Vihreät esittävät haasteen todellisista keinoista torjua ilmastonmuutosta. Aivan oikein kaivattiin konkretiaa ja lukuja pöytään.

5B3E5266-D826-4436-B02C-2639AE2AAB5B-16027-00001266D7906D17.GIF

kuulin “lukuja pöytään”-kutsun

Triggered. Laitan tässä joitain lukuja pöytään liittyen lähinnä pääkaupunkiseudun lämmitysratkaisuihin. Näitä voi hioa eikä niiden ole tarkoitus olla erityisen tarkkoja vaan lähinnä kartoittaa suuruusluokkia ja näiden suuruusluokkien implikaatioita. Siis tehdä sellaista mikä itsestäni on hauskaa. Joku muu saa täyttää yksityiskohdat.

Mitä vaihtoehtoja meillä on dekarbonisaatioon? Esimerkiksi Irti hiilestä kampanjassa ei enää innostuta biomassasta (aivan oikein), energiatehokkuudesta pidetään kuten myös maalämmöstä ja aurinkolämmöstä. Ydinlämpöä ei haluta (ei voi rakentaa lähelle keskustaa, ei ole relevantti ja erityisesti ei ole taloudellisesti kannattava…herättäen kysymyksen siitä, mikä vaihtoehto on?) . Tämä on ymmärtääkseni nykyään melko yleinen toivelista ja olkoonkin, että sille harvemmin lyödään lukuja pöytään, joilla sitä voisi konkretisoida. Moni on myös edelleen jonkinlaisessa kognitiivisen dissonanssin tilassa puunpolton suhteen. Sitä vaadittiin vielä muutama vuosi sitten paljon lisää, nyt se on hallituksen vika samaan aikaan, kun laiva ajautuu kohti haaksirikkoa hiljaisuuden vallitessa kunnallistasolla. Hiilentalteenottoa ei halua oikein kukaan, mutta jos en väärin muista joku vanhempi Helenin dekarbonisaatiostrategia nojasi sen maagiseen ilmestymiseen 2020-luvun lopulla. (Isossa-Britanniassa Greenpeace muuten ehdottaa raikkaasti fossiilisten polttoaineiden polttoa sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksissa. On siis niitäkin ympäristöjärjestöjä joiden mielestä Helsingin nykyinen lämmitysjärjestelmä kelpaa esikuvaksi. Hämmentävää, mutta totta.)

Sitten on vaihtoehtoja, jotka pistän toistaiseksi kategoriaan diiba-daaba. Näitä ovat: kunnianhimoinen, moderni, hajautettu, kestävä, ketterä, joustava, tulevaisuuden energiavaihtoehto, taloudellisesti kannattava hybridivaihtoehto, pienenergia ja puhtaampi vaihtoehto. Lista täydentyy, kun uutta höttöä pöhistään. Näitä ei ole ainakaan tällä hetkellä tarkoitettu valaisemaan todellista vaihtoehtoa vaan lähinnä kätkemään sen puute. Jos näihin joskus saadaan substanssia mukaan, voin toki vaihtaa niiden kategoriaa. (Joskus tenttejä korjatessa näen kuinka vähemmän opiskelleet heittelevät epätoivoisesti aiheeseen liittyviä termejä sinne tänne toivoen, että joku niistä tarttuu riittävän hyvin muutaman säälipisteen ansaitsemiseksi. Lähes poikkeuksetta suoritukset epäonnistuvat.)

Tarkastellaan nyt lyhyesti neljää “oikeaa” vaihtoehtoa. Ydinlämpö, maalämpö, aurinkolämpö ja energiatehokkuus. Laitan tavoitteeksi sen, että lämpöä tuotetaan noin 7.5TWh. Se mikä tarve tarkkaan ottaen on, on nyt epäolennaista. Tuollaisesta suuruusluokasta kuitenkin puhutaan mikäli Helsinki aiotaan dekarbonisoida. (Keskimääräinen lämpöteho olisi siis noin 900MWth tosin kausivaihtelu on hyvin suurta ja talven kulutuspiikkejä varten tarvittaneen erillisiä huippukulutuksen kattiloita ratkaisussa kuin ratkaisussa.) Suoran sähkölämmityksen sivuutan lähinnä siksi, koska olemassa olevan kaukolämpöverkon yhteydessä meidän pitäisi pystyä parempaankin. (Lisäksi osa sähkölämmittäjistä näkee tämän lähinnä keinona dumpata tuulivoiman mahdollisen ylituotannon lämmöksi. Tämä voi olla marginaalissa järkevää, mutta ei tuota vaadittua dekarbonisaatiota.)

Ydinlämpö: Voinemme olla samaa mieltä siitä, että Olkiluodon projekti sössittiin pahoin ja maksoi enemmän kuin mitä olisi voinut toivoa. Sanotaan, että siihen upotettiin noin 5.6 miljardia euroa/GWe. Mikäli lämpöä muutetaan sähköksi noin kolmanneksen hyösuhteella tuo tarkoittaisi lämpötehona noin 1900€/kWth (lopun “th” implikoi lämpöä). Mikäli meitä kiinnostaa pelkästään kaukolämmön tuotanto voisimme luopua generaattoreista eikä varmaan olisi mitään syytä korkeapaineiselle vedelle eikä siihen liittyvälle höyryräjähdyksen riskinhallinnalle. Pääomakustannukset voisivat siis olla huomattavasti tuota alhaisempiakin, mutta yritetään nyt olla asiaankuuluvan pessimistisiä. Elinikä laitoksella varmaan vähintään 60 vuotta…olisiko kenties enemmänkin, koska toimintaolosuhteet ovat vähemmän rasittavat? Tilankäyttö on epäselvää ja varmasti riippuisi nimbyilyn lisäksi siitä miten STUK tuollaista päättäisi säädellä. Varmaan joka tapauksessa olisi syytä sijoittaa se tiiviimmän asutuksen ulkopuolelle. Tuossa kuitenkin ensimmäinen luku pöydässä….jatketaan…

Maalämpö: Tätä on hankalampaa arvioida, koska erilaisia vaihtoehtoja voi olla monia riippuen siitä kuinka syvälle halutaan porata, käytetäänkö lämpöpumppuja, ollaanko maalla vai merellä jne. jne. Hankaluus ei ole kuitenkaan sama asia kuin mahdottomuus. Lähdetään nyt siitä reunasta liikkeelle minkä lukuja jo tunnemme omakotitalojen maalämpöratkaisujen kohdalta. Sanotaan, että tämän esimerkin (otan mahdollisimman alhaisen hinnan niin, että erehdyn luultavasti optimismin puolelle) mukaisesti 15000€ remontilla porataan 160 metrin kaivo ja siitä saadaan 27MWh lämpöä vuodessa. Keskiteho olisi siis noin 3kWth. Toisin sanoen saamme arvion noin 5000€/kWth. Toinen luku pöydässä. Great success! Laitteiston pyörittäminen vaatisi lisäksi näköjään keskimäärin noin 700W sähkötehoa. Jos se olisi tuulivoimaa ja integrointihaasteita ei ole (niitä tietenkin on, mutta ollaan asiaankuuluvan optimistisia)…ehkä noin 2000-3000€ hintalappu eli noin tonni lisää edelliseen per kWth arvioon.)

Borat

Näiden matalien maalämpökaivojen minimietäisyyden tulisi olla Espoossa (varmaan about sama muualla) noin 15 metriä. Jos tuottaisimme 7.5TWh lämpöä tuollaisilla, tilaa vaadittaisiin noin 63 neliökilometriä eli noin kolmannes Helsingin pinta-alasta. (Esimerkiksi Hiilivapaa Suomi kampanja kaipaa ratkaisut lähelle kaupunkikeskustaa eli jonkinlaisia vaikutuksia tuosta voi olla.) Kaupungin alla olevan kallion jäähtyminen olisi varmaan relevantti asia jo vuosikymmenen aikavakiolla eli kovin pitkäaikaiseksi ratkaisuksi en tuota uskaltaisi sanoa. (Niin ja maalämpöhän ei siis ole “uusiutuvaa lämpöä”. Kallio ei uudelleen lämpene meille nyt relevantissa aikaskaalassa.) Vaaditun pinta-alan ja korkeampien tuotantokustannusten vuoksi epäilen, että tämä on toimiva ratkaisu lähinnä yksittäisissä taloissa. Sitä on vaikeaa skaalata tasolle mikä olisi merkittävä koko kaupungin lämmöntarve huomioonottaen. Olisi tietenkin mukavaa olla väärässä.

Huom. (lisäys 13.9.2018): kommenteissa Petteri korjasi kerrostalo maalämpöjärjestelmien hintaa mahdollisesti alaspäin. Tässä on esimerkki järjestelmästä, joka ehkä maksoi noin 2500-4000/kWth. Kaikkia tarvittavia lukuja ei annettu joten jouduin hiukan arvailemaan. Epävarmuutta aiheuttaa ennen kaikkea se mitä kaukolämmön hinnaksi oli oletettu päädyttäessä 90000vuosikustannuksiin ja mikä systeemin lämmöntuotanto oikeastaan on.

