Earlier I have made some observations on Mark Jacobson’s energy scenarios. See here and here.  I continue my dumpster diving in this post with few storage related remarks. Let me start by showing Jacobson’s assumptions on energy storage in USA.

Jacobson et al.2015 assumptions on storage. Basically free.

Jacobson et al.2015 assumptions on storage. Basically free. (Ignore the factor of 100 mistake in the 3rd column for UTES. They didn’t mean that.)

Notice that storage is dominated by underground thermal storage. According to Jacobson underground thermal storage of more than 500TWh deliverable heat would cost between $1.75-78.26 billion in USA. For me perhaps the most striking thing about those numbers is the range. If you cannot tell whether something costs few billion or almost 100 billion, I would say you don’t actually have any idea on the costs. You have no basis on which to make serious claims on costs. Be that as it may, notice how Jacobson also claims that storage doesn’t really cost anything…less than 1 cents/kWh delivered. How can that be true?  IRENA which is tasked to promote all things renewable certainly mentions cost as an obstacle. They also tell that UTES based on boreholes has an investment cost of 0.1-10 €/kWh (that range again!) which is dramatically different from Jacobson’s numbers.

For UTES Jacobson has model in mind in Canada. “UTES storage is patterned after the seasonal and short-term district heating UTES system at the Drake Landing Community, Canada”. This is a group of 50 homes that get lot of their heat from solar thermal coupled to seasonal storage. Let us google…. and find a presentation by American association of Physics teachers. Boreholes, district loop, and short term storage alone had a cost of more than 20000$/home. This is far more than what IRENA says is the limit for financial attractiveness (0.25€/kWh investment cost). These houses were built only with generous subsidies from the public sector. Furthermore, if I read correctly the seasonal UTES system in Drake Landing can store about 12000 kWh per household. Of this about 60% is lost to the ground. So in Jacobson’s electricity heavy scheme we need almost 3 kWh of electricity in the summer to have 1 kWh of heat in the winter.  If you compare the cost to heating with natural gas, there is easily an order of magnitude difference in favour of gas. Conveniently Jacobson et al. excluded other sectors than electricity sector in their cost discussions. Miraculously demand for an order of magnitude more expensive heat just appears to help solve the integration problems of 100% WWS scenario….Not that Jacobson would bother to mention the issue. Mind boggles. While we are thinking, how much would it cost to change american houses so that they would be heating from UTES systems?  Let me guess… about 0.001…0.002 cents/household?

Incidentally Jacobson also has a soft spot for using cars to assist electrical grid. In 2011 he (and Delucchi) gave some cost estimates.

Delucchi and Jacobson 2011 on cost of vehicle to storage

Delucchi and Jacobson 2011 on cost of vehicle to grid storage. Range 1.4-17.6 cents/kWh


Delucchi and Jacobson intepreting V2G costs...

Delucchi and Jacobson intepreting V2G costs…

Notice the absence of references and that they claim (among other things) that V2G cycling does not really degrade the battery in any relevant way. This is an interesting claim. Why are there no references? I want to learn more. Why haven’t I heard about this before? Aren’t the physical and chemical processes in V2G cycling precisely the same as the ones in driving a car (give or take the bumpy road)? However, as years passed Jacobson became unhappy with the earlier values and in 2015  they quietly “updated” (no reference given) the V2G figures so that the upper limit was removed while everything got even better.

Some update! Vehicle to grid is also almost free.

Some update! Vehicle to grid is also almost free.

Meanwhile on planet earth I notice that others don’t seem to think V2G is free. Googling I, for example, quickly find a recent estimates from pluginamerica.org. They give a cost range of  about 20-40 cents/kWh. This is not even contained in Jacobson’s earlier cost range let alone his 2015 update of 0.3-0.6 cents/kWh. Someone has made a mistake of a factor of 100 or so. (This time it is relevant.)Blackadder-Confused-Look

This is getting too depressing and disorienting. Time for a drink.

100% WWS scenario together with Ethiopia. With his help 100% WWS is bound to become famous in Hollywood.

In an earlier post I wondered what does Stanford professor Mark Jacobson have against Finland? His 100% renewables energy plan seemed like a raw deal. I wanted to look a bit deeper and focus on things that, in my opinion, matter. In particular, I wished to get a feeling for the underlying human vision in Jacobson’s scenarios. For this reason, I am not going to focus now on insolation numbers, wind speeds, their distributions, technologies, and other such techno/science thingys. I will focus here on energy access and what 100% WWS (wind, water, and sunlight) visions seem to imply for different countries. I will also briefly comment on few other societal implications Jacobson’s plan might have. You can have a look at the actual “plan” here and the associated Excel file (it is huge and almost impenetrable) is behind this link.

Jacobson et al. make a big deal about how their plan employs more people than current energy system. I already pointed out in the earlier post that jobs are a cost and not a benefit. For the wellbeing in the end it is the productivity that matters. Be that as it may, if you have a look at the Table 9 of the manuscript, something becomes clear. Not all countries will in fact have a positive “net earnings from jobs”.  As a rule this number is positive for developed countries and many countries developing fast (like China), but many countries are “losing out”. Zambia, Zimbabwe, Nepal, Ethiopia,  Mozambique… to name a few. If I have to guess why jobs were being lost in poor countries, I suspect it is due to Jacobson eliminating all jobs in bioenergy. (I share his dislike for bioenergy.) Even though his plan implies lower productivity than current rich world energy system, it is nevertheless more productive than the one many poor countries have today.

Jacobson et al. explain: “Although all countries together are expected to gain jobs, some countries, particularly those that currently extract significant fossil fuels (e.g., Kuwait, Iraq, Nigeria, Qatar, Saudi Arabia, Sudan, Venezuela, and Yemen) may experience net job loss in the energy production sector.” It seems that Jacobson et al. wished to frame this as a punishment for fossil fuel producers and for this narrative to make any sense, silence was required on all those undeveloped countries not producing fossil fuels whose “net earnings from jobs” was negative. And let me be clear. I don’t think productivity improvements in the energy sector is a bad thing. Obsessing over number of jobs in a sector is silly, but this is one of the main selling points Jacobson and others drafting renewables scenarios (like Greenpeace and RES lobby groups) have decided to use. They had to make a choice as to their target audience. Since the job number is positive in the rich world and that is where their target audience lives, it must be sold as a good thing. Too bad for the non-target audience.

