conventional carbon-producing power generation to be cut by $30 billion a year). In total, the panel says, the world could keep carbon concentrations to the requisite level by actions that would reduce annual economic growth by a mere 0.06 percentage points in 2100.

These numbers look preposterous. Germany and Spain have gone further than most in using public subsidies to boost the share of renewable energy (though to nothing like 80%) and their bills have been enormous: 0.6% of GDP a year in Germany and 0.8% in Spain. The costs of emission-reduction measures have routinely proved much higher than expected.

Moreover, the assumptions used to calculate long-term costs in the models are, as Robert Pindyck of the National Bureau of Economic Research, in Cambridge, Massachusetts, put it, “completely made up”. In such circumstances, estimates of the costs and benefits of climate change in 2100 are next to useless. Of the IPCC’s three recent reports, the first two (on the natural science and on adapting to global warming) were valuable. This one isn’t.The Economist. While I think the report has some interesting things as well, when it comes to cost estimates I tend to agree with The Economists.

Finally, in my opinion the fact that companies use the short time horizons implied by 10% (or higher) discount rates is a clear indication of a market failure. Climate change requires longer term decisions and if such decisions cannot be delivered by current markets, those markets need to change. Either the state with a longer time horizon must become more active or appropriate sticks and carrots should be developed to discourage short term profit taking and promote longer term visions.

 

 

 IPCC WGIII report on mitigation is out and since it is long I suspect that it will make sense to split my commentary in small pieces. Everybody cherry picks from these reports and I will be no different. I will cherry pick from the parts that I feel are most relevant, interesting (for me), or most target rich. The report is kind of long and I have made no attempt to read every single line of it. So lets get going…

Magnitude of the challenge

To grasp the main point see the Fig. 6.18 from the report. The figure shows a large collection of fantasies of what might happen  and how the story relates to concentrations of greenhouse gases and thus to global warming. Scenarios with estimated CO2 concentrations in the range between 430-480 ppm are the blue dots and the rest imply stronger heating than the political goal of roughly 2 . Note, however, that in most scenarios concentrations actually overshoot 450 ppm and rely on negative emissions technologies to ride to the rescue in the later part of the century. (I wonder if anyone making decisions at 2050 reads are cares about reports written in 2014? I certainly wont.) On the x-axis we have the global final energy use and on the y-axis we have low-carbon (nuclear, renewables, CCS) primary energy supply.

 

Modified from IPCC WGIII 2014 Chapter 6 p.40 Fig. 6.18

Modified from IPCC WGIII 2014 Chapter 6 p.40 Fig. 6.18

The first thing to note is that bulk of those pretty blue dots correspond to final energy use of about 500EJ which is about 40% higher than today. Therefore, the blue dots implicitly assume a growth rate of around 0.8%. This is much lower than our recent past would suggest and if we were to use perhaps more realistic growth rate of 2%, the final energy use would grow 120% from 2010-2050 so that the final energy use would rise to almost 790 EJ, a value that is almost off-scale in the figure. This suggests that not only do most of those blue dots rely on non-existing negative emission technologies, but they also rely on very radical assumptions about consumption growth.

To illustrate the 2nd point, I added to the figure few line to make trends clearer. The green line shows estimated trend for the addition of low carbon energy 1970-2000, the red line shows the progress 2000-2010, and the blue line shows what is needed to get to those blue points. Ironically enough as public expressions of climate concerns have escalated, the actual effort to decarbonize has been reduced (see also here). Even with the low estimates of consumption growth, the current low carbon additions to energy supply are too low by more than a factor of ten.

Let me illustrate the gap between talk and substance by a simple numerical example. Wind resource is huge and can (so we are told) power the entire planet many times over. So let us just build wind turbines to cover most of that low carbon energy needs. Let us say 400EJ of wind energy by 2050 and ignore all integration, cost, and land use issues. (Since at this level wind electricity would also be transformed to other forms of energy such as heat, I will ignore the distinction between primary energy and electricity here. 1kWh of electricity is no more than 1kWh of heat. If you object you can divide the relevant numbers by about 3, but it will not change anything of relevance.) If the turbines have a 20 year lifetime and they run at 25% capacity factors we will need about 51TW of wind power capacity at 2050. Taking into account that 20 year lifetime maintaining this level requires a construction rate of around 51000GW/20 year=2500GW/year. Last year 27 GW of wind power  capacity was installed in the world. The amount needed is therefore off by about a factor of 100. (If you add that factor of three…”just” a factor of 30 or so.)

I find it troubling that in addition to supposedly avoiding telling countries what policies to pursue, IPCC also declines from comparing past policies with respect to their success at mitigating emissions. This is largely an empirical question with obvious relevance for mitigation and  responsible governments should welcome critical evaluation of their policies by outside experts. However, I guess the keyword here is “responsible” and  suspect that honest comparison cannot be made since it would be politically too inconvenient for many countries. The fact remains that to date countries most successful in reducing their GHG emissions, were countries like Sweden and France in the 80′s without any climate policies whatsoever (see here, here, and here for a Global Carbon Project presentation on page 12, for example).  The politics in the past few decades has been heavy on rhetoric and ever lighter on substance. In  conclusion I find it very unlikely that we will stay below 2 warming. The goal is too demanding and is not made any easier by the woefully inadequate response demonstrated by every single country on the planet.

IPCC:n  ilmastonmuutoksen hillintää käsittelevä osaraportti julkaistiin juuri. Helsingin Sanomien toimittajaksi naamioitunut aktivisti Heli Saavalainen otsikoi juttunsa näin

IPCC:n tuore raportti: Maailman siirryttävä nopeasti uusiutuvaan energiaan“.

Hän jatkaa reippaasti IPCC:n nimissä

IPCC:n mukaan uusiutuvan energian käyttö pitää kolmin- tai nelinkertaistaa vuoteen 2050 mennessä. Muuten maapallon keskilämpötila nousee enemmän kuin ihmiskunnan kannalta kriittisenä rajana pidetyt kaksi astetta.

Entä mitä itse lähde sanoo? Luetaan itse “Summary for policy makers” 

IPCC WGIII 2014

IPCC WGIII 2014

“At the global level, scenarios reaching 450 ppm CO2eq are
also characterized by more rapid improvements of energy efficiency,
a tripling to nearly a quadrupling of the share of zero‐ and low‐carbon energy supply from renewables, nuclear energy and fossil energy with carbon dioxide capture and  storage (CCS), or bioenergy with CCS (BECCS) by the year 2050″ IPCC WGIII.

He puhuvat siis kaiken vähäpäästöisen tekniikan osuuden nopeasta kasvattamisesta. Kummasti tuo ydinvoima ja hiilentalteenotto putosivat kuitenkin toimittajan tulkinnassa pois. Miksiköhän? Minusta raportissa on paljon kommentoitavaa ja palaan asiaan joskus myöhemmin. On kuitenkin typerää julistaa omia ennakkoluulojaan median kautta mukamas jonkun “auktoriteetin” nimissä.

Joitain vuosia sitten kirjoittelin Pew Charitable Trustin julkaisemasta raportista “Who’s winning the clean energy race”. Kyseinen läpyskä on vuosittain toistuva uusiutuvan energian hehkutus ja sen rinnalla julkaistaan hyvin samanlaista “Global Trends in Renewable Energy Investment” raporttia Frankfurt School-UNEP:in nimissä.

Kisa maailman pelastamiseksi käy kiivaana

Kisa maailman pelastamiseksi käy kiivaana

 Se, että raportit ovat hyvin samanlaisia ei ole yllättävää, koska molemmat ovat nähtävästi koosteita yksityisen “Bloomberg New Energy Finance”:n antamista tiedoista. (YK:n rooli tuossa jälkimmäisessä raportissa on minulle epäselvää, koska se näyttää olevan lähinnä BNEF:n raportti jota Saksan liittovaltion totuusministeriö  aka “Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ” on sponsoroinut. Toinen Lead author ja hyvin moni raportin tekemiseen osallistuneista on BNEF:n palkkalistoilla, joten hiukan kummalliselta tuo prosessi minusta vaikuttaa.) Näitä raportteja siteerattiin siellä täällä lähinnä hehkuttaen kuinka Kiina johtaa. Koska tässä genressä journalismin laatu on heikohkoa, oli tässäkin tapauksessa syytä selailla itse alkuperäisiä raportteja kokonaiskuvan saamiseksi. Kun hypetyksen sivuuttaa, niin asiaakin voi niistä löytää.

Joiltain on voinut jäädä huomaamatta, että uusiutuviin tehdyt investoinnit ovat olleet itse asiassa selvässä laskussa. Perusnarratiivissahan ala kasvaa eksponentiaalisesti ja on ilmiselvästi tulevaisuuden juttu. Viime vuonna investointeja oli kuitenkin maailmassa reilut 200 miljardia dollaria (suunnilleen Suomen BKT) eli noin 20% vähemmän kuin ennätysvuonna 2011. Uutta aurinkosähkökapasiteettia asennettiin maailmalla noin 40GW (vuonna 2012 31GW)  ja tuulivoimakapasiteettia 27 GW mikä on noin 40% vähemmän kuin vuonna 2012.

Koska eurooppalaiset olivat “edelläkävijöitä”, on hyvä tarkistaa mitä täällä on tapahtunut. Vuonna 2011 investointeja EU:ssa tehtiin alalle 115 miljardia dollaria, mutta viime vuonna enää 55 miljardia eli kyseessä on yli 50% romahdus. Entä mitä yksittäisissä EU maissa on tapahtunut? Saksan pitäisi olla kuulemma erityisen innostava esimerkki ja vuonna 2010 siellä investoitiin uusiutuviin 41.2 miljardia. Espanjassa (jo talouden romahdettua) investointeja vuonna 2010 oli vielä 4.9 miljardia. Viime vuonna Saksan investointitahti romahti 10.1 miljardiin. (Jos GW kapasiteettia maksaa noin 2 miljardia, elinikä on 25 vuotta ja kapasiteettikerroin 15%, on selvää, että Saksa ei tule tuolla tahdilla dekarbonisoimaan edes sähköntuotantoaan…not even close. ) Espanja investoi viime vuonna kokonaista 0.4 miljardia eli alle kymmenesosa muutaman vuoden takaisesta tilanteesta. Italiassa rahaa kului 3.6 miljardia mikä oli 75% vähemmän kuin vuonna 2012.

Minusta on kummallista kuinka tästä ei ole puhuttu mitään. Uusiutuvien rakennusbuumi osoittautui kuplaksi, joka lässähti kurjistuvaan talouteen ja nouseviin kustannuksiin paljon ennen kuin mainitsemisen arvoisia päästövähennyksiä aikaansaatiin. Tämä oli asia, joka olisi ollut nähtävissä jo kuplaa puhallettaessa mikäli kiinnostusta kriittiseen ajatteluun olisi ollut. Se, että asiasta näytetään vaikenevan vieläkin ei lupaa hyvää. Sen sijaan, että vahingosta viisastuttaisiin ja mietittäisiin kuinka aikaisemmat virheet voidaan välttää, ajatuksena taitaa olla uuden kuplan puhaltaminen siinä toivossa, että nyt lopputulos olisi erilainen. Jos uutta kuplaa ei enää haluta puhaltaa, syy epäonnistumiseen on tietenkin jonkun muun.

 

 

 

Jokin aika sitten ilmaisin epävarmuuteni siitä onko konseptissa “Cleantech” mitään varsinaista substanssia. Näytti siltä, että kyseessä on vain normaalin tehokkuuden parantamisen myyminen uudessa paketissa. Iskulause, jonka toisen luokan poliitikot ja mainostajat voivat nivoa retoriikkaansa. Hauskana “kuriositeettina” tästä teemasta on muuten pakko mainita Wattin höyrykone, joka tuotiin markkinoille 1700-luvun toisella puoliskolla. Englannissa oli jo käytetty höyrykoneita ennen tätä, mutta nämä Newcomenin koneet olivat tehottomia ja söivät valtavat määrät hiiltä. Tämä tehottomuus tarkoitti sitä, että niitä kannatti käyttää lähinnä siellä missä hiiltä oli runsaasti eli hiilikaivoksissa. 1700-luvun alkupuoliskolla hiiltä siis kyllä poltettiin mekaanisen energian tuottamiseksi, mutta vain veden pumppaamiseksi pois kaivoksista.

Enter James Watt.  Hän keksi ulkopuolisen lauhduttimen käytön ja paransi höyrykoneen polttoainetehokkuutta huimat 75%. Varsinaista Cleantechiä! On kiinnostavaa, että tänäänkin keskustellaan siitä kuinka energiayritysten intresseissä ei ole asiakkaiden energiatehokkuus, koska he tekevät tuloksensa energiaa myymällä. On keskusteltu siitä kuinka yrityksille luotaisiin kannustimet välittää asiakkaittensa energiatehokkuudesta. Tavalla tai toisella yritysten olisi saatava rahaa asiakkaiden säästämästä energiasta. “Been there, done that!” Watt&Boulton (1775).  Boultonin ja Wattin yrityksen ansaintalogiikka perustui lisenssimaksuihin, jotka perustuivat käyttäjien säästämiin polttoainekustannuksiin. Lisää progressiivista Cleantechiä!

Nykyisessä keskusteluilmapiirissä tästä puhuttaisiin hurjana energiansäästömahdollisuutena. Päästöt ja energiankulutus putoaisivat rajusti kunhan vain siirryttäisiin näihin energiatehokkaisiin koneisiin. Näin ei kuitenkaan aivan tapahtunut. Wattin mahdollistama energiatehokkuuden paraneminen alensi hyödyllisen mekaanisen energian kustannusta käyttäjille. Höyrykone ei ollutkaan enää taloudellisesti kiinnostava valinta vain hiilikaivoksessa vaan kaikkialla. Teollinen vallankumous tapahtui ja hiilen tuotanto Englannissa nousi vuoteen 1900 mennessä noin satakertaiseksi 1700-luvun alun tasosta. Uuups!

Yhteiskunta urbanisoitui ja talous suurelta osin irtosi “orgaanisen” luonnon primäärituotannon rajoittaman talouden kahleista. Positiiviset takaisinkytkennät alkoivat vaikuttamaan ilman aikaisempien aikojen jarruja ja talous on kasvanut näihin päiviin saakka. Pääosin tämä kehitys on ollut ihmisten hyvinvoinnille valtavan hyvä asia, mutta talouden moottorin ilmakehään tupruttava saaste on alkanut muodostamaan uutta jarrua.

Perustuen jo tapahtuneeseen suhtaudun suurin varauksin kuvitelmiin energiatehokkuuden päästävän meidät pahasta. Tehokkuus voi olla perusteltua taloudellisesti ja inhimillisesti, mutta on suuri vaara, että päästöjen vähentäjäksi siitä ei ole alkuunkaan siinä mittakaavassa kuin mitä moni kuvittelee. Polttamisen tehokkuuden parantaminen tekee koneen houkuttelevammaksi toimittamalla käyttäjälle enemmän hyötyenergiaa samalla polttoaineen kulutuksella kuin ennen. Tämä hyötyenergia löytää kyllä käyttäjänsä.  Ehkä omistaja päättää käyttää säästyneet varat Thaimaan matkaan tai super-eettisesti sähköä tuottavaan kuntopyörään, jonka valmistus luultavimmin vaatii enemmän energiaa kuin se määrä hyötyenergiaa mitä laitteella koskaan tuotetaan? Tai ehkä hän ostaa uusimpia My Little Pony p…sesuristimia koko rahalla? Ihmiskunnan on korkea aika luopua polttamisesta ja siirtyä lopullisesti ulos metsistä. Marginaalien hienosäätö ei enää riitä.

Toissa vuonna WWF:n Earth Hour onnistui ylittämään ärsytyskynnykseni infernaalisilla kynttilöillään.  Nyt tässä onnistuttiin jo ennen itse tapahtumaa. Helsingin kaupungin ympäristökeskus, WWF ja ilmastoinfo ovat järjestämässä 29.3  “Suomen ensimmäistä hiilivapaata keikkaa”. Miten tämä tehdään? Polkemalla pyörää.

“Haluamme osoittaa, että hyvät bileet voi järjestää myös hiilivapaasti tuotetulla polkusähköllä. Fossiilisen energian kulutus on ilmastonmuutoksen suurin aiheuttaja.”: Ympäristökeskuksen tiedottaja Jussi Karmala

Aikaisemmin opimme jo, että ne Earth Hourin aikana sytytetyt kynttilät aiheuttavat enemmän päästöjä kuin se päällä ollut energiansäästölamppu. Tarkastellaan nyt oppimisen ilosta hiukan noita polkemisen ilmastovaikutuksia, kun se ei näytä kiinnostavan tapahtuman järjestäjiä. (Moni osaa jo arvata mihin tämä taas päätyy. Tämä on niin ennustettavaa, että se kyllästyttää minuakin.) Jos poljet polkupyörällä kevyesti, metabolismi nousee nähtävästi n. 50W. (2000 kcal päivässä ruokaa implikoi n. 100W keskimääräistä metabolismia.) Jos vauhti kiihtyy, teho voi nousta selvästi tuota korkeammaksi, mutta käytetään nyt tuota 50W watin arviota. Kuinka suuri osa tästä puuskutuksesta päätyisi akkuun? Sanon 20%. Mikä se tarkka luku on ei ole olennaista. Olennaista on kuitenkin se, että tuosta ruumiin korkeammasta metabolismista ainoastaan pieni osa päätyy sähköksi ja loppu hukkuu lämpönä yms. ympäristöön.  Sähköksi siis päätyy siis energiaa n. teholla 10 W.

IPhonen akkuun voi varastoida n. 5 Wh sähköä eli sen lataaminen tuolla kevyellä tahdilla veisi noin puoli tuntia. Jos verkkosähkö aiheuttaa 500 g CO2 päästöjä per kWh, puhelimen lataus aiheuttaa n. 2.5 gramman päästöt. Energia säilyy. Mistä energia pyöräilyyn tuli?  Tämä energia tuli ruuasta. Millaiset päästöt ruoka aiheuttaa? Vastaus tähän riippuu ruokavaliosta, mutta jotta olemme mahdollisimman optimistisia oletamme pyörän satulaan vegaanin, jonka ravinto aiheuttaa n. 4 kg CO2 päästöjä per päivä. 2000 kcal kulutuksella tämä tarkoittaa 1.7 kg CO2 päästöjä/kWh (“primäärienergiaa” ruokana). Tämä on huomattavasti enemmän kuin n. 1 kg CO2/kWh (sähköä) päästöjä joita hiilivoimalassa tuotettu sähkö aiheuttaa.  Kun vegaani lataa IPhonen akun polkemalla puoli tuntia polkupyörällä, hän aiheuttaa siis n. 40 g hiilidioksidipäästöjä. Tämä on yli 15 kertaa enemmän päästöjä kuin mitä akun lataaminen verkkosähköllä aiheuttaa.  Vaikka tässä arviossa on varmasti epävarmuuksia on selvää, että lihasvoiman energiatehokkuus on hyvin alhainen.

Jos muuten arvioimme systeemin painoksi 15 kg ja materiaalien  energiakustannuksiksi n. 30 MJ/kg, laitteen valmistus vaati noin 125 kWh energiaa. Jotta Iphonen akkuihin on ladattu edes tuon verran sähköä, laitetta on käytettävä n. 25000 kertaa. Jos käyttökertoja on 10/päivä, niin kuluu noin seitsemän vuotta ennen kuin hyötyenergiaa on “tuotettu” saman verran kuin mitä valmistus vaati. Mahtavatkohan pyörät olla vielä käytössä 7 vuoden päästä? Entä maankäyttö? Jos vegaanimme kuluttaa n. 1kg geneeristä ruokaa päivässä ja tämä ruoka on tuotettu tilalla, jossa maasta revitään ruokaa keskimäärin 3000 kg hehtaarilta, 1W homo sapiensin metabolismia vaatii n. 10 neliömetriä viljelysmaata. Se ylimääräinen 50W metabolismia pyörän satulassa siis takavarikoi jostain (polkemisen ajaksi) n. 500 neliömetriä viljelysmaata. Jos vegaani elää metsästä kerätyillä marjoilla, sienillä yms. vaadittu pinta-ala on hurjasti suurempi. Tuon alan voisi myös säästää vaikkapa luonnolle. (Villi ajatus eikö totta?)

No tietenkin ele on symbolinen, mutta miksi väittää sitä hiilivapaaksi? Polkemista perusteellaan näin…”Pyörän polkemisessa konkretisoituu se, että energiaa ei ole ihan helppo tehdä, ja siksi sitä kannattaa säästää. Pyörää joutuu polkemaan ihan tosissaan, jotta sillä saa kännykän ladattua“: ympäristöasiantuntija Pirjo Jantunen. (Sivuutan energia “tekemisen” muristen.) Joku toinen voisi vetää tästä sen johtopäätöksen, että koska sähkön tuottaminen ihmislihaksin on vaikeaa, sähkö kannattaa tuottaa toisin. Jos kuopan kaivaminen on rankkaa teelusikalla, ei siitä seuraa kaivinkoneen käytön hölmöys. Siitä seuraa vain oivallus teelusikan käytön typeryydestä (paitsi jos olit hakemassa tekosyytä olla kaivamatta kuoppaa). Lisäksi onko nyt niin, että symbolisia eleitä ilmastonmuutoksen torjumiseksi ei ole tarpeeksi? Jos ei ole, niin eikö voisi keksiä symbolista elettä, jonka vaikutus ei olisi juuri päinvastainen sille mitä tavoitellaan?

WWF antaa toki vinkkejä muista tavoista viettää Earth Hour-tempausta. Ehdotuksia ovat esim. tulishow, kynttiläkulkue, kokoontuminen nuotion ääreen, kynttiläuinti ja  luistelutapahtuma roihujen tai lyhtyjen valossa.

Nazi_torchlight_parade

Yhteisöllinen soihtuparaati: Leni Riefenstahl

Siitä vain hiilijalanjälkiä laskemaan ja toivottavasti roihut sammutetaan nopeasti lopputuloksen tultua selväksi. Toki ymmärrän, että näin ei tietenkään toimita, koska kyse ei “oikeasti” ole päästöjen vähentämisestä vaan ympäristötietoisen identiteetin esittelystä. Tietoisuuden ei tarvitse olla todellista, jos kohdeyleisö on pihalla. Mitä vähemmän vaikutusten arviointeja tehdään sitä varmemmin kohdeyleisö on pihalla ja siksi arviointeja ei kannata tehdä.

 

P.S. Huomasin, että tapahtuma ärsyttää myös Steve Aplinia Atlantin toisella puolella osin samanlaisista syistä. “How did such a dumb idea as Earth Hour jump across such a big ocean? I think it is because Earth Hour, like all greenwash, is just so easy. It really is easy to pile into a gasoline-powered SUV and drive into the center of a city and wander around admiring the soft, romantic light from all those paraffin candles. That the WWF is spending so much money running ads to get people to partake in such meaningless exercises shows that its ideas tank has run empty.”

Norman Borlaug, vihreän vallankumouksen isä, syntyi satavuotta sitten. Kun Malthuksen seuralaiset varoittivat väestönkasvun seurauksista ja kannattivat jopa maahanmuuton pysäyttämistä ja avun katkaisemista maille joita pitivät toivottomina, Borlaugin kaltaiset ihmiset jättivät lässyttämisen vähemmälle, käärivät hihat ja ruokkivat ihmiskunnan. Kontrasti esimerkiksi Paul Ehrlichin kaltaisiin ihmisiin on jyrkkä.

” The battle to feed all of humanity is over. In the 1970s hundreds of millions of people will starve to death in spite of any crash programs embarked upon now. At this late date nothing can prevent a substantial increase in the world death rate …” P. Ehrlich.

Siinä missä Ehrlich et al. tuntuivat pitävän miljoonien nääntymistä kenties traagisena, mutta vääjäämättömänä, Borlaug teki jotain tilanteen parantamiseksi.  Onko kaikki nyt kuin Strömsössä? Ei tietenkään, mutta ihmiset ovat tällä hetkellä paremmin ruokittuja kuin ennen vihreää vallankumousta. Ihmiskunnan ruokkiminen tulevaisuudessa on edelleen haasteellista, mutta jos toimimme järkevästi tämä on mahdollista. Tästä kannattaa lukea esimerkiksi Gordon Conway:n erinomaisesta kirjasta One billion hungry: can we feed the world?. Kiitos Norman! Jatketaan hänen viitoittamallaan tiellä eteenpäin.

Don’t tell me what can’t be done. Tell me what needs to be done – and let me do it. “: Norman Borlaug

 

Termi “Cleantech” pukkaa nyt joka tuutista. Äsken on aiheen tiimoilta ollut jopa “huippukokous”. Mitä sanalla oikeastaan tarkoitetaan?

Clean technology includes recyclingrenewable energy (wind powersolar powerbiomasshydropowerbiofuels), information technologygreen transportationelectric motors,green chemistrylightingGreywater, and many other appliances that are now more energy efficient. It is a means to create electricity and fuels, with a smaller environmental footprint and minimise pollution“: Wikipedia

Ts. teknologia on puhdasta mikäli asioita tehdään vähemmän haaskaavasti kuin ennen. Suomessa alan yrityksiä listataan mm. Cleantech Finlandin toimesta. Tässä muutamia otoksia:

  • GreenRiders: kimppakyyti ratkaisuja eli henkilöauton käytön tehostamista. Tämä on ihan kiva idea, mutta toisaalta tekee henkilöauton käytön matkoilla, jotka voisi tehdä junallakin houkuttekevammaksi. Ympäristöhyötyä saavutetaan varmaan lähinnä silloin, kun esim.  kaksi henkilöautoa korvautuu yhdellä. Tämä ei myöskään poista henkilöautoilun tarvetta (saattaa jopa lisätä kysyntää kuten esim. robottiautot) joten ilman radikaaleja muutoksia autoissa,  saavutettava ympäristöhyöty pienenee, kun ratkaisu yleistyy.
  • Forchem: “Tall oil is an environmentally-friendly product as it uses pine tree as raw material and is obtained as a residue of the chemical pulp industry. ” Yritys siis nojaa kemiallisen paperiteollisuuden olemassaoloon ja tämän teollisuuden jätevirtojen  tehokkaampaan käyttöön. Täytyy vain toivoa, ettei tämä ympäristöä tuhoava ala katoa, koska se pudottaisi pohjan cleantech-yrityksen alta.
  • Ruukki: “specialises in steel and steel construction. We provide customers with energy-efficient steel solutions 
    for better living, working and moving.” On aika päästä vanhanaikaisesta metalliteollisuudesta eroon ja korvata se uudella cleantech teollisuudella #sarkasmia
  • Citrus solutions: “We enable our clients the means and tools to configure their products and mass produce them in environmentally sustainable matter …Configurator solutions, database management (consulting, training, education and maintenance) and ICT consulting (Microsoft Partner). ” Right….
  • BaseN: “capture, process and visualize enormous amounts of data in real-time“. No kai tällekin pienellä pohtimisella keksii “cleantech” sovellutuksen, mutta mutta…
  • Metso:”Metso is a global supplier of technology and services to customers in  the process industries, including mining, construction, recycling, oil and gas, and biorefining, like pulp, paper,  and power. Our 30,000 professionals based in over 50  countries contribute to sustainability and deliver profitability  to customers worldwide.”  Ks. Ruukki aikaisemmin…
  • KONE: “…is one of the global leaders in the elevator and escalator industry.” Ennen cleantech aikaa sitä käveltiin portaat ylös.
  • SATEL: “...is a Finnish ISO certified electronics and telecommunications company that specializes in the design, manufacturing and global sales and marketing of radio modems for wireless data communication and alarm transfer.” Hmmm…
  • Oilon: “Kehittynyttä poltinteknologiaa voimalaitoksiin ja teollisuusprosesseihin”  Asioiden polttamisen tehostamista. Ei polttamisen lopettamista.
  • Siellä on myös Neste Oil, UPM, ABB, Wärtsilä…

Tarkoitukseni ei ole dissata yllä olevien yritysten työtä. He tekevät tärkeitä ja varmasti hyödyllisiä tuotteita. Mutta onko jotain teollisuuden haaraa, jossa pyrkimys olisi tehdä asioita tuhlaavammin ja tehottomammin? Tässä muutama kuvaaja energiatehokkuuden kehityksestä.

Ayres & Warr  Ayres & Warr

Minusta vaikuttaa siltä, että likipitäen kaikki teollisuudenalat, jotka tuottivat teollisen vallankumouksen ovat tehneet Cleantechiä. Itse asiassa ehkä voimme sanoa, että “Cleantech” eli tehokkuuden parantaminen oli yksi keskeinen tekijä nykyisen vaurauden aikaansaamisessa. Where is the beef? Onko nyt keksitty uusi markkinointitermi ratsastamaan ympäristöteemalla ja markkinoiden luomiseen konsulttien armeijoille? Onko kyseessä vain status quon myyminen uudella värillä ja toisille jonkinlainen valevallankumous tyydyttämään radikalismin nälkää, kun parempaakaan ei ole tarjolla?

Robert Stonen dokumenttielokuva Pandora’s Promise löytyy nyt iTunesista. Itselläni oli mahdollisuus nähdä se pari viikkoa sitten ja nautin elokuvasta kovasti. Suosittelen sitä lämpimästi energia- ja ympäristökysymyksistä kiinnostuneille.

Pandora's Promise iTunesissa

Pandora’s Promise iTunesissa

Liittyen edelliseen postaukseeni halusin vielä tarkistaa tilanteen globaalisti. Oheiset tiedot on koottu BP:n “Statistical review of world energy 2013″ julkaisusta. Ensin muutokset primäärienergian kulutuksessa. Toinen palkki on muutos globaalisti ja toinen ei-OECD maissa.

Muutokset primäärienergian kulutuksessa

Muutokset primäärienergian kulutuksessa

Seuraavissa kuvissa esitän erikseen muutokset fossiilisten polttoaineiden käytössä sekä uusiutuvissa energianlähteissä. Fossiilisten käyttö lisääntyi globaalisti 224 mtoe samalla, kun vesivoimaa tuotettiin 36 mtoe enemmän ja muita uusiutuvia (tuuli ja aurinko kai lähinnä) 31 mtoe enemmän. (Sähkö muunnettiin primäärienergiaksi olettaen 38% tehokkuus voimalaitoksessa.) Siinä missä energiankulutuksen ja fossiilisten polttoaineiden käytön kasvu keskittyi kehittyviin maihin, suurin osa uudesta tuuli- ja aurinkosähköstä tuotettiin rikkaissa maissa.
BP_ChangesInConsumption2011-2012_2 BP_ChangesInConsumption2011-2012_3
Kehittyvien maiden suunta on tärkeää, koska ne viitoittavat tien tulevaisuuteen. Suurin osa energiasta kulutetaan jo kehittyvissä maissa ja tämä osuus on nopeassa kasvussa (katso kuva). He rakentavat (tietenkin) sellaista energiainfrastruktuuria mikä meilläkin on ja se tarkoittaa fossiilisten polttoaineiden polttoa. Samalla rikkaissa maissa ostetaan hyvää omaatuntoa tekemällä kosmeettisia muutoksia energiantuotannossa nojaten olemassa olevaan fossiiliseen infrastruktuuriin.

NonOECDshare

Ei-OECD maiden osuus primäärienergian kulutuksesta

Viimeisessä kuvassa esitän nopean (ja kenties huolimattoman) arvioni siitä miten paljon hiiletöntä tuotantoa olisi lisättävä jokainen vuosi, jotta vastuullisiin ilmastotavoitteisiin päästäisiin. (Viimeisestä 6%/vuosi päästöjen vähennystahdista keskusteltiin esim. James Hansen et al. tuoreessa artikkelissa.) Hiilettömän tuotannon lisäys on tragikoomisen alhainen. Kuten olen huomauttanut aikaisemmin, se ei riitä edes katkaisemaan päästöjen kasvua saatikka sitten kääntämään päästöjä laskuun. Voitaisiinko vallankumous retoriikasta vähitellen luopua? Se on noloa.Photo 9.12.2013 18.57.53

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 406 other followers