Voimme myös porata syvemmälle. Lämpötila nousee syvemmälle mennessä kuten myös kivimassan määrä mistä lämpöä voi louhia. Tällaisia reikiä ei tarvittaisi niin paljon, koska reikäparista saa suuremman lämpötehon ulos. Jos menemme riittävän syvälle, on lämpötila niin korkea, että lämpöpumppuja ei välttämättä edes tarvita. Suomi on kuitenkin paska maa…tässä asiassa. Siinä missä esimerkiksi Islannissa vesi voi kiehua jo alle kahden kilometrin reiässä, meillä pitää mennä yli 5 km. Otaniemessä porataan noin 7 km syvyyteen. Onko tällä väliä? No jos googlaan porauskustannuksia löydän geologin arvioita, joissa porauksen kustannukset nousevat jotakuinkin lineaarisesti pariin kilometriin saakka, mutta jonka jälkeen kustannus nousee nopeammin. Samaan lämpötilaan pääsy voi meillä edellyttää 7km reikää, kun muualla 2 km riittää. Kustannus voi meillä olla tästä noin 6 kertaa korkeampi kuin suotuisemmilla alueilla. (Siihen on kuitenkin syynsä miksi tätä harrastetaan enemmän Islannissa.) Toivottavasti St1 lyö luvut pöytään Otaniemen projektistaan (kun se joskus toivottavasti valmistuu) niin, että kustannuksia voi varmemmalta pohjalta vertailla. Lähtökohtaisesti kustannukset voinee olettaa korkeiksi, koska muussa tapauksessa tätä tehtäisiin jo nyt paljon meitä paljon suotuisimmilla alueilla.

jrc-heat-within-earths-crust-europe

Lämpötila 5 km syvyydessä

Aurinkolämpö: Esimerkkinä aurinkolämmön mahdollisuuksista on mainittu tanskalaiset, jotka ovat rakentaneet esimerkiksi Marstalissa aurinkolämpölaitoksen, joka kattaa noin puolet kylän lämmön tarpeesta (kesällä, syksyllä ja alkutalvella).

marstal-powerplant-1

Kuvan lampaat eivät liity tapaukseen

On hyvä huomata, että Marstal tuottaa toisen puolen lämmöstään biomassaa polttamalla. Se ei siis ole tältä osin erityisen hieno esimerkki kestävästä energiantuotannosta. Mutta mihin Marstal kykenee ja mihin hintaan? Marstalissa kerätään auringosta lämpöä ja sitä varastoidaan lämmön kausivarastoon (27 asteessa, koska alhaisen lämmön varasto vuotaa vähemmän). Tästä varastosta lämpöä sitten käytetään nostamalla lämpötilaa lämpöpumppujen avulla korkeammaksi. Kun lämpö talvella loppuu, aletaan polttamaan puuta. Lystistä voi joutua maksamaan 15.1 miljoonaa euroa, jolla saa noin 2.8 MW keskimääräisen lämpötehon. Tuosta siis noin puolet oli peräisin puun poltosta. Kolmantena lukuna saamme siis 5400€/kWth ratkaisulle, jonka kestävyys on vielä puunpolton seurauksena hiukan work in progress asteella. Puunpolton vähentäminen nostaa hintaa merkittävästi.

Tilaa Marstal-ratkaisun aurinkolämpöosa voisi vaatia noin 20 neliötä per asukas eli neljän hengen kerrostalossa asuva perhe vaatii suunnilleen asuinneliöiden verran lisätilaa (ja sitä tilaa ei voida rakentaa kerroksittain). Jos tähtäisimme 7.5TWh tuottamiseen aurinkolämmöllä, tilaa vaadittaisiin yli 10% Helsingin pinta-alasta…3-4 keskuspuistoa riittänee. Laitan tuossa alla arvion kartalle. Vaikutukset maankäyttöön ovat riittävän suuret, että niistä varmaan pitäisi keskustella. Millainen hintalappu sille maalle pitäisi itse asiassa lätkäistä? Kuka tuo luvun pöytään? Mikään sotasuunnitelma ei kestä ensikosketusta viholliseen (von Moltke), mutta tässä se ei välttämättä kestä edes ensikosketusta omiin joukkoihin.

7.5 TWh aurinkolämpöä voisi vaatia suunnilleen tämän kokoisen alan.

Elinikä? Ehkä 25 vuotta? Aurinkolämmöllä voi olla oma roolinsa esimerkiksi lämmöntuotannossa kesällä yksittäisissä taloissa, mutta hiukan vaikuttaisi siltä, että koko kaupungin lämmöntarpeesta se tuskin tukee kattamaan kuin pienen osan.

Energiatehokkuus: Tämä on kategoria millä ongelman suuruus usein piilotetaan. Poistetaan vain taulukossa leijonan osa energiankulutuksesta tehokkuuden nimissä, niin luonnollisesti jäljelle jäänyt osa on merkittävästi pienempi. Mikäli tätä tekee vakavasti olisi kuitenkin syytä antaa niille negawateille hintalappu. Tämä monelta unohtuu. Tätä on oikeastaan mahdotonta arvioida ellei spesifioida tehtyä remonttia, lähtö- ja lopputilaa ja sitä osaa remontista mikä liittyy juuri energiansäästötoimiin. On kohteita missä hukkalämmön tiheys on niin suuri, että se voidaan lämpöpumpuilla kannattavasti käyttää hyväksi. Sekä Helsingissä, että Espoossa näin tehdään jätevesistä jo nyt. Nämä efektiivisesti tehostavat fossiilisten polttoa (hyvä asia), mutta eivät poista niiden tarvetta (ei niin hyvä asia).

Konkretian nimissä oletetaan kuitenkin esimerkiksi julkisivuremontti, joka leikkaa lämmityksen tarpeesta noin 10%. Remontti maksaa kolmiossa esimerkiksi 25000 €. Jos alussa lämpöä kului noin 15 MWh/vuosi ja KAIKKI kustannus pistetään energiansäästön piikkiin, päädymme lukuun 125000€/kWth. Ei se oikeasti noin paljon maksa, mutta jos edes 10% kokonaiskustannuksista liittyy energiansäästötoimiin, olemme vieläkin 10000€/kWth (neljäs luku pöydässä) kalliimmalla puolella. Pointti on, että kun negawatille aletaan etsimään hintaa, voimme usein löytää järkevän syyn miksi asunnonomistajat mieluummin ostavat lämpöä HELENiltä kuin sijoittavat rahansa negawatteihin. Joko saavutettu säästö on niin pieni, ettei se monia kiinnosta tai sitten se on niin kallis, ettei siitä haluta maksaa. Negawattien rakentamistahtia varmasti rajoittaa suurten remonttien harvinaisuus joten niillä saatava päästövähennystahti on riittämätön. Kerran 30-vuodessa aikaansaatu 10-20% säästö ei riitä yhtään mihinkään. Peukkuja kuitenkin niille, jotka tällaista remonttia jaksavat ajaa omassa taloyhtiössään esimerkiksi kerran vaalikaudessa. Onnistuminen vaatii melkoista neuvottelutaitoa, kun on niitäkin asukkaita, jotka eivät näistä remonteista erityisemmin pidä.

Summa summarum. On mahdollista lyödä joten kuten perusteltuja lukuja pöytään ilman suuria vaikeuksia ja näillä luvuilla pitäisi mielestäni olla joku rooli järkevässä keskustelussa.

bowling

Dekarbonisaatio, jossa sallitut vaihtoehdot rajataan lähtökohtaisesti ilman todellista vaihtoehtojen vertailua, ajautuu suurella todennäköisyydellä umpikujaan, jolloin jäljelle jäävät fossiilisten ja puiden poltto sekä dekarbonisaatiossa epäonnistuminen. Business as usual siis. Lisäksi vaarana on rajallisten paukkujen tuhlaaminen dekarbonisaation kannalta suhteellisen helpolla sektorilla niin, että niitä ei enää riitäkään hankalammille sektoreille kuten liikenteeseen. Epäonnistuminen on valitettavasti realistinen mahdollisuus.

Lisäys 13.9.2018: Tässä muuten tuoreesta Konsta Värrin gradusta arvio lämmön hinnalle eri vaihtoehdoilla. Gradussa tätä laskettiin oikeasti eikä tyydytty nopeasti tehtyihin arvioihin pääomakustannuksista kuten tässä blogikirjoituksessa.

Lisäys 22.9.2018: Tässä tuore esimerkki siitä kuinka tuulivoimaa halutaan muuttaa lämmöksi ja pistää kaukolämpöverkkoon. Laitetaan nyt sillekin luku pöytään. Voimala maksanee esim. 1300€/kW, sanotaan 30% kapasiteettikerroin…eli suora sähkölämmitys tuulivoimalla noin 4300€/kWth. Tuo ylijäämän dumppaaminen ei valitettavasti poista tarvetta poltolle ja tuottaa marginaalisia päästövähennyksiä. Nyt tarvitaan muutakin kuin kosmetiikkaa.

Screen Shot 2018-09-13 at 15.22.00

Lähde: “Market Potential of Small Modular Nuclear Reactors in District Heating”: Konsta Värri (SMR HOB tarkoittaa small modular reactor heat only boiler eli jotain sen suuntaista mitä itselläni oli mielessä)

Advertisements