Let us see how energy demand per capita develops in different countries. I have no time to go through all the entries and Jacobson’s use of Excel files makes this a tedious process. I choose few countries, some rich, some poor, some in Asia, some in Europe etc. and just give the results for them. (Notice that figures might have slight uncertainty in them, since I suspect Jacobson’s “end use demand” means something slightly different from the IEA figures for today, which he also kindly provides. So never mind about the last decimal point, it is the general trends that matter here.) The next figure compares consumption today to that in 2050 according to Jacobson et al. results.

Change in per capita energy demand by 2050

Change in per capita energy demand by 2050

So Chinese are granted more energy per capita. Others (including India!) will have to do with their current consumption or reduce it.

What?!

What?!

Amusingly some very poor African countries, such as Ethiopia, will see their per capita energy demand collapse.

Since GDP is supposed to grow strongest in poor countries, as the next figure demonstrates, Jacobson also demands that energy efficiency improvements are most dramatic there.

Efficiency

Energy consumption/GDP today and 2050. (Inverse of energy intensity)

Ethiopian energy “efficiency” today is poor presumably because of all that small scale burning, but by 2050 they will be among the most efficient ones. An improvement by a factor of 12. Since efficiency improvements typically require more capital, it is great that poor have loads of money.

How do capital requirements compare with todays GDP? Next figure shows that while Jacobson surely hates Finland more than Sweden, it could have been worse.

Capital expenditure on generators relative to current GDP

Capital expenditure on generators relative to current GDP

Finally we get to the important stuff, namely how he feels about Finns relative to others. Based on Jacobson’s figures we can compare how much energy a Finn uses compared to foreigners. Below I show it today and at 2050. Blue bar is the reality today and the red bar is what Jacobson has in mind. If red bar is lower than the blue bar, then he wants to improve the lot of that country relative to Finns (in terms of energy access).

Per capita consumption relative to Finns. Today (left) and 2050 (right). Relatively low consumptions implies high values.

Per capita consumption relative to Finns. Today (left) and 2050 (right). Relatively low consumptions implies high values.

As is clear we are more or less holding to our relative position with respect to rich countries. We are losing out to Chinese though. We can quantify the degree of hatred by comparing the heights of the bars (desire/reality). Next figure shows the result.

Graph of hate relative to Finland. If larger than one Mark wants worse for them than he wants for Finns.

Graph of hate relative to Finland as measured from energy consumption. If larger than one Mark wants worse for them than he wants for Finns.

Finally, I can see light at the end of the tunnel. While he surely has a grudge against us, he hates Ethiopians even more.

5th of January 2016 Finns celebrate in Helsinki (-20 degrees Celcius) as they realize Mark hates Ethiopians even more. Just kidding… they celebrate Junior ice hockey world championship. Rest of the nation strangely cares more about that than energy discussions.

Screen Shot 2016-01-02 at 18.53.51

Mark Jacobson brought to you by Shell.

Finns have traditionally had a low self-esteem and have been very concerned what others think of them. Running into Mark Jacobsons 100% RES energy scenarios gave me a rare chance to come in touch with my inner Finn. For this I wish to thank him. His “visions” are visibly marketed online for example at 100.org website and National Geographic with a help from none other than Shell. (For the actual papers and associated pile of excel files see here.)  Reading his papers and excel files made me wonder, what have we done to deserve his wrath?

Let me elaborate. As a backbone of our energy system Mark Jacobson and his accomplices grant Finland 29 GW capacity of onshore windpower, 27 GW offshore, and almost 50 GW of photovoltaics. For reference notice that our maximum electricity demand is around 14GW in the winter and 9 GW in the summer. Total energy consumption is somewhat less than 400 TWh. In size we are about 1% of EU which has around 90GW of photovoltaics installed. So according to Mark on a windy sunny day production could be more than 10 times our demand and around 7 times the maximum (winter) demand. Our installed PV capacity would be comparable to whole PV capacity in EU today which has, after all, spent around 10 years constructing it. This all seems a bit intimidating.

Considering how off-scale this is it is noticeable that Jacobson spends very little time  spelling out the details of how exactly are we supposed to cope with implied massive swings in production. From his excel file I cannot find details on what he assumed for our grid and how much his assumptions end up costing. He also says there won’t be any new hydropower (we have 3.2 GW), but there might be pumped hydro storage. They tell us “…we restrict our calculations to assume each country can generate all of its annually-averaged power independently of other countries, since ultimately this goal may reduce international conflict.” So that water will be sloshing somewhere in Finland since otherwise we might invade Sweden and Norway (and Russia while we are at it). Makes sense. If I read this correctly our hydropower is supposed to be configured in such a way that it pumps water upstream at massively higher powers than downstream. Somehow I feel we need a 2nd opinion from someone with actual competence in engineering. (Maybe Mark meant that we were supposed to use hydrogen storage somehow? Well, no he didn’t. According to him just 1.24 GW, out of total average demand  close to 30 GW, or about half of the transport demand was diverted to electrolysis. Something very weird is happening behind the scenes and I have a nagging suspicion science fiction is involved.) Also note that our electricity demand is never less than about 6GW so potentially we are supposed to shut down the country for Mark. No problem!

Furthermore, why doesn’t Jacobson tell us where  those mythical pumped hydro storages are? If you have a look at the topographic map of Finland, you will quickly realize why this is a critical question.

We are a mountainous country…by dutch standards.

Finland is a flat country. If you drain our biggest lake Saimaa (the funny shaped water area between Lappeenranta and Joensuu) you might get around 5 TWh of energy. It feels unnecessary to point out that this cannot be done. Furthermore, you cannot even pump all that much water into the lakes since that would flood the cities, summer cottages, roads, and railways next to the lakes. Jacobson should probably add an army of goons into his employment figures to ensure the continuing happiness of our sad little country when his plan is being implemented.

Jacobson also suggests we get about 20% of our energy needs from photovoltaics. This made me laugh. Here is a picture from the moment when my power consumption for 2015 peaked.

20% of energy from photovoltaics.

20% of energy from photovoltaics. Sure Mark! Whatever you say

Picture is taken towards a calm lake (very little wind) when I was leaving a sauna during Christmas. Since lake was freezing the scenery was pretty, but too few photons of right energy hit my phone. Sauna was powered by bioenergy (aka trees) and consumed several tens of kW of power. In the heating stage probably closer to 100kW. (Sauna stove was emitting ridiculous amounts of particulate matter and all sorts of carcinogenic carbage. It was also very enjoyable and I warmly recommend it. We do it with kids.)

Of course a Finn would check the scenario not just for Finland, but also our dear neighbour Sweden. Sweden is about twice our size and has per capita GDP that is roughly comparable to ours. To remind you, according to Jacobson we are supposed to get around 20% of our energy from photovoltaics. Sweden on the other hand is inflicted just with around 1% share.

 

Mark lets us play on our strengths -- sunshine!

Mark lets us play on our strengths — sunshine!

According to Jacobson upfront capital costs for the electricity generators alone would be more than $225 billion. This is about the same as our GDP. What about Sweden? In Jacobson’s scheme Sweden will pay less than $170 billion in upfront investment costs. Less than us even though they are twice our size. Thanks Mark. What is it? IKEA? Nobel committee? ABBA?

In Jacobson’s vision employment in our energy sector grows from about 38000 to 130000. Doesn’t this mean massive productivity reduction in our energy sector? Isn’t that a bad thing?  In the topsy-turvy world of 100% RES discussions this is of course not so. Jacobson instead talks as if we are winning by spending more.  By inverting the logic of productivity increases that I suspect pretty much all economists (whether on the left or right) agree on, he talks of our $8.15 billion/year “earnings due to jobs” as if we are winning. Sweden would end up employing only about half what our energy sector would do (quarter on per capita basis) and they would get just 0.96 billion in earnings due to jobs. Take that Sweden!

How does Jacobson actually end up with the claim that his vision would make any economic sense? He gets this basically by estimating body counts from PM 2.5 emissions and then multiplying this by “the statistical value of life”. In this way he claims that in 2050 Finland emissions would kill 600-6000 people and cost us maybe more than $100 billion or about 30% of our GDP every year. Wow! This is crazy on steroids. First of all I think this is inappropriate use of the concept “statistical value of life” and 2nd it doesn’t pass the sanity check. Here PM emissions have declined drastically in past decades thanks to cleaner fuels, filters, centralized power plants replacing small scale burning etc. What am I supposed to learn from Jacobson’s figures? That in 80s when emissions were much higher, we lost basically all our GDP because of pollution? Also, is there someone who has a life insurance for 17 million. Isn’t maybe 100000-200000 more typical…1% of their claim? Jacobson and his friends assign pollution problems to the energy system as a whole and ignore that lot of it here is actually caused by small scale burning of bioenergy. They also deny the existence of alternative ways to address pollution concerns. History already tells they are incorrect in this assumption.

Small particle emissions from Finnish transport sector. Green for road transport, blue for water. (Lipasto, VTT)

In summary, thanks for dropping by Mark! Now don’t let the door hit you on the way out.

P.S. Jacobson’s work is a treasure trove of nonsense and since I seem to like poking on carbage, I will probably return to it later. I name this post with “Part 1” for that reason.

Added 4.1.2016: I realized that Jacobson’s plan also assumes we spend about $12 billion on wave devices (almost 2GW capacity). It is a wonderful source of energy especially on the time of the year we need energy most. (More on this theme from the article by Soomere and Eelsalu. I thank @alexharv074 for the link.)

107132556_bc9053473f_m

Does that white stuff matter? Photocredit La Brionnaise

img_3037

Financial advisory and asset management firm Lazard regularly publishes a set of slides on the levelized cost of energy. These slides are routinely used to market wind and solar power (and are often annoyingly called “a report” which in my opinion gives them an undeserved aura of academic respectability). Alex Trembath has already pointed out that Lazards results are strange In this post I will point out some of the reasons why this is so.

In the early versions (v. 1-5) of their slides Lazard subtracted subsidies from the costs and then happily reported how competitive wind power was (point #2 on my short list). This was very naughty of them. Apparently somebody got too embarrassed by it and the trick was suspended. I think remorse is good and I am willing to forgive people acting in good faith. However, Lazard makes this harder for me since they seem to have replaced one form of misdirection with others.

Let me start by showing a slide slide Lazard uses to justify their figures.

Fig 1: Lazard assumptions

Fig. 2: Lazard assumptions. 2015 incarnation.

Their range for wind power capacity factor is 30-55%. Wow! While 30% is close to what is typical in US, 55% seems awfully high. U.S. department of energy publishes “Wind technologies market report” which gives far more detailed picture so let us have a look. Figure 32 from the report seems useful and it shows a range of capacity factors in US. I will add into the figure red lines to mark ranges given by Lazard before and after they stopped the trickery with subtracting  subsidies.

Fig. 3: Wind capacity factors according to “2014 wind technologies market report”

Hmmm…real data doesn’t seem to support 30-55% range. What Lazard has done is to use a lower range which is roughly typical in US and upper range higher than anything in the “Wind technologies market report”. The real lower range is missing. It should be around 10%, but they decided to use different “criteria” at one side of the distribution. Remarkably this nonsense seems to have started when they stopped subtracting subsidies from costs. Then assumed capacity factors started a rapid increase even though in the real data such increase has been very modest. If I have to guess, they did this in order to torture the numbers to conform to the narrative Lazard wanted to tell. They needed extra layer of nonsense to compensate for their earlier nonsense with subsidies. Otherwise “costs” would have shown a sudden jump.

Fig. 4: Trend in US wind power capacity factors

What about the cost assumptions? The next figure compares the Lazard’s range with longer time series from US. The real data basically tells that in US wind power today costs about the same as 15 years ago. If you want a narrative a declining prices, you have to cherry pick 2009 as the high point and ignore the cost increases before that. (This is indeed what many including Lazard and even IPCC do.)

Fig. 5: Costs for US wind power projects. I marked Lazard’s range with green colour.

The range that Lazard gives for the costs is again distorted. Their lowest cost seems to be the lowest cost in US while the upper range is roughly a typical US cost. The real upper range has been mysteriously removed. The combined effect of these tricks is to make costs appear lower than what they typically are. Finally I typed Lazard’s upper range numbers into simple LCOE calculator provided by the national renewable energy laboratory. Lazard assumed “60% debt at 8% interest rate and 40% equity at 12%”. Since I don’t know exactly what that means and I am too lazy to figure it out, I will just use 10% discount rate. (That seems to give about the same result for nuclear power LCOE as Lazard states.) Why is it that I get 9.1 cents/kWh instead of something close to 7.7 cents/kWh that Lazard claims?

Fig 6: Why cannot I get about 7.7 cents/kWh? What am I doing wrong?

Does any of this matter? Who cares what some Wallstreet analyst says? Unfortunately, it does matter since gray literature a’la Lazard is being used as an excuse to deny the validity of more solid research. This is not only done by the media, but also by some academics. Here is an example of Stanford professor Mark Jacobson justifying ignoring results from “Deep decarbonization pathways project” for US, which did use proper sources for their data. (In fact, you might want to read his whole timeline during those days. I call that intellectual bankruptcy.) And make no mistake. Lazard knows exactly what they are doing. They know the figures and set out to deliberately twist them in order to mislead. This is unethical. By muddying the boundary between serious research and advocacy, they do disservice to both.

Screen Shot 2015-12-31 at 08.36.11

 

Addition: By the way…note that when Lazard claims 61% decrease in wind power costs since 2009 they don’t only cherry pick 2009 as the starting point, but also compute this by taking the average of their upper and lower ranges. This makes no sense. Computing such number for the median would be more sensible, but Lazard is very keen on NOT showing the actual distributions. They prefer to party with the outliers.

Kesällä Lappeenrannan teknillisen korkeakoulun professori Christian Breyer tuli julkisuuteen kalvonipun kanssa, jossa hän sanoi osoittavansa kuinka pelkästään uusiutuviin nojaava energiajärjestelmä on oikein hyvä ajatus. Ymmärtääkseni työtä ei missään vaiheessa ole oikeasti julkaistu ja pidän arvelluttavana tuollaista “science by press release” tyyppistä toimintaa.
Tämä postaus tulee kamalasti myöhässä, mutta en ole aikaisemmin jaksanut/ehtiä kirjoittaa huomioitani ylös. Parempi kuitenkin myöhään kuin ei milloinkaan. (Kalvoista on muuten eri versioita. Tässä yksi ja tässä toinen. Niissä on joitain eroja. Esimerkiksi “low biomass” skenaarion PtG prosessin hyötysuhde on mystisesti muuttunut matkan varrella. Oikeissa julkaisuissa tuollaiset muutokset hoidetaan erratalla.)

Media vastaanottaa Lappeenrannan tutkimusta, joka osoittaa pelkästään uusiutuviin nojaavan energiajärjestelmän loistvaksi ideaksi.

Media vastaanottaa Lappeenrannan “tutkimuksen”, joka osoittaa pelkästään uusiutuviin nojaavan energiajärjestelmän loistavaksi ideaksi.

Poimin esityksistä kolme kalvoa, joista voi nähdä joitakin skenaarioiden peruspiirteitä. Ensin kuva asennetuista kapasiteeteista.

Asennetut kapasiteetit eri skenaarioissa. Huomaa massiivinen rooli P2G laitoksille. Niiden kapasiteetti on skenaarioissa suurempi kuin koko maan huippukulutus tällä hetkellä.

Asennetut kapasiteetit eri skenaarioissa. Huomaa massiivinen rooli PtG laitoksille. Niiden kapasiteetti on skenaarioissa suurempi kuin koko maan huippukulutus tällä hetkellä.

Sitten kuva primäärienergian tuotannosta.

Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa

Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa

Huomatkaa kuinka kaikki skenaariot nojaavat vahvasti bioenergiaan ilman, että sen ilmastovaikutuksia olisi missään otettu huomioon. Jopa “low biomass” skenaariossa bioenergian käyttö on jotakuinkin sama kuin muissakin skenaarioissa. Teollisuus käyttäisi kaikissa RES-skenaarioissa enemmän biomassaa kuin nyt. Silmämääräisesti kalvoista lukemalla kasvua olisi noin 15 TWh. Liikennepolttoaineista noin 20TWh olisi biomassasta tuotettuja. Tällä suorituksellaan Breyer ja Child ansaitsevat paikkansa innokkaiden puunpolttajien joukossa.

Sitten vielä kuva vuosittaisista investointikustannuksista. Ne kasvaisivat rajusti ja sähköautojen akut muodostuisivat keskeiseksi menoeräksi.

Oletetut investointikustannukset eri skenaarioissa.

Oletetut investointikustannukset eri skenaarioissa.

Kahlataan nyt hiukan syvemmälle skenaarioiden oletuksiin. Koska tuloksia on markkinoitu osoituksena täysin uusituviin pohjaavan energiajärjestelmän taloudellisuudesta, keskityn oletuksiin hinnoista. Breyer haluaisi, että esimerkiksi Bill Gates perehtyisi genren kirjallisuutteen. Hän antoi vihjeen sivustosta, jossa markkinoitiin mm. Mark Jacobsonin töitä osoituksena vision realistisuudesta. (Jacobsonia markkinoi muuten myös National Geographic yhdessä Shellin kanssa. I kid you not!)  Käytin siis hänen työtään vertailukohtana. Lisäksi kurkistin IPCC:n mallien oletuksiin sekä Tanskan energiaviranomaisten tietoihin,  joita Breyer ja Child käyttivät monin paikoin lähteinään.

Breyer_closeknowledgeGap 2015-12-09 at 09.11.37

Tiedon puutetta voi korjata sivulta, joka nojaa mm. Jacobson et al. tuloksiin. Kiitos vihjeestä! Löysin Excel taulukon Jacobson et al. oletuksista.

Ensimmäiseksi silmille pomppaa Breyerin olettama pääomakustannus aurinkosähkölle. Toisin kun esimerkiksi tuulivoiman kohdalla hän ei halua käyttää lähteenään tanskalaisia tai muutakaan “virallista” tahoa. Hän esittää aurinkosähkön pääomakustannukseksi vuonna 2050 300€/kW mikä on noin viidesosa nykyisestä hinnasta. Lähteenä on hänen oma ymmärtääkseni ei-vertaisarvioitu kirjoitus “Photovoltaic technology platform”:lle.  Kummallista. Miksi hän ei käytä tässä uskottavamman oloista lähdettä? Tarkistin siis muiden oletukset aurinkosähkön pääomakustannuksista. Ensin IPCC:n mallien oletuksia…

Mallien oletuksia aurinkosähkön pääomakustannuksista

Mallien oletuksia aurinkosähkön pääomakustannuksista. Ei ihan 300 €/kW.

Sitten tanskalaisilta…

LUT_theENSDK_data_forPVcosts_highlight

“Danish energy agency”:n datasivu aurinkosähköstä. Tästä lähteestä Breyer et al. poimivat monet käyttämänsä kustannusoletukset…paitsi aurinkosähkön. Ei vieläkään ihan 300 €/kW!

Hmmm. Nämä eivät ole likimainkaan Breyerin oletuksen suuntaisia. Jacobsonkin olettaa vähintään 1163$/kW vuonna 2050. Olisiko joku, jonka oletukset olisivat luultavasti erityisen ruusuisia? No, ehkä teollisuuden lobbausjärjestö SolarPowerEurope, joka on kirjoittanut Greenpeacen Energy [R]evolution raporttia? Selaan sivulle 68 ja löydän heidän arvauksensa vuodelle 2050…658 €/kW! Ts. Breyer ja Child olettavat aurinkosähkön pääomakustannuksen rajusti alhaisemmaksi kuin kukaan muu ja he tekevät tämän ilman, että edes keskustelisivat tähän oletukseen johtaneista syistä.

Photo 8.12.2015 20.27.17

Kokoan seuraavaan kuvaan eri tahojen arvaukset pääomakustannuksista.

LUT_PV_cost assumptions

Vertailu eri lähteiden olettamista aurinkosähkön pääomakustannuksista. Edes teollisuuden lobbausjärjestöt eivät lupaa yhtä alhaista kustannusta kuin Breyer et al.

Jos oikein ymmärsin, Breyer päätyy näihin lukuihin soveltamalla oppimiskäyriä siihen saakka kunnes pääomakustannus on toivottu ilman minkäänlaista harkintaa siitä mihin asti ekstrapolointia on järkevää tehdä. Toisin sanoen jos oletamme, että kapasiteetin tuplaus laskee hintoja noin 20% olisi kapasiteetin kasvettava noin tekijällä 100, jotta pääsisimme Breyerin arvaukseen. Tällöin maailman aurinkosähkökapasiteetti olisi moninkerraisesti keskikulutuksen verran, kun taas Saksassa aurinkosähkön asennukset romahtivat, kun aurinkosähkökapasiteetti oli vain noin puolet Saksan keskimääräisestä kulutuksesta. Miten Breyer perustelee integrointihaasteiden, materiaalirajoitteiden tai esim. tuotantokapasiteetin rajoitteiden sivuuttamisen, jää mysteeriksi. Oppimiskäyrien ekstrapoloiminen loputtomiin on hölmöä. Jossain vaiheessa tekniikka kypsyy ja oppimiskäyrät muuttuvat. Ei ole viisasta kohdella marginaalista teknologiaa samalla tavalla kuin merkittävää. Ensimmäisen kohdalla materiaali yms. rajoitteet eivät ole relevantteja, kun taas jälkimmäisen kohdalla usein ovat. Jos kaipaamme tästä varoittavaa 
esimerkkiä, voimme katsoa vaikkapa tuulivoiman oppimiskäyrää. Kehitys seurasi oppimiskäyrää suunnilleen siihen asti kunnes kapasiteetti oli n. 10 GW. Sen jälkeen oppimista on vaikeaa nähdä. Melkein koko maailman tuulivoimakapasiteetti on asennettu tuossa kuvaajan alueessa missä oppimisefektejä ei näe. Miksi vastaava ei voisi tapahtua myös aurinkosähkön kohdalla?

IRENA:n sivulta poimittu tuulivoiman oppimiskäyrä. Huomaa, että suurin osa kapasiteetista on asennettu ilman mitään havaittavia oppimisefektejä.

IRENA:n sivulta poimittu tuulivoiman oppimiskäyrä. Huomaa, että suurin osa kapasiteetista on asennettu ilman mitään havaittavia oppimisefektejä.

Arvauksia on tietenkin koko kalvosetti täynnä. Esimerkiksi ydinvoiman kohdalla Breyer olettaa pääomakustannuksen 6500€/kW. Tämä on “off-scale” alla olevasta kuvasta mihin kokosin IPCC:n käyttämien mallien oletuksia. Breyer et al. päätyvät tuohon lukuun olettamalla Olkiluoto 3:n tyypilliseksi projektiksi ja sitten lisäämällä vielä kustannuksia sen päälle. Tämä on kirsikanpoimintaa. Käyttökustannukseksi he olettavat 3.5% pääomakustannuksista. Lähde on asiallinen eli IEA:n World energy outlook 2014, mutta koska Breyer et al. päättivät poimia raportista vain tuon luvun konteksti taitaapi olla väärä. Minulla ei nyt ole pääsyä tuohon samaan julkaisuun, mutta toisaalla IEA kertoo olettavansa USA:n ja Euroopan hintatason lähestyvän Korean hintatasoa samalla, kun Aasian hintataso pysyy vakiona. Korean hintatasoksi on taas annettu n. 3700 $/kW eli 1.1 $/€ vaihtokurssilla IEA olettaa ydinvoiman pääomakustannukseksi noin puolet Breyerin olettamasta. Breyerin käyttämä käyttökustannus on siis 2-3 kertaa liian suuri. (Tämän voi toki myös todeta lukemalla esimerkiksi Lappeenrannassa kirjoitettuja tutkimusraportteja.)

Otos mallien oletuksista ydinvoiman pääomakustannuksista

Otos mallien oletuksista ydinvoiman pääomakustannuksista. Breyer et al. olettavat 6500 €/kW.

Fossiilisten polttoaineiden hinnat Breyer puolestaa oletettaa jatkuvasti nouseviksi ja niin, että muutaman vuoden päästä esimerkiksi öljynhinta on yli kaksinkertainen verrattuna nykyhintaan. Vuonna 2050 hintojen pitäisi olla yli kolminkertaiset nykytasoon verrattuna. Minusta on jännittävää huomata kuinka kaikki oletukset asioista mistä Breyer et al. eivät pidä ovat niille ikäviä, kun taas kaikki oletukset kivoista asioista ovat niille suotuisia. Aivan kuin joku uskoisi, että mailmankaikkeus on heidän puolellaan.

Päätin summailla sähköntuotannon pääomakustannuksia yhteen saadakseni tuntumaa siihen kuinka suuria kustannuksia arvausten virheet voivat aiheuttaa. Laskin siis vain yhteen sähköntuotannon (mukaan lukien PtG laitokset) pääomakustannukset. Oletin ydinvoiman pääomakustannukseksi 4000€/kW. Tämän alle voidaan päästä, kun rakennamme paljon ja annamme oppimiskäyrien vaikuttaa (ks. yllä IEA:n oletus), mutta pidetään nyt kuitenkin jalat maassa.  Seuraava kuva näyttää kahdessa ensimmäisessä palkissa Breyerin arvaukset heidän “basic 100% RE” skenaarion pääomakustannuksista perustuen hintoihin vuonna 2050 ja 2020. Kolmas vihreä palkki perustuu nykyisiin hintoihin. Jos hinnat eivät putoa niin kuin Breyer olettaa, hänen täysin uusiutuviin perustuvien järjestelmien pääomakustannuksissa on helposti yli 100 miljardin ylimääräinen kustannus. Eikö 100 miljardia ole aika paljon? Kuka tuon riskin kantaa? Millä korolla tuo pitäisi diskontata? Millä hinnalla pankit myisivät Suomelle suojan tuota riskiä vastaan? Miksi Breyer ei huomauta sen olemassaolosta?

Kuvassa viimeiset kolme palkkia näyttävät muuten saman “Business As Usual” skenaariolle. Kuten näkyy niissä hintariski on merkittävästi alhaisempi. Breyerin oletukset pääomakustannuksista ovat melko hyvin linjassa sen kanssa mitä ne ovat nykyäänkin.

Hokkus pokkus. 100 miljardia sinne tai tänne.

Hokkus pokkus. 100 miljardia sinne tai tänne.

Päätin vielä tarkistaa hinnat parissa vaihtoehtoisessa skenaariossa. Ensinnäkin skenaario missä korvaan “low bio 100% RE” skenaarion tuuli- ja aurinkovoimalat lähinnä ydinvoimalla. Pidän kuitenkin saman verran vesivoimaa kuin “low bio” skenaariossa oli. Ydinvoima kapasiteetti on sellainen, että sähköntuotanto on sama kuin Breyerin skenaariossa ja ylijäämä tuotanto syötetään power to gas laitoksiin (minimi sähkön kulutukseksi oletin n. 6 GWe). Koska ydinvoimaloiden kapasiteettikerroin on korkeampi, PtG laitosten kapasiteetti voi olla paljon alhaisempi. Arvioin pääomakustannusten olevan n. 90 miljardia alhaisemmat kuin Breyerin skenaariossa. Jos oletamme saman hyötysuhteen PtG prosessille kuin Breyer (ja mysteerilähteen hiilidioksidille), tämä skenaario muuten tuottaisi kaasua suunnilleen sen verran, että energiasisältö on liki sama kuin liikenteessä kuluva energia nykyään. Koska kaasua ei tarvita sähköntuotannon heilahtelun paikkaamiseen, se voisi potentiaalisesti dekarbonisoida myös liikenteen, poistaen tarpeen biopolttoaineille (ja niiden aiheuttamalle ympäristövahingolle) sekä sähköautojen akuille. Ydinvoimalat toki tuottaisivat myös valtavasti lämpöä, jonka turvin myös lämmitystä voisi dekarbonisoida (tai lämpöä voisi käyttää hiilidioksidin hankkimiseen).

Kuvan viimeinen palkki näyttää vastaavan skenaarion, mutta siinä ydinvoimaloiden kapasiteetti valittiin sellaiseksi, että ne riittävät kattamaan maksimikulutuksen. Ylijäämä syötettiin sitten taas PtG laitoksiin. Nyt kaasua tuotetaan noin puolet vähemmän, mutta pääomakustannukset ovat tietenkin alhaisempia. Säästöä Breyerin visioon n. 144 miljardia.

Pääomakustannukset kolmessa eri vaihtoehdossa. Keskimmäinen nojaa ydinvoimaan (+vesivoima) ja tuottaa sillä saman sähkömäärän kuin Breyer et al. low bio 100RES skenaario. Viimeinen nojaa myös ydinvoimaan, mutta kapasiteetti on "vain" riittävä kattamaan huippukulutus. Molemmissa ylijäämäsähkö syötetään P2G prosessiin samoin kuin Breyer et al. skenaariossa.

Pääomakustannukset kolmessa eri vaihtoehdossa. Keskimmäinen nojaa ydinvoimaan (+vesivoima) ja tuottaa sillä saman sähkömäärän kuin Breyer et al. low bio 100% RE skenaario. Viimeinen nojaa myös ydinvoimaan, mutta kapasiteetti on “vain” riittävä kattamaan huippukulutus. Molemmissa ylijäämäsähkö syötetään PtG prosessiin samoin kuin Breyer et al. skenaariossa.

Olen aikaisemmin leikkinyt ajatuksella synteettisistä polttoaineista. Viimeisessä kuvassa näytän kapasiteetin käyttöasteen PtG laitoksille eri skenaarioissa. Kuten on ilmeistä ydinvoimapohjaisissa skenaarioissa käyttöaste on paljon korkeampi. Jos käytän Breyerin kustannuslukuja (eletään vaarallisesti) vuodelle 2020, tämä näyttää tarkoittavan, että synteettisen kaasun hinta enemmän ydinvoimaa sisältävässa skenaariossa on yli 40% alhaisempi kuin Breyerillä. Just sayin.

LUT_utilizationrate

PtG laitosten käyttöasteet kolmessa vaihtoehdossa.

Breyer ja Child toteavat esityksessään:
“Results suggest that a 100% RE scenario is a highly competitive cost solution compared to other test scenarios with increasing shares of nuclear power and a Business As Usual (BAU) scenario”. Perustuen ylläolevaan, minusta he eivät osoittaneet tätä. Teemasta enemmän kiinnostuneiden kannattaa muuten tulla mukaan Suomen ekomodernistien Facebook-ryhmään.

Lisäys: Tämä ei siis ollut missään nimessä perinpohjainen kommentaari kaikesta minkä uskon olevan pielessä Lappeenrannan skenaarioissa. Niissä tuulisena kesäpäivänä tuotanto olisi paljon suurempi kuin mitä nykyinen verkko voi siirtää, mutta keskustelu verkkokustannuksista yms. puuttui täysin. Synteettisen kaasun tuotanto on myös esitetty ympäripyöreästi. Eräässä paperissa Breyer et al. väittävät CO2 tonnin hinnan ilmasta kerättynä olevan alle kymmenesosa siitä mitä asiaa tutkineet tutkijat sanovat. Lähteenä oli jonkun yrityksen verkkosivut ja keskustelut yrityksen edustajien kanssa. Olisi myös kiinnostavaa tarkistaa vaadittava investointitahti vuodessa. Koska minun esittämissäni skenaarioissa infrastruktuuri on pidempi ikäistä, tällä olisi ikävä taipumus suosia niitä.

Tänään marssittiin ja ehdin itsekin onneksi mukaan. Ekomodernistien kylttejä on siellä kuvassa itseasiassa kaksikin mukana.

Ilmastomarssi 2015

Few weeks ago I noticed with some interest news that Greenpeace was bidding for the Vattenfall brown coal powerplants in Germany with the intention of shutting them down. The move did appear as trolling, but at least one should congratulate Greenpeace for being prepared to put their money where they mouth is and actually pay for the “divestment” they promote.

Englishsummary

In some news stories Greenpeace also managed to get out the message that they accept donor money for such a purpose.

Juha Aromaa, a Greenpeace spokesman, said the final price may be affected by climate policies focused on phasing out coal. The organization could finance a potential acquisition with donor money, crowd-funding and other sources of financing, he said.

“Mostly, we would believe it would be our supporters who would be interested in such an acquisition to save the climate,” he said.”

After plenty of publicity, it turns out Greenpeace did not actually have an idea of “buying” the power plants. Their idea of buying involves Vattenfall giving Greenpeace 2 billion euros after which they would shutdown the power plants.

But Greenpeace also made it clear that it wouldn’t pay Vattenfall anything – but instead was demanding money for phasing-out brown coal. The organization argued the “real value” of the Vattenfall division was more than minus-€2 billion (minus-$2.2 billion) because of the costs of winding down brown coal operations.

Handelsblatt

As a result, Greenpeace is now barred from the sale since they were not considered to be a serious bidder. While Greenpeace promoted earlier story actively, their web pages are now silent on the new twists.  Compared to earlier media visibility, reaction to real actions seems muted. Why is self-correction so hard?

1-Vegetable-Market-1119152437

Miltä ruoka näyttää ilman tukiaisia jätteen poltolle?

Tim Searchingerin erinomainen haastattelu bioenergian typeryydestä (muuten kuin energiantuotannon marginaalissa) kannattaa kaikkien lukea. Hänellä oli kiinnostava huomio siitä kuinka tukiaisten myötä puunpolttoteollisuudella on intressi luokitella jätteeksi biomassaa jolle voisi olla muutakin käyttöä. Luokittelemalla jonkun jätteeksi, voi välttää ikävät arvioinnit tuotteen ympäristövaikutuksista. Tästähän on Suomessakin tuore esimerkki. Polttoaineteollisuus on menestyksellä lobannut poliitikot luokittelemaan esimerkiksi mäntyöljyn jätteeksi vaikka kemian-teollisuudessa on ilman tukiaisia toimivia yrityksiä, jotka nimenomaan käyttävät tätä raaka-aineena.

This addition of CTO as a residue  in the Annex IX list stems from the desire of the Finnish and Swedish governments to support an exclusive use of CTO for their biofuel production. The incorrect residue classification makes it possible to circumvent EU obligatory sustainability criteria and to grant major State Subsidies, in the form of tax relieves, to this kind of fuel. The odd “double-counting” method allowed for residues in ILUC makes it possible for Finland to reach its bio-content quota in the traffic fuel distribution: You blend 10 percent bio but can report 20 percent to the EU!” Kees Verhaar (Arizona Chemical, toimitusjohtaja)

Tähän teemaan liittyy myös aikaisempi huomioni viljeltävistä lajikkeista. Jos jätteistä maksetaan, kannattaa viljellä lajikkeita, jotka tuottavat enemmän olkea ja vähemmän jyviä.

Kun poltosta maksetaan tukiaisia...nyt kun tarkemmin katson, niin kyllähän se on ilmiselvästi jätettä.

Kun poltosta maksetaan tukiaisia…nyt kun tarkemmin katson, niin kyllähän se on ilmiselvästi jätettä!

Lisäys 22.10.2015: Tässä vielä linkki dokumenttiin missä kerrotaan EU:n soveltamista säännöistä. Mäntyöljy, oksat, sahanpuru ja kaarna lasketaan biopolttoainekontribuutiota laskettaessa nelinkertaisena verrattuna niiden energiasisältöön. Selluloosa (jota ei tarkoiteta syötäväksi) lasketaan kaksinkertaisena kuten myös lignoselluloosa. Kun Suomen tavoite on kasvattaa biopolttopaineiden osuutta 20% tasolle vuoteen 2020 mennessä, se voidaan saavuttaa ymmärtääkseni vähentämällä öljynkulutusta vain 5% kunhan korvaava biopolttoaine on peräisin noista ensin mainituista lähteistä. Sääli vain, että 5% on edelleen 5% eikä 20%.

  Aikaisemmin Ulkolinja on lähettänyt huuhaa-dokumentteja säteilyn vaikutuksista. He jatkavat tiederaportoinnissaan samalla kökkölinjalla. Tällä kertaa vahva tiedeyhteisön konsensus sivuutetaan geenimuuntelua käsiteltäessä. #facepalm

Viimeisimnät vaiheet Fennovoima-saagassa ovat aiheuttaneet hengenahdistusta. Fortumiin närkästyneet yksittäiset kansalaiset (mitä se nyt sitten tarkoittaakaan) markkinoivat vaihtoehtoa, jossa kuluttajat vaihtavat Ekoenergiaan. Mainonta on niin ilmeistä, että tekijät ovat kokeneet tarpeelliseksi lisätä sivun alalaitaan maininnan “Tämä ei ole kaupallinen sivu, vaan yksittäisten kansalaisten tekemä kannustus tukea nykyaikaista ja kestävää energiantuotantoa.” Ei siitä kuitenkaan sen enempää. Mitä tämä suositeltu vaihtoehto tarkoittaisi? Sivulla markkinoidaan erityisesti viittä yritystä.

  • Ekosähkö: tämä yritys tuottaa sähköä suuruusluokaltaan 1/1000-osan Fennovoiman tuottamasta sähkömäärästä. Tästä suurin osa tulee olemassa olevasta vesivoimasta. (Kyse on pienvesivoimasta, jota nähtävästi pidetään lähtökohtaisesti ekologisempana olkoonkin, että tämä ei ole mitenkään itsestään selvää. Tosin yritys on luvannut alentaa voimaloiden ympäristöhaittoja joten ehkä ne ovat jotenkin parempi suhteessa siihen, että mitään ei olisi tehty?)
  • Ekoteko: Tässä takana on Etelä-Savon energia joka tuottaa sähköä muutaman prosentin Fennovoiman tuottamasta määrästä ja tästä yli 60% on peräisin biomassasta ja loppu on lähinnä (olemassa olevaa) vesivoimaa. Käytetty biomassa on metsäteollisuuden sivuun jättämiä risuja, oksia ja latvuksia.
  • Lappeenrannan energia: Suurin osa heidän lämmöntuotannostaan (ja omasta sähköntuotannosta) tulee Kaukaan voimalaitoksessa poltetusta biomassasta. Siellä biomassa on “kuorta, kantoja, metsätähdettä, muita puuperäisiä polttoaineita sekä turvetta”. Kyse on siis taas nojaamisesta metsäteollisuuden jätteisiin. Ilmeisesti Ekoenergiaksi lisenssöidystä sähköstä “puhdistetaan” ennen kuluttajalle myyntiä pois kattilassa palanut turve ja kannot. Tuulivoimaa heidän omasta tuotannostaan on noin 6%.
  • Nordic green energy: He myyvät lähes pelkästään norjalaista olemassa olevaa vesivoimaa.
  • Tammisaaren energia: Kyse on taas yrityksestä, joka tuottaa sähköä joitain tuhannesosia Fennovoiman tuottamasta määrästä ja se (ylläri pylläri) metsähakkeella.

SikaHuulipunaYhteenvetona voimme siis todeta, että vaihtoehtona esitetään käytännössä joko vesivoimaa tai metsäteollisuuden jätevirtoihin nojaamista. Olemassa oleva vesivoima ei kuitenkaan vähennä päästöjä nykytasosta ja ei voi siksi olla dekarbonisaation moottori. Sellaisen sähkön ostaminen lähinnä siirtelee päästöjä taskusta toiseen. Jos haluaa ostaa itselleen paremman omantunnon kuin naapurilla, niin siitä vain, mutta ei viitsitä teeskennellä sen ratkovan haastetta ilmastonmuutoksesta. Tuulivoima on pieni osa tuotannosta ja sen kohdalla kuluttajille myydään tuulivoimasopimuksia samalla, kun kuluttajat käyttävät sitä samaa sekasähköä kuin muutkin. Tuskin on ainuttakaan kuluttajaa, jonka oma kulutus vastaisi tuulivoiman myyjän tuotantoprofiilia, mutta jotenkin kuluttajalle silti myydään ajatusta siitä, että hän ei olisi riippuvainen “sekasähköstä”. Not cool.

Metsäteollisuuden jätevirrat ovat taas rajallinen resurssi (hyvä niin!) eikä niiden polttaminen kata (koskaan) kuin pienen osan kaikesta energiankulutuksestamme. Ainut tapa saada lisää oksia ja latvuksia ekoenergeettisesti poltettavaksi on luoda lisää jätettä ja siis hakata enemmän metsää nurin. Voin vain ihmetellä sitä mentaaliakrobatiaa millä tämä metsäteollisuuden kyljessä eläminen taiotaan osoitukseksi kestävästä kehityksestä samalla, kun aiheutettu ympäristöhaitta jää vain katalien yritysten vastuulle. (Tästä taikatempusta yritykset muuten maksavat lisenssimaksua 8 senttiä/MWh. Samalla esim. Ecofys arvioi biomassanpolton ulkoisen kustannuksen n. 200 kertaa tuota korkeammaksi. Aika hyvä diili synninpäästöstä etenkin, kun he myyvät sähköä parikymmentä euroa kalliimmalla per MWh kuin esim. Fortum!) Samat tahot siis promoavat metsäteollisuuden hakkaaman biomassan polttoa JA valittavat metsäteollisuuden aiheuttamasta ekologisesta vahingosta. Puhutaan energiavallankumouksesta samalla, kun näprätään energiajärjestelmän marginaalissa. Mind boggles. (Pablo Escobarin rahoittama hoitokoti narkomaaneille ei ole minusta paras tapa taistella huumausaineiden haittoja vastaan. Se on kenties parempi kuin ei mitään, mutta ei paras tapa. Mistäköhän tämäkin nyt tuli mieleeni?)

P.S. Janne Korhonen kirjoitti hyvän kirjoituksen Fennovoimasta ympäristön- ja ilmastonsuojelun näkökulmasta. Tämä näkökulma on jostain syystä keskustelussa pääosin sivuutettu. Hän antoi myös vinkin Suomen ekomodernisteista ja suosittelen niitä, jotka kaipaavat asiallista keskustelua ympäristö- ja kehityskysymyksistä ilman niihin usein liitettävää irrationaalista ja tukahduttavaa 60-70-luvun painolastia, liittymään mukaan. Tässä linkki Facebook ryhmään, josta löytää lisää tietoa ja keskustelua.

Follow me on Twitter

Goodreads

Amnesty international

Punainen risti

Unicef

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 696 other followers