Välität siis tulevista sukupolvista. Missä se näkyy?

Tämä kirjoitus julkaistiin aiemmin Tieteen ja teknologian vihreiden blogissa.

Tiivistelmä:

Ilmastotoimien kannattavuus riippuu olennaisesti valitusta korosta. Mikäli korko valitaan korkeaksi on sukupolvien yli ulottuvia päätöksiä vaikeaa tehdä.

Koko kirjoitus:

 

What is the essence of the economic problem posed by climate change? The economic uniqueness of the climate-change problem is not just that today’s decisions have difficult-to-reverse impacts that will be felt very far out into the future, thereby straining the concept of time discounting and placing a heavy burden on the choice of an interest rate. Nor does uniqueness come from the unsure outcome of a stochastic process with known structure and known objective-frequency probabilities. Much more unsettling for an application of (present discounted) expected utility analysis are the unknowns: deep structural uncertainty in the science coupled with an economic inability to evaluate meaningfully the catastrophic losses from disastrous temperature changes.: Martin Weitzman (2009)

Moni meistä kokee välittävänsä tulevista sukupolvista, mutta mitä tämä oikeastaan tarkoittaa? Jotta kyseessä ei ole pelkkä sanahelinä on pidettävä suu säkkiä myöten ja arvojen on tultava ilmi teoista. Kun yritämme arvioida esimerkiksi investoinnin kannattavuutta tai ilmaston muutoksen aiheuttamia kustannuksia, näkyisi tämä arvo esimerkiksi siinä, että arvotamme kaukana tulevaisuudessa tapahtuvat hyödyt ja vahingot esimerkiksi samanlaisella painolla kuin lähitulevaisuudessa tapahtuvat.

Taloustieteissä tämä tehdään usein niin sanotulla diskonttokorolla. Se kertoo kuinka merkityksellisenä pidät välitöntä hyötyä tai kustannusta suhteessa myöhemmin tapahtuvaan.  Jos diskonttokorko olisi esimerkiksi 10%, se tarkoittaa, että vuoden päästävä saatava euro olisi sinulle vain 100 sentin/(1+0.1)=91 sentin arvoinen tänään. Jos valitset tällöin järkevästi, ottaisit mieluummin 92 senttiä tänään kuin odotat vuoden saadaksesi yhden euron. Euron hyöty tai haitta kahden vuoden kuluttua taas olisi 100 sentin/(1+0.1)²=83 sentin arvoinen jne. pidemmälle tulevaisuuteen.

Mitä korkeammaksi korko tulee, sitä kärsimättömämpi olet ja sitä vähemmän tulevaisuudessa tapahtuvat hyödyt ja haitat vaikuttavat päätöksentekoosi. Oheinen kuva näyttää ajan jolloin eurosi arvo puolittuu. Mitä alhaisempi käytetty korko on, sitä pidempään eurosi säilyy merkityksellisenä. Jos haluat, että aikahorisonttisi on aidosti sukupolvien ylitse tulisi sinun päästä kuvaajan vihreälle alueelle eli käytetyn koron tulisi olla selvästi alle 4%.

Kuva 1: Jos haluat aikahorisonttisi ulottuvan sukupolvien yli, on syytä tähdätä mahdollisimman syvälle vihreälle alueelle.

Valitettavasti ilmastotoimia arvioidaan pääosin korkeammilla koroilla ja esimerkiksi tuoreimmassa IPCC:n 1.5 asteen raportissa käytetyt skenaariot ilmeisesti olettivat 5% koron. Aikaisemmissa raporteissa korko on malleissa heilunut 5% ja 10% välillä samalla, kun keskustelu näihin valintoihin liittyvistä eettisistä ongelmista on jätetty muille tutkijoille. Koron valinta ei tietenkään vaikuta ainoastaan ilmastopolitiikkaan vaan sillä on vaikutusta kaikissa asioissa missä pyritään tekemään kustannus-hyötyanalyysejä. Korkeaksi valittu korko on esimerkiksi Suomessa ohjannut nuorempien metsien hakkuita ilmeisin ekologisin ja ilmastohaitoin.

Miksi kukaan valitsi korkean koron etenkin mikäli tämä ei liity heidän rahan hintaansa? Miten eettisesti oikeuttaa ainoastaan omaan lähitulevaisuuteen ulottuva horisontti? Tämän voi tehdä esimerkiksi olettamalla, että tulevaisuuden ihmiset ovat paljon meitä rikkaampia. Meidän ei tarvitse tarkemmin pohtia heitä, koska meitä rikkaampina he voivat pitää huolen itsestään. “Hyvinvoinnin” arvataan lisääntyvän enemmän investoimalla muihin asioihin kuin ilmastonmuutoksen torjuntaan, koska oletamme suuremmat tuotot vaikkapa rahoitusmarkkinoilla. Osakkeiden ripeä kurssinousu  voi kompensoida ilmastonmuutoksen aiheuttamat vahingot.

Tämä kuitenkin pitää sisällään oletuksia sekä talouskasvusta, että esimerkiksi ilmastonmuutokseen liittyvien riskien pienuudesta. Näihin oletuksiin ei sisälly katastrofaalisen riskin mahdollisuutta vaan ilmastonmuutos nähdään asiana, joka voidaan korjata marginaalisilla säädöillä, joilla ei ole olennaista vaikutusta esimerkiksi talouskasvuun, joka voidaan ekstrapoloida viimeisten sukupolvien ajalta vuosisadan loppuun. (Usein investointipäätöksiä tekevä ei myöskään oleta itse olevansa ilmastonmuutoksen kustannusten maksaja. Hänet voisi ehkä saada maksajaksi ulkoishaittojen hinnoittelulla, mutta tämä edellyttäisi haittojen hinnoittelua hyvin alhaisella diskonttokorolla ja katastrofin mahdollisuuden lisäämistä hintoihin. Tämä tarkoittaisi kuitenkin niin korkeaa päästöjen hintaa, että moni tuoreista investoinneista ja nykyisistä liiketoimintamalleista olisi kannattamattomia ja tämä herättäisi vastustusta.)

Nämä kaikki ovat rohkeita oletuksia, eivät “tieteen tuloksia” ja on valitettavaa huomata millaisella varmuudella tällaisiin oletuksiin perustuvia tuloksia julkisuudessa usein esitellään. Tutkimus ei tällaista varmuutta tue.  Kun lukee vaikkapa William Nordhausin dokumentaatiota hänen DICE mallistaan on ilmeistä, että vahinkojen arvioinnissa on valtavia epävarmuuksia:

However, current studies generally omit several important factors (the economic
value of losses from biodiversity, ocean acidification, and political reactions),
extreme events (sea-level rise, changes in ocean circulation, and accelerated climate
change), impacts that are inherently difficult to model (catastrophic events and very
long term warming), and uncertainty (of virtually all components from economic
growth to damages): William Nordhaus (2013)

Kun nämä suunnattomat asiat, joille ylipäätään voi olla mahdotonta antaa järkevää rahallista hintaa, on sivuutettu arvioidaan vahinkoja malleissa kuitenkin funktiolla, jossa esimerkiksi katastrofaalinen 10 asteen lämpeneminen (maatalous olisi romahtanut paljon ennen tuota) tarkoittaisi kohtuullista vain noin 25% pudotusta bruttokansantuotteessa. Ekstrapolointia pienillä muutoksilla arvioiduista datapisteistä ei tällaisessa tapauksessa yksinkertaisesti voi rehellisesti tehdä, mutta silti näin tapahtuu.

Diskonttokorosta käyty akateeminen keskustelu on ollut vilkasta ja moni on sitä mieltä, että erityisesti sukupolvien yli ulottuvissa päätöksissä käytetyn koron tulisi olla alhainen.  Äskettäin edesmennyt tunnettu taloustieteilijä Martin Weitzman on myös varoittanut, että kustannus-hyötyanalyyseissä ilmastonmuutoksesta, diskonttauksen sijaan katastrofien rooli voi olla dominoiva tekijä. On siis mahdollista, että hyödyn maksimointiin perustuvat kustannus-hyötyanalyysit ovat ylipäätään väärä viitekehys ongelman käsittelylle.

Ehkä järkevämpi lähtökohta olisi tasapainon hakeminen kahden katastrofin väliltä — toisaalta katastrofi johon ilmastonmuutos meitä ajaa ja toisaalta katastrofi mitä äkillinen fossiilisten polttoaineiden polton lopettaminen aiheuttaisi ihmiskunnalle, jonka metabolismi kuitenkin nojaa tällä hetkellä niihin. Mitä pidemmälle odotamme sen jyrkemmäksi tulee se shokki mikä näiden katastrofien välisen jännitteen lopulta laukaisee. Tällaisessa tilanteessa oletukset lineaarisuudesta ja pienten säätöjen pelastavasta vaikutuksesta voivat kuitenkin olla suurella todennäköisyydellä vääriä. Emme voi minkäänlaisella luotettavuudella ekstrapoloida menneestä tällaiseen tulevaisuuteen emmekä ennustaa mikä polku näiden katastrofien välissä olisi “optimaalinen”. Toimiin tulee ryhtyä tästä epävarmuudesta huolimatta eikä kuvitella, että ylimääräinen mallintaminen tai väittely “damage”-funktiosta, tulisi muuttamaan mitään olennaista. Sen sijaan, että lähtisin nyt pohtimaan tätä sen tarkemmin, haluan tehdä muutamia yksinkertaisempia huomioita mallien riippuvuudesta oletetusta korosta. Tästä on tärkeää keskustalla vaikka joku pitäisikin mallien logiikkaa muuten vakuuttavana.

Millainen vaikutus koron valinnalla sitten on?

Kun arvioidaan esimerkiksi ilmastotoimien vaatimaa hiilen hintaa, tämä riippuu hyvin herkästi oletetusta korosta. Kun korko on alhainen, arvioidaan fossilisten haitat korkeiksi. Kun korko on korkea, vahingot tapahtuvat niin kaukana tulevaisuudessa, että olemme diskontanneet ne olemattomiin (paitsi, jos vahingot ovatkin katastrofaalisia) ja fossiilisten haitat ovat pieniä. Jos joku sanoo, etä riittävää ilmastopolitiikkaa ajetaan melko alhaisella hiiliverolla tms., hän luultavasti nojaa laskuihin joissa käytetty korko on korkea ja joissa ilmastonmuutoksen haitat tulevaisuudessa ovat suhteellisen pieniä eivätkä missään nimessä eksistentiaalinen uhka. Valittu korko implisiittisesti pönkittää valittua konservatiivista lähtökohtaa missä politiikan tehtävänä on tehdä hienosäätöä nykyisten rakenteiden reunoilla. Suosittelen lämpimästi Carbonbrief:in kirjoitusta missä tätä  teemaa käsitellään laajemmin. Kun fossiilisten polttoaineiden vahinkojen kustannuksia arvioidaan, tulokset ovat mitä sattuu riippuen siitä keneltä kysyy. Ohesessa on kuva melko tuoreesta Ricke et al. paperista mistä näkee hiukan sitä kuinka arvioiden hajonta on niin valtavaa, että minkään selkeän politiikkasuosituksen vetäminen niistä on liki mahdotonta.

Kuva 2: Arvioita globaalista hiilen sosiaalisesta hinnasta (Global social cost of carbon). Ihan mitä sattuu.

Käytetty korko vaikuttaa myös keskeisesti laskettuun energian hintaan tai siihen arvioidaanko joku investointi kannattavaksi eli onko sen “nettonykyarvo” positiivinen. Palaan näihin yksityiskohtiin myöhemmin, mutta tässä riittää todeta, että energian hintaa laskettaessa yksinkertaisesti laskemme kaikki investoinnin diskontatut kustannukset elinkaaren ajalta ja suhteutamme sen tuotettuun energian määrään. Nettonykyarvoa laskettaessa kustannuksia verrataan kaikkiin diskontattuihin hyötyihin (esimerkiksi sähkön myyntitulot). Jos hyödyt ovat suurempia kuin kulut (haitat), investointi on kannattava. Esitän seuraavassa esimerkin (Kuvat 2 ja 3) tuulivoiman hinnalle sekä  tuulivoimainvestoinnin kannattavuudelle erilaisilla koroilla. (Olen laskuissa olettanut tietyn vaihteluvälin relevanteille parametreille ja ottanut otoksia satunnaisesti tämän vaihteluvälin puitteissa. Jakauma indikoi tulosten epävarmuuksien suuruusluokkaa. Käyttämäni jupyter-notebookit löytyvät tämän linkin takaa.)

Kuva 2: tuulivoiman nettonykyarvo suhteessa pääomakustannuksiin eri koroilla. Korkealla korolla investointi ei kannata.  (Oletin 50 $/MWh nurkilla olevan markkina-arvon sähkölle.)

Kuva 3: Melkein sama kuin edellä. Tuulivoiman hinta eri korkoilla. Huomaa myös kuinka koron alentaminen kaventaa jakaumaa eli pienentää projektin epävarmuuksiin liittyviä riskejä.

Kuten on ilmeistä koron merkitys on keskeinen. Sen alentaminen voi muuttaa korkealla korolla kannattamattomalta näyttävän investoinnin kannattavaksi. Hyötyjen realisoiminen tosin edellyttää pitkää aikahorisonttia. Koron alentaminen myös pienentää projektin epävarmuuksiin liittyviä riskejä, koska projektin sössiminen tänään voidaan kompensoida siitä pidemmällä ajalla saatavilla hyödyillä.

Kuinka tämä korko sitten tulisi valita? Joku voisi ajatella, että koron tulisi olla “markkinakorko”, mutta tyypillisesti laskuissa käytetyllä korolla on vain vähän tekemistä  sen kanssa millä hinnalla pääomia voi lainata. Hyvin usein vaikuttaa siltä, että käytetyn koron keskeisin peruste on tottumus. “Tällaista korkoa meillä nyt on aina käytetty.” Kukaan ei saa potkuja ostaessaan Windows Office-paketin organisaatioon ja kaikki ovat hiljaa, kun käytät samaa korkoa kuin aina ennenkin. Joskus korkoa ei edes valita johdonmukaisesti vaan se valitaan sen mukaan mikä vastaus halutaan saada eli se on työkalu ylimääräisen sekaannuksen aikaansaamiseksi.

Köyhille joilla pääomia on vähän, korkeampi korko voi olla perusteltu. Koska heidän hyvinvointiaan parantavia sijoituskohteita on pilvin pimein, voi olla perusteltua käyttää korkeampaa korkoa ja näin suosia suhteellisen alhaisen pääomakustannuksen ratkaisuja. Samalla rahalla pääsee tällöin pidemmälle nopeasti. Yritys voi käyttää korkeaa korkoa siksi, että lähihistoriassa he ovat saaneet vastaavia tuottoja jostain muualta, mutta tämä ei tietenkään kerro mitään siitä mitä tulevaisuuden tuotot ovat tai, että onko valinta ilmastopolitiikan kannalta hyödyllinen. Miksi esimerkiksi olemassa olevan infrastruktuurin ylläpidosta saadut tuotot kertoisivat jotain siitä mitä vaaditaan järjestelmän perinpohjaiseen vaihtamiseen? Kotitaloudet voivat käyttää hyvin korkeaa diskonttokorkoa. Tässä esimerkiksi arvioita Tanskasta missä korot saattoivat olla 30% nurkilla niin, että rikkaiden käyttämä korko oli  jonkin verran alhaisempi kuin muilla. Eläkeläisten käyttämä korko taas oli erityisen korkea mikä ei lienee yllättävää ottaen lähestyvän kuoleman huomioon. (Tämä selittää myös paljon vaikkapa taloyhtiöiden sisäisestä dynamiikasta suurista remonteista päätettäessä.)

Valtio on taho, jonka on halutessaan helpointa omaksua pitkä aikahorisontti ja sen implikoima alhainen korko. Valtio, joka saa markkinoilta ilmaista rahaa, voisi halutessaan käyttää hyvinkin alhaista diskonttokorkoa valintojaan tehdessään ilman edes sen suurempaa eettistä pohdiskelua vastuista tuleville sukupolville. Se, että näin ei tehdä, on poliittinen valinta. Esimerkiksi sosiaali- ja terveysministeriö on säätänyt, että terveydenhuollon toimenpiteitä verrataan toisiinsa käyttäen 3% korkoa. Samoin arvion tekijä velvoitetaan esittämään tulokset myös ilman diskonttausta (eli nollan prosentin korolla).

Keskustelu näistä valinnoista on kuitenkin loistanut poissaolollaan ehkä siksi, koska se nopeasti nostaisi pinnalle hankalia kysymyksiä monista nykyisistä rakenteista. Valitessaan alhaisen koron ja tullessaan tämän valinnan kanssa esimerkiksi energiamarkkinoille, valtio päätyisi tekemään omasta perspektiivistään vahvasti kannattavia investointeja ja ajaisi näillä nykyiset lyhytnäköiset markkinatoimijat marginaaliin.

Nykyisten rakenteiden puolustajille tämä toki näyttäytyisi epäreiluna ja he potkisivat kiivaasti tällaista kehityssuuntaa vastaan. Toisaalta onko korkeaa korkoa käyttävillä toimijoilla ylipäätään paljoakaan annettavana sellaisessa ilmastopolitiikassa missä aikahorisontti ulottuisi aidosti sukupolvien ylitse? Tuovatko he muuta kuin hiekkaa ilmastopolitiikan lattialle? Heidät saadaan investoimaan vain maksamalla ylimääräisiä tukiaisia, jotka kompensoivat heidän valitsemansa koron aiheuttamat kustannukset. Siitä miksi tällaisia tukiaisia pitäisi maksaa ja kuka niistä hyötyy pitäisi keskustella enemmän. Ei voida vain olettaa, että tämänkaltainen resurssien käyttö on itsestään selvästi hyvä asia.

Millaisiin investointeihin valittu korko sitten ohjaa? Huomasimme jo, että koron alentaminen alentaa esimerkiksi tuulivoiman hintaa, mutta toki se tekee niin myös vaikkapa hiilivoimalle. Vertaan seuraavassa sitä kuinka hiilivoimalalle tehty elinajan pidennys suhtaituisi tuulivoimalan hintaan. Parametrit ovat toki epävarmoja, koska investointeja voi olla hyvin erilaisia, mutta peruspointti ei tästä muutu. Olemassa olevan infrastuktuurin ylläpito vaatii yleensä pääomia vähemmän kuin uuden rakentaminen ja korkea korko suosii alhaisten pääomakustannusten vaihtoehtoja. Kun korko on korkea 10%, näyttäytyy hiilivoimalan elinajan pidennys helposti tuulivoimaa viisaammalta valinnalta.

Kuva 4: Hiilivoimalan elinajan pidennys verrattuna tuulivoimaan 10% korolla.

Jos sen sijaan käytämme alhaisempaa korkoa, tilanne muuttuu täysin. Nyt tuulivoima näyttäytyy halpana vaihtoehtona ja hiilivoimalan jatkoaika hyvin kyseenalaiselta investoinnilta. Energiakeskusteluissa usein jäädään inttämään siitä mitä energianlähdettä kannattaa/vastustaa. Tämä on kuitenkin usein toissijaista. Mitä merkitystä on “kannatuksella”, jos ei ole valmis kannattamaan sellaista aikahorisonttia millä investointi olisi kannattava. Mikäli ehdoin  tahdoin valitsee sellaiset rakenteet mitkä suosivat fossiilisia ja niihin liittyvän infrastruktuurin ylläpitämistä “kannatus” jää ajatuksen ja rukoilun asteelle.

Kuva 5: Hiilivoimalan elinajan pidennys verrattuna tuulivoimaan 1% korolla.

Tämän havainnon implikaatiot ovat tietenkin ilmastopolitiikalle hyvin suuria. Ilmastopolitiikan rakentaminen sellaisten toimijoiden varaan, jotka vaativat korkean koron mukanaan tuomia suuria tuottoja, on kallista ja edellyttää jatkuvaa tukiaisvirtaa muutoksen ajamiseksi. Tämä tuskin muuttuu tulevaisuudessa, koska pääomakustannukset dominoivat vähähiilisten vaihtoehtojen kustannusrakennetta. Korkean koron käyttö implikoi nykyisen infrastruktuurin reunoilla näpertelemistä sekä inkrementaalisia muutoksia, kun taas tarvitsisimme nopeaa koko energiajärjestelmän dekarbonisaatiota.

 

Ilmastonmuutokseen mukautuminen: politiikka,Vihreät ja Viite

Tämä on hiukan henkilökohtaisempi kirjoitus poliittisista näkemyksistäni ja siitä miten ne ovat kehittyneet. Osin tämä on vähän sekavaa ajatuksen virtaa, mutta elämä on. Sori siitä.

En usko, että ilmaston lämpenemistä kyetään pysäyttämään kahteen asteeseen saati sitten Pariisin sopimuksen 1.5 asteeseen. Tämä on ollut selvää jo pitkään ja on yksi tärkeä syy miksi olen hiukan aktivoitunut politiikassa. Skenaariot, joissa vastuullisissa rajoissa pysytään, ovat suurelta osin aivokuolleita Excel-harjoituksia, joissa reaalimaailmassa havaitut rajoitteet lakaistaan maton alle. Ajatuksena skenaariotehtailussa ilmeisesti on, että älytön skenaario motivoi jotain poliitikkoa jossain toimiin ja jos tuuri käy, nämä toimet voisivat olla jopa hyödyllisiä. Sitten ihme tapahtuu ja ongelma ratkeaa…jotenkin. Toisilla skenaariot ovat osa opportunistista markkinointia. Kun ihmisillä on huoli ilmastosta, voidaan tämän huolen siivellä tehdä rahaa myymällä tuotteita tai konsulttipalveluja. Väliäkö sillä, että varsinaiseen ongelmaan ei puututa missään olennaisessa mielessä, kunhan ihmisillä on usko siihen, että puututaan. Älä kiinnitä huomiotasi siihen, että myymme sinulle maakaasua tai naudanlihaa tai sähköllä toimivan urheiluauton tai… Katso sen sijaan esitteemme kuvaa tuulivoimaloista, aurinkopaneeleista ja onnellisista lehmistä niityllä!

Me voisimme vähentää merkittävästi päästöjä ilman suuria vaikutuksia elintasoomme, mutta emme sitä tee. Moni ympäristökuormitusta pienentävä muutos (yksityisautoilun vähentäminen, kaupunkirakenteen tiivistäminen, kimppakyydit, pienemmät autot, kasvisruoka) säästäisi resursseja, mutta emme silti niitä tee kuin parhaimmillaankin etanan vauhdilla. Suuri osa ihmisistä elää elämänsä niiden oletusten ja tottumusten vallassa mitkä lapsena oppi eikä ole niitä valmis herkästi muuttamaan. Sähkön– ja lämmöntuotanto voitaisiin suurelta osin dekarbonisoida monin paikoin rahaa säästäen (lue esim tämä ja tämä). Olemme höpöttäneet vuosikymmeniä, mutta tehneet silti hyvin vähän. Suurelta osin sekin vähä mitä on tehty perustuu bioenergian ilmastovaikutusten sivuuttamiseen, koska tämä jaettu valhe on ollut poliittisesti vaivaton.

Voisimme vähentää eläintuotteiden kulutusta rajusti, mutta emme sitä tee. Emme viitsi. Mieluummin pihvi suussa kerromme tekevämme parhaillaan ekoteon tai kenties haaveilemme tulevaisuuden “keinolihasta”, joka ratkaisee pulman sen sijaan, että ottaisimme pakastealtaasta kasvispihvin. Mitään varsinaisia toimia keinolihan edistämiseksi emme oikeastaan tee, mutta “thoughts and prayers!” Mitään ei oikeastaan tarvitse tehdä, koska markkinatalouden innovaatio pelastaa ihan minä hetkenä hyvänsä vaikka painettaisiin kaasua rotkon reunan yli. Lentämistä voisimme vähentää rajusti, mutta oikeasti… fuck it…on helpompaa haaveilla sähkölentokoneesta, joka pelastaa meidät muutostarpeelta. Tärkeintä on toivo! Toivo siitä, että uusia teknologisia unelmia syntyy luomaan meille hyvää mieltä teoistamme, joita meidän ei oikeastaan pitäisi tehdä.

Köyhien maiden vaurastuminen on tarpeellista jo pelkästään sen takia, että se parantaa heidän mahdollisuuksiaan mukautua lämpenevään maailmaan. Tämä prosessi on kaikkialla tarkoittanut päästöjen kasvua, mutta sen sijaan, että rakentaisimme politiikkaa tämän haasteen mittakaavan ymmärtäen, lässytämme köyhille maille siitä kuinka heidän taloutensa saa kasvaa vain aurinko- ja tuulivoiman avulla. Itse asiassa tämä olisi kaikkein tehokkain tapa vaurastua!…olkoonkin, että väitettä tukevaa esimerkkiä ei maailmanhistoriasta löydy ja emme itse missään nimessä tee kuten puhumme. Sysäämme köyhimpien harteille vastuun kehittää täysin erilaiset talouskasvun rakenteet ja moottorit kuin mitä muu ihmiskunta on käyttänyt samalla, kun ilmastonmuutoksen riskit lähestyvät heitä kuin nopeasti tunnelissa vastaantuleva pikajuna. Sitten jeesustelemme tai etsimme salaliittoja, kun köyhät maat tekevät toisin kuin toivomme.

Meidän on kyettävä vastaamaan valtavaan infrastruktuurihaasteeseen missä suurta osaa päästöistä ei luultavasti voida eliminoida kannattavasti nykyisten markkinarakenteiden puitteissa.  Suurelta osin emme edes tunne vaadittuja teknologioita tai niiden hintoja järkevällä tarkkuudella. Osasta meillä voi olla epämääräisiä powerpoint-kalvoja tai excel-taulukoita, mutta ei ratkaisuja joita voitaisiin alkaa saman tien rakentamaan…etenkään nykyisessä viitekehyksessä. Vaaditun muutoksen mittakaava ei sovi hyvin yhteen perinteisen “pieni ja hajautettu on kaunista”, “pitää vapauttaa ihmiset suurten energiayhtiöiden vallasta” eetokseen. Tämä eetos on helpompaa liittää startup-pöhinään ja luottamukseen siitä, että Piilaakso ratkaisee ongelmat, koska matkapuhelin…katsokaa nyt…matkapuhelin!

Haasteen mittakaava tarkoittaa huutavaa tarvetta nykyisten rakenteiden kyseenalaistamiseen ja valtion roolin vahvistamiseen. Sen sijaan, että ryhtyisimme töihin, juhlimme jonkun suuryrityksen ties kuinka monennetta inspiroivaa kestävän kehityksen suunnitelmaa. Tarve monien nykyrakenteiden muuttamiseen on minusta itsestään selvää, mutta silti näen monen ilmastoaktivistin ajavan tukiaisia esimerkiksi rikkaiden tai ylemmän keskiluokan aurinkopaneeleille tai sähköautoille. Kestävää tulevaisuutta rakennetaan sen varaan, että varakkaille annetaan mahdollisuus maksaa vähemmän veroja, jos vain ostavat sopivaa teknologiaa. Ilmastotoimia edistetään osin yhteisvastuun ja hyvinvointivaltion kustannuksella vaikka valtio voisi, jos niin halutaan, rakentaa samoja teknologioita halvemmalla nostamalla vaikkapa rikkaamman väestönosan veroja.

Tulemme siis ajautumaan merkittävästi lämpimämpään maailmaan. Kun ihmiskunta ajautuu vaaralliselle vyöhykkeelle, on sielläkin kyettävä elämään ihmisiksi. Vaikka teknologia on tärkeä osa mukautumista, siinä ympäristössä tärkeintä on sosiaalinen yhteenkuuluvuus ja globaali yhteisvastuu. Yhteisöjen sinnikkyys ja joustavuus (resilience) muutosten edessä voi merkittävästi vaikuttaa siihen miten vakavia lämpenemisen seuraukset ovat. Lämpötilan noustessa keskeisimmäksi kysymykseksi nousee ihmiskunnan reaktio siihen ei niinkään riitely teknologioista. Teknologiat ovat edelleen tärkeitä, koska ongelman lopullinen ratkaiseminen niitä edellyttää, mutta prioriteettina ilmastonmuutokseen mukautumisen merkitys korostuu.

Monomaaninen fokus lämpötilarajoihin on tukahduttanut keskustelua vaaditusta adaptaatiosta. Lämpötilarajojen ylitys esitetään maailmanloppuna ja jos aiheutettu vahinko on “ääretön” niin miksi keskustella erilaisista tavoista mukautua? Se on ajanhukkaa, kun pitäisi puhua mitigaatiosta. Tämä on haitallista. Ihmisten reaktio voi olla ongelmia pienentävä tai niitä pahentava. Onko sinun tapasi reagoida positiivinen takaisinkytkentä, joka kasvattaa inhimillistä vahinkoa entisestään vai negatiivinen, joka sitä pienentää? Oletko kuin lämpenemistä vahvistava vesihöyry hiilidioksidin rinnalla? Onko sillä, että kannatat ydinvoimaa mitään väliä, jos muuten olet kuin Tshernobylin voimalan polttoainesauvan grafiittikärki? Muut toimintatapasi ja ideologiasi aiheuttavat enemmän vahinkoa kuin sattumalta järkevä kanta yhdessä asiassa tuottaa hyötyä. Jos maat käpertyvät sisäänpäin ksenofobiseen kyräilyyn, ei pientäkään toivoa globaalista reaktiosta ilmastonmuutoksen torjumiseksi ole. Sen sijaan meidän tulisi kyetä laajentamaan horisonttejamme ja tähdätä esimerkiksi maailmaan missä on globaali perustulo. Maailma, joka tähän kykenee, kykenee myös varmemmin koherentteihin toimiin lämpenemisen pysäyttämiseksi kuten myös muihin hyvinvointia parantaviin hankkeisiin.

Ilmastonmuutokseen mukautuminen ei myöskään voi pysyä selvästi rajatussa lokerossa, koska monin paikoin ongelmia varmasti ilmestyy, joita ei ole helppoa eikä edes tarkoituksenmukaista asettaa ilmastonmuutoskeskustelun viitekehykseen. Mukautuminen on osa laajempaa poliittista muutosprosessia missä yhteisöjen on jo ennalta kyettävä muuttumaan sellaisiksi, että kykenevät ongelmien ilmaantuessa reagoimaan rakentavalla tavalla. Jos tapanasi on potkia alaspäin ja olet valmis sivuuttamaan vaikkapa seksuaalivähemmistöjen, rodullistettujen tai naisten oikeudet nykyisen turvallisuuden ja yltäkylläisyyden keskellä, tuskin sinulla on paljoa annettavaa maailmassa missä ilmastoriskejä tulisi jakaa ja missä lämpenevän maailman aiheuttamien ongelmien paineita tulisi kyetä hallitusti purkamaan. Identiteettimme ahtaiden roolimallien maailmassa esimerkiksi miehenä voi hyvinkin olla osa ongelmaa.

Mukautumisen haastetta ei voi rajata joihinkin kapeisiin teemoihin vaan se pureutuu poliittisen kulttuurin juurin — tapaan lähestyä ongelmia, tapaan keskustella niistä, tapaan osallistaa ihmisiä, moraalisten horisonttien laajuuteen, käsitykseen yksilön ja yhteisön vastuista. Kaikissa näissä lähestymistapamme voi tehdä muutokseen mukautumisen helpommaksi tai se voi tehdä ongelmista entistäkin suurempia. Näiden asioiden tulee olla osa keskustelua ja tähän asti usein piilossa pidetyt arvovalinnat on tuotava esiin kriittiseen tarkasteluun. Osa on valmis heittämään muut yli laidan omaa etuoikeutettua asemaansa puolustaakseen ja muiden on pidettävä huolta siitä, ettei näin pääse tapahtumaan.

Suomen politiikassa Vihreiden visio sosiaalisista ja globaaleista kysymyksistä on ollut johdonmukaisimmin sellainen, että sen edistyminen tekee myös ilmastonmuutokseen sopeutumisen helpommaksi (…ja muussakin tapauksessa se tekee maailmaa paremmaksi). Se korostaa ihmisoikeuksia, yhdenvertaisuutta, yhteisvastuuta, globaalia vastuuta ja on vahvasti EU myönteinen. Se asettuu selkeästi tympeää nationalismia ja siellä täällä nousevaa fasismia vastaan. Visio ei myöskään perustu dystooppiseen nollasumma-ajatteluun missä ihmiset ovat lähtökohtaisesti toisilleen pahoja ja ainut toivomme on olla pahoja muille ennen kuin he ehtivät olla pahoja meille. Ihmisten tavoitteena tulee olla kasvaa paremmiksi eikä kutistua pienemmiksi. Tulevaisuudessa meidän tulee olla vähemmän kusipäisiä kuin tänään ja se vaatii, ei ainoastaan itsereflektiota ja kehitystä, vaan myös yhteiskunnan normien muuttamista parempaan suuntaan.

Itselleni kyse oli pitkään joko aktivoitumisesta Vihreissä tai passiivisempi kommentointi ulkopuolelta. Itselleni ilmastonmuutos- ympäristökysymykset ovat aina olleet tärkeitä. Vihreissä on esiintynyt näistä teemoista ajan patinoimia tieteen heikosti tukemia ennakkoasenteita esimerkiksi bioenergian erinomaisuudesta tai ydinvoiman ja geenimuuntelun kamaluudesta. Mikäli ilmastonmuutos ja ympäristö ovat aidosti keskeisiä teemoja, tällaisen sekoilun pitää loppua. Tämän vuoksi suhteeni Vihreisiin oli pitkään ambivalentti. Jaoin liberaalin sosiaalisen maailmankatsomuksen monien vihreiden kanssa (“syväekologinen fasistisiipihän” on aikoja sitten siirtynyt pettyneenä muualle) ja koin, että Vihreillä oli aitoa pyrkimystä luomaan kunnianhimoisia pidemmän tähtäimen positiivisia visioita. Jaoin myös näkemykset kaupunkien kehittämisestä, sosiaaliturvan kehittämisestä, liikenteestä ja tarpeesta muuttaa elintapoja esimerkiksi ruokavalion suhteen. Toisaalta ihmettelin, että mikäli puolue on itselleni keskeisissä ilmastoasioissa lukkiutunut asemiin, jotka eivät kykene vastaamaan tämän vuosisadan haasteisiin, onko parempi vain tukea ympäristöstä kiinnostuneita fiksuja tyyppejä missä heitä nyt milloinkin sattuu olemaan?

Tieteellisen maailmankatsomuksen läpeensä kyllästämänä ihmisenä minun on aina ollut vaikeaa hyväksyä uskomuspohjaista politiikkaa etenkin silloin, kun relevanttia hyvää tutkittua tietoa on runsaasti käytössä. Mikäli et viitsi perehtyä asiaan, ei se asia voi olla sinulle kovin tärkeä. Retoriikka ei voi tätä muuttaa. Se, että pyrkii perustamaan politiikkansa parhaaseen käytettävissä olevaan tietoon (sen epävarmuudet ymmärtäen), on episteminen hyve. Koska kyseessä on keskeinen arvo, en voi nähdä siitä joustamista osana poliittista kaupankäyntiä. Huuhaa ei ole vain asiallisesti vaan myös moraalisesti väärin.

Tieteen ja teknologian vihreistä, Viitteestä, löysin itselleni sen kombinaation ihmismyönteisiä ihmisoikeuksia ja yhdenvertaisuutta korostavia arvoja sekä tiedemyönteisyyttä mitä kaipasin. Samaan aikaan Vihreiden kriittisyys puunpolttoa kohtaan on kasvanut ja ydinvoimakanta on lieventynyt ilmastonmuutoksen torjumisen tullessa ykkösprioriteetiksi. Puolue ei näyttäydy dogmaattisena monoliittinä vaan kykenevänä muuttumaan keskeisissä kysymyksissä. Koska omassa ajattelussani sosiaalisten kysymysten tärkeys on samaan aikaan kasvanut, päätös tulla mukaan oli helppo.

Vihreiden sisällä Viite on rohkeasti vetänyt välillä muusta puolueesta jonkin verran poikkeavaa linjaa ja lähtenyt omalta osaltaan rakentamaan yhteiseltä arvopohjalta Vihreistä sellaista puoluetta, joka kykenee tehokkaasti vastaamaan esimerkiksi ilmastonmuutoksen mukanaan tuomiin haasteisiin vailla menneisyyden painolastia. Se on luonteva kanava tulla Vihreisiin mukaan ilman tarvetta itsesensuuriin vaikkapa ydinvoimasta tai GMO:sta. Se antaa mahdollisuuden edistää niitä arvoja mitkä vihreät jakavat ilman, että kokee sosiaalista painetta pysyä ”kaapissa” niissä asioissa, jotka ovat puolueen sisällä hiukan ristiriitaisempia. Siksi Viite!

Pikkuriikkinen kestävä eläintuotanto

Media antoi runsaasti palstatilaa “ilmastoskeptiselle” luomulihan tuottajalle. Tutkijoiden kunnianhimo vääristää tutkimusta, internet luo maallikkotiedemiehiä, jotka käyttävät järkiargumentteja yada, yada, yada …minkäänlaista reflektiota en löydä siitä, että kenties psykologialla voisi olla jotain roolia ennen kaikkea siinä, että lihantuottaja ei näe omassa toiminnassaan muuta kuin hyvää. Koska tähän “lihantuotanto on hyvää, jos se on luomua”-argumentiin törmää toistuvasti ja koska tätä jatkuvasti käytetään viherpesemään suuri eläintuotteiden kulutus, luonnostelen nyt nopeasti arvion maankäyttövaikutuksista mitkä lähes poikkeuksetta näissä ulostuloissa sivuutetaan. (Toiset myös suuttuvat, jos ne nostetaan pöydälle. Pitäisi olla jotenkin holistisempi ja ymmärtää hienovaraisia nyansseja jne.)

Eli Sakari Peltolalla on ilmeisesti tila, jossa on noin 30 hehtaaria peltoa ja 25 hehtaaria laitumia. Teuraseläimiä on noin 30. Jos eläin tapetaan esimerkiksi 3 vuoden iässä, teurastettavia eläimiä olisi noin 10 vuodessa. Jos yhdestä eläimestä saa lihaa esimerkiksi noin 200 kg, tuo voisi tarkoittaa noin 2000 kg lihaa vuodessa. Tämä tarkoittaa noin 3 miljoonaa kilokaloria energiaa ja 1000 kiloa proteiinia. Yhdeltä hehtaarilta siis noin 52000 kilokaloria ja 18 kg proteiinia vuodessa. Tämä on selvästi hyvin summittainen arvio, mutta yksityiskohtien viilaus lisäämällä esimerkiksi maidon tuotantoa mukaan ei muuta mitään olennaista.

Jos eläintuotannon sijaan Peltola viljelisi vehnää, yhdeltä hehtaarilta voisi saada noin 4000 kg vehnää. Tämä tarkoittaa noin 15 miljoonaa kilokaloria ja 460 kiloa proteiinia. Energiaa siis saataisiin noin 300 kertaa enemmän kuin Peltolan tilalta nyt ja proteiiniakin noin 26 kertaa enemmän. (Aminohappokoostumus ei ole vehnän proteiinista aivan oikea eli sitä pitää täydentää, mutta tuossakin on kyse pyöristysvirheestä.)

Lihan ympärillä pyörivä ruokavalio kestävän lihantuotannon kyydissä.

Tässä kohdin kuoro alkaa varmasti laulamaan, että kaikki maa ei sovellu viljan viljelyyn, mutta miksi ihmeessä kaikki maa pitäisi valjastaa ihmisten ravinnon tuottamiseen? Voimme aivan hyvin ruokita itsemme ja samalla pidättäytyä laajojen alojen sössimiseltä.

On perinnebiotooppeja joiden ylläpitämisessä eläintuotannolla ja laiduntamisella voi olla oma roolinsa, mutta keskeinen kysymys on kuinka paljon eläimiä tällöin olisi? Jos Suomessa on perinnemaisemia noin 40000 hehtaaria ja laitamme jokaiselle näistä hehtaareista naudan laiduntamaan, eläimiä olisi 40000. Nyt nautoja, sikoja ja kanoja on noin 1.4 miljoonaa eläinyksikköä (lehmä on noin yksi yksikkö) eli yli 30 kertaa enemmän kuin mitä perinnemaisemien ylläpito voisi suunnilleen vaatia. Kestävän eläintuotannon määrä on niin alhainen, että siihen nojaaminen muuttaa kaikkien ruokavalion hyvin lähelle vegaanin ruokavaliota. Sitä ei voi käyttää oikeuttamaan nykyisen kaltaista eläintuotteiden kulutusta.

Typpilannoitteet…toisaalta ja toisaalta

Ilmakehä on pullollaan typpeä, mutta nämä ovat muodostaneet typpimolekyylejä, jotka ovat kemiallisesti heikosti vuorovaikuttavia. Elämä kuitenkin tarvitsee typpeä ja sen ymmärtää katsomalla vaikka kuvia aminohappoista joissa yksinäinen typpiatomi “N” pyörii toistuvasti mukana (tai itse asiassa kahden vetyatomin kanssa…komponentti, jonka saa rikkomalla ammoniakista yhden vetysidoksen).

Typpeä, vetyä, happea ja hiiltä… (DNA:ssa myös esim. fosforia)

Prosessia missä ilmakehän typpimolekyylit muutetaan esimerkiksi ammoniakiksi jota kasvit voivat käyttää kutsutaan typen sidonnaksi. On bakteereja, jotka tähän temppuun kykenevät ja osa niistä elää symbioosissa esimerkiksi palkokasvien kanssa tarjoten niille ravinteita. Koko planeetan biosfääri (meret poislukien) kykenee sitomaan vuosittain suuruusluokaltaan noin 135 miljoonaa tonnia typpeä.

Ihmiset voivat myös sitoa typpeä ilmakehästä ja valmistaa tästä “teollisia” lannoitteita. Ihmiskunta sitoo näin typpeä tällä hetkellä n. 144 miljoonaa tonnia, mistä suurin osa käytetään lannoitteisiin. Määrä siis on aika lähellä sitä mitä muu luonto tekee yhteensä. Kemiallisesti ihmisten harjoittama prosessi vaatii sopivat olosuhteet kattiloissa ja vetyä, koska keskeinen vaadittava molekyyli on ammoniakki, jossa on yksi typpiatomi ja kolme vetyatomia. Olet ehkä kuullut, että lannoitteet valmistetaan “fossiilisista polttoaineista” ja voit ihmetellä mihin niitä tarvitaan, koska esimerkiksi hiili ei kemiallisissa kaavoissa esiinny?

Haber-Bosch prosessi ammoniakin tuotantoon

Fossiilista polttoainetta tarvitaan vedyn valmistukseen. Taloudellisesti halvin tapa vedyn valmistukseen on käyttää hiilivetyjä (lähinnä maakaasua) yhdessä veden ja kemian noituuksien kanssa. Veden happi päätyy tässä yhteen hiilivedyn hiilen kanssa muodostaen hiilidioksidia, joka siirtyy ilmakehään. Hiilivedyn ja veden vety taas muodostaa vetymolekyylejä, joista olimme kiinnostuneita. Vedyn hinta riippuu toki maakaasun hinnasta, mutta hinta saattaa olla esimerkiksi USA:ssa tällä hetkellä 2$/kg nurkilla.  Tämä kustannus on hyvin keskeinen tekijä, kun arvioidaan esimerkiksi ammoniakin tuotantokustannusta. Prosessissa vapautuu vähintään noin 14 kg hiilidioksidia yhtä vetykiloa kohden.

Mikäli hehtaarin pellolla kasvaa noin 10 tonnia kasveja vuodessa ja kasveista noin 1% on typpeä, on kasvien saatava noin 100 kg typpeä jostain. Jos levitämme 100kg teollista lannoitetta pellolle (osa toki päätyy muualle kuin mihin tarkoitettiin), tarvitsemme noin 21 kg vetyä hehtaaria kohden. Yllä olevalla arviolla tämä tarkoittaa noin 300 kg hiilidioksidipäästöjä per hehtaari typpilannoitteesta. Muut tuotantoprosessin vaiheet lisäävät päästöjä tuosta jonkin verran, mutta tuo on suurin yksittäinen tekijä. Jos pellolla tuotettiin 5 tonnia viljaa, jonka markkina-arvo on noin 850 €, voisi typen osuus olla noin 5% tuosta. Se ei siis ole valtavan keskeinen tekijä.

Toiset esittävät, että yllä oleva ei ole kestävää, koska lannoite oli “teollista” ja tarvitsimme fossiilisia polttoaineita. Kemiallisesti ammoniakki, joka tulee tehtaasta on samanlaista kuin ammoniakki, joka tulee bakteerista. Samoin prosessi ei lähtökohtaisesti tarvitse fossiilisia polttoaineita, koska vetyä voi toki tuottaa muutenkin esimerkiksi veden elektrolyysillä tai termokemiallisilla sykleillä korkeissa lämpötiloissa. Mikäli käytetty energia oli hiilivapaata ei vedyn tuotanto tällöin aiheuta hiilidoksidipäästöjä ja keskeisin komponentti typpilannoitteiden valmistuksen hiilijalanjäljestä on poistunut. Mission accomplished!

Elektrolyysillä tuotettu vety on kuitenkin merkittävästi kalliimpaa. Yksi vetykilo vaatii vähintään 35 kWh sähköä mikä tarkoittaa, että esim. 5 senttiä/kWh hinnalla pelkästään sähkölasku olisi suunnilleen yhtä suuri kuin fossiilisen vedyn lopputuotteen hinta. Kun tuohon päälle lasketaan vielä pääomakustannuksia yms. saamme lopputuloksen, että elektrolyysillä tuotettu vety on useita kertoja kalliimpaa ja hintaero kasvaa mikäli elektrolyysilaitteet eivät ole päällä 24/7.

Elektrolyysillä tuotetun vedyn hinta minimoituu mikäli laitokset voivat olla päällä koko ajan.

Kovin alhaisella päästömaksulla tuota tasapainoa ei korjata. Jotta elektrolyysi olisi kannattavaa, tulisi fossiilisen vedyn tuottajan joutua maksamaan monta sataa euroa per tupruteltu hiilidioksiditonni. Voi myös olla, että ainaisesta hypetyksestä huolimatta elektrolyysi ei tule koskaan olemaan alhaisemman kustannuksen vaihtoehto. Valitettavasti veden pilkkominen osiinsa on kuitenkin työläämpää kuin metaanin. Jos olisi pakko arvata kummalla tavalla tuotettu vety on halvempaa, olisi järkevämpää lotota fossiilisen vedyn puolesta. Toisaalta jos käytössä olisi merkittävästi maakaasua halvempaa energiaa tilanne voi muuttua.

Mainitsin jo aikaisemmin, että typpilannoitteen hinta saattaa olla noin 5% maanviljelijän lopputuotteen arvosta ja se taas on pieni osa siitä hinnasta mitä kuluttajina maksamme ruuasta kaupassa. Mikäli vain tekisimme päätöksen fossiilisen vedyn kieltämisestä, tuskin se mitään suurempia mullistuksia aiheuttaisi etenkin mikäli samalla emme vaadi vedyn tuotantoa tavoilla, jotka ovat erityisen kalliita.

Toisille tämän kaltainen tuumailu on jo merkki epäkestävän maailman ajamisesta. Ruokaa tulisi tuottaa “ei-teollisesti” ja kemian kaavoilla ja teollisuuden prosesseilla ja kannattavuudella ei tulisi olla tässä keskustelussa osaa. Meidän tulisi luottaa vain biologiseen typensidontaa. Mitä tämä voisi tarkoittaa? Jos kylvämme hehtaarille apilaa, se saattaa vuoden aikana sitoa ehkä sen noin 100 kg typpeä mitä viljely vaati. Huomattavaa kuitenkin on, että tällöin pelto tuottaisi ruokaa vain joka toinen vuosi eli saman kalorimäärän tuottaminen vaatisi pyöreästi kaksinkertaisen viljelyalan. Voimme myös tuoda pellolle ravinteita sen ulkopuolelta. Luomusäännöissä on tällä hetkellä porsaanreikä missä tavallista rehua syövän eläimen lanta voidaan laskea “luomulannoitteeksi”. Eli jossain on teollisesti lannoitettu rehupelto, lehmä syö rehun ja käyttää sen typestä vain osan ja lannan sisältämä “teollinen” typpi on muuttunut “kestäväksi”. Tämä on huono vitsi ja porsaanreikä pitäisi sulkea mahdollisimman pian.

Mutta jos käytämme viljelyyn hehtaarin sijasta kaksi niin, että toisella hehtaarilla viljellään  apilaa (tai muuta vastaavaa) ja toisella viljaa, voimme tuottaa saman ruokamäärän joka vuosi. Valitettavasti tuossa pitää laskea maankäytön päästövaikutukset mukaan. Suomessa hehtaarilla metsää on ilmeisesti hiiltä tyypillisesti ehkä reilut 100 tonnia. Tämä voi pyöreästi puolittua, kun metsä korvataan pellolla ja jos vuotanut hiili jaetaan esimerkiksi 50 vuoden ajalle tuo tarkoittaa noin tonnin hiilipäästöä per vuosi eli hiukan vajaa 4 tonnia hiilidioksidia per vuosi. 

Summittainen arvio eri typensidontamenetelmien hiilidioksidipäästöistä hehtaarilla peltoa.

Ylläolevan arvion yksityiskohtia voi toki viilata, mutta suuri kuva ei muutu. Maankäytön muutoksiin liittyvät kasvihuonekaasupäästöt ovat merkittävästi korkeampia kuin fossiilisilla tuotetun typpilannoitteen päästöt. Teollisen typpilannoitteen korvaaminen biologisella sidonnalla ei tällä hetkellä ole lähtökohtaisesti siirtymä kohti kestävämpään tuotantoa vaan siitä pois päin.

On pienempiä sektoreita millä tämä voi kuitenkin olla perusteltua. Esimerkiksi biodiversiteetin suojelu voi edellyttää niittyjen ennallistamista ja ylläpitämistä ja tässä vanhoilla viljelykäytänteillä voi olla järkevä rooli. Alhaisten tuotantomäärien vuoksi ne eivät kuitenkaan ole kestävä vaihtoehto ihmiskunnan ruokkimiseksi. Itse asiassa jo alussa mainittu huomio siitä, että teollinen typensidonta on samaa suuruusluokkaa kuin biologinen olisi riittänyt tämän huomion tekemiseksi. Jos teollisesta typensidonnasta luovutaan, ihmiskunnan pitäisi valjastaa loputkin planeetasta vatsansa täyttämiseksi.

Bioteknologia voisi tarjota kiinnostavan vaihtoehdon tähän. Kenties tutkijat kykenevät editoimaan joko kasvien tai bakteerien perimää niin, että biologinen typensidonta onnistuu myös viljakasveilla. Tämä voisi merkittävästi vähentää riippuvuutta “teollisista” lannoitteista. Valitettavasti tämä voi törmätä hyväksyttävyysongelmiin. Suuri osa “kestävistä” tuotteista on luotu ennen kaikkea vetoamaan kuluttajien mieltymyksiin niin, että tuote voidaan myydä korkeammalla hinnalla. Ei ole mitään syytä olettaa, että keskimääräisen kuluttajan preferenssit heijastelisivat sitä mikä on ympäristöongelmien minimoinnin kannalta viisainta. Lopputuloksena on esimerkiksi luomustandardit, joissa ei ainoastaan suhtauduta kielteisesti moniin olemassa oleviin työkaluihin vaan myös vaadittava teknologinen kehitys on de facto kielletty ja korvattu sanahelinällä. (Jos joku kehittää esimerkiksi typpeä sitovan vehnän ilman geenieditointia, voi osoittaa minun olleen väärässä.) Tarvitsemme elintarvikkeille ympäristömerkinnän mikä oikeasti keskittyy ympäristövaikutusten minimointiin ja eläinten hyvinvointiin.

 

Lisätty 10.6.2019:  Kirjoitus sai toisaalla osakseen kritiikkiä simplistisestä orgaanisen ja ei-orgaanisen typen esittämisestä samana. Lisäksi asetelma on liian mustavalkoinen. Tämä on totta.  Mikäli typpi siirretään maahan kuolleissa kasveissa tällä voi olla maanrakenteeseen, faunaan ja floraan myönteisiä vaikutuksia mitä nopeasti liukenevalla typpilannoitteella ei ole. Kirjoituksen pointti ei ole esittää, että biologinen typensidonta on paha asia tai, että kaikki lannoitus tulee tehdä teollisilla typpilannoitteilla. Pyrin lähinnä korostamaan sitä, että mikäli biologinen typensidonta tehdään tavalla mikä heikentää maankäytön tehokkuutta sen negatiivinen ilmastovaikutus on hyvin helposti paljon suurempi kuin teollisten typpilannoitteiden. Voi hyvin olla, että kombinaatio biologista typensidontaa täydennettynä teollisella lannoitteella on viisain vaihtoehto mikäli sillä saavutetaan korkea satotaso. Ainakin itse näen toistuvasti kannanottoja joissa esitetään, että pelkästään biologinen  typensidonta riittää ja teollisista typpilannoitteista tulisi luopua. Tämä ei pidä nykyisessä maailmassa paikkaansa. Lähinnä sitä yritän kirjoituksella tuoda esiin.

Teknologiamyytit ja status quo: ihmeellisiä skenaarioita ad nauseam

Kas, skenaario saavutti pakonopeuden ja lensi ulkoavaruuteen.

Breyer et al. ovat taas tehneet “mallinnuksiaan”. He keksivät (kuten aina) sopivat hinnat vuodelle 2050 ja päätyvät siihen lopputulokseen, että täysin uusiutuviin pohjaava energiajärjestelmä on…rummun pärinää…taloudellinen ja helppo toteuttaa. Tätä viestiä sitten kritiikittömästi toistetaan esimerkiksi Ylessä. 

Minulla on jo historiaa tämän genren ilonpilaajana, joten… En jaksa nostaa kaikkia kummallisuuksia esille, mutta mainitsen muutamasta erikoisuudesta, joita en ole aikaisemmin huomannut. Aikaisempiin huomioihin voitte tutustua täällä, täällä, täällä ja täällä.  (pdf tiedoston lisäksi lähteenä on tässä käytetty kirjoittajien antamaa Excel-taulukkoa)

Tässä uudessa raportissa on paljon jännittäviä yksityiskohtia jo ihan lähitulevaisuudelle. Esimerkiksi siellä esitetään, että globaali geotermisen sähkön kapasiteetti nousee 13 GW tasolta 161GW tasolle vuosien 2015 ja 2020 välillä (ja siitä 890GW tasolle 2050 mennessä).  Tämä on yllättävä luku, kun rakennustahtia vertaa teollisuuden kokoon. Maailmassa geotermisen sähkökapasiteetin määrä on kasvanut noin 500MW/vuosi (lähde: IRENA). Tuolla tahdilla 150GW vaatii noin 300 vuotta, mutta Breyer et al. olettavat urakan valmiiksi jo tämän vuoden lopulla.  (Jos muuten kapasiteetti maksaa noin 5000€/kW kuten Breyer et al. olettavat,  miksi pääomia vaaditaan Excel-taulukossa 180 miljardia euroa 2015-2022 eikä noin 750 miljardia?)

Geoterminen sähkö IRENA:n mukaan vuoteen 2018. Lisäsin sen mitä Breyer et al. tälle olettavat tämän vuoden lopussa. Huomaako kukaan mitään erikoista? Markkinoinnin mukaan tämä kaikki on kuitenkin erinomaisen järkevää ja kannattavaa. (En ole mielestäni syypää hölmöön skaalaan.)

Entäs tämä raportissa esiintynyt karttakuva tuulivoiman käyttötuntien määrästä? Siellä maksimi on järkevästi noin 3500 tunnin kohdalla. Kun avaan excel-taulukon ja katson vaikkapa Etelä-Amerikan lukuja, siellä 8-27GW maatuulivoimaa (vuodet 2015-2020) tuottaa 69-149TWh sähköä. Ts. käyttötuntien määrä on yli 8600 tuntia vuonna 2015 ja yli 5500 tuntia vuonna 2020. Miten nämä keskiarvot voivat olla korkeampia kuin kartan maksimi?

Breyer et al. esittivät kartan olettamilleen tuulivoiman käyttötunneille ympäri maailmaa. Maksimi on järkevästi 3500 tunnin kohdalla. Kuinka on sitten mahdollista, että esimerkiksi Etelä-Amerikassa käyttötunnit ovat heidän Excel datansa mukaan keskimäärin noin 5520 tuntia vuonna 2020?

Entä tuulivoiman rakennustahti? Globaalisti teollisuus on rakentanut noin 50GW kapasiteettia vuodessa. Vuosien 2015-2020 välille Breyer et al. kuitenkin olettavat yli 100GW asennustahdin ja vuoden päästä tahti kiihtyy 600GW/vuosi tasolle (2020-2025). Mitä ihmettä täällä tapahtuu?

Tuulivoiman globaali asennustahti vuoteen 2018 asti IRENA:n mukaan. Teollisuuden koko noin 50GW nurkilla. Breyer et al. olettavat yli 100GW/vuosi 2015-2020 ja yli 600GW/vuosi vuosille 2020-2015?

Entä elektrolyysilaitteiden oletettu kapasiteetti? Globaali asennustahti on nähtävästi nyt noin 100MW/vuosi. Breyer et al. olettavat kuitenkin, että tämän vuoden lopussa kapasiteetti on yli 50GW. Alla oleva kuva suhteuttaa tätä maa planeetan tilanteeseen. Eroa on jonkin verran.

Oikeasti globaaliasennustahti on noin 100MW vuodessa. Breyer et al. visioivat yli 50GW kapasiteettia…tämän vuoden lopussa. Noin 500 kertaa todellisuutta korkeampi asennustahti. Sinne päin…

Sama meno jatkuu. Vuonna 2015 Breyer et al. antavat globaalin lämpöpumppukapasiteetin 61 GW lämpöä. Vuoteen 2020 mennessä kasvua on “kohtuullisesti”…1641 GW tasolle!!! Samaan aikaan globaali asennustahti on ilmeisesti noin 3.75GW/vuosi. Tämä on hiukan alhaisempi kuin Breyerin olettama yli 300GW/vuosi.

Akkuja käytetään varastoimaan sähköä. Verrattuna jopa IRENA:n projektioihin Breyer et al. tulokset näyttävät erikoisilta.

Sähköä varastoidaan myös paineilmaa hyväksi käyttäen (A-CAES). Tätä kapasiteettia pitäisi parin kuukauden päästä olla yli 800GWh. Maa planeetalla kapasiteetti on muutama GWh ja pienet korkeintaan GWh luokan projektit ovat R&D vaiheessa.

Huokaus. Tämä on niin ihmeellistä, että pää menee pyörälle. Ikään kuin asia on realistista, kun numero on fysikaalisesti mahdollista kirjoittaa Excel-taulukon soluun. Jos tämä taas on mahdollista, on se myös helppoa ja taloudellisesti kannattavaa todellisuudessa. QED.

Koska on aivan ilmeistä, että näitä skenaarioita ei tehtailla niiden toteuttamiskelpoisuuden vuoksi, miksi tätä tehdään? Itse näen ongelmakentän yksittäistä tutkijaa laajempana ongelmana. Myyttien tehtailu tulee nähdä sosiaalisessa kontekstissaan. Myyteille on kysyntää ja tämä  kysyntä nähdään siitä kritiikittömästä vastaanotosta minkä ne monissa piireissä saavat. Ihmiset kaipaavat mm. teknologiamyyttejä, joilla voivat rationalisoida sen mitä tekevät ja mitä haluavat tehdä joka tapauksessa. Myyttiä voidaan käyttää kätkemään muuten kiusallinen todellisuus ja sovittaa yhteen de facto status quon pönkitys ja omakuva radikaalina muutosvoimana.

Lisäys 8.5: Tässä vielä yksi esimerkki siitä miksi näitä on niin vaikeaa lukea. Paikka paikoin kummallisuudet ovat kerroksittain toistensa päällä.

1. 1. Annetut pääomakustannukset CSP:lle (concentrated solar power) ovat selvästi pielessä.
   2. Annettu viite ei tue annettuja lukuja eikä edes liity samaan teknologiaan!
   3. Luvut mitä Excel-taulukossa on eivät edes perustu paperissa olleen taulukon arvoihin. Siellä pääomakustannus näyttää olevan merkittävästi korkeampi.

Lisäys 12.6.2019: Luin teollisuuden lobbausjärjestön “SolarPower Europe”:n tuoreinta markkinaraporttia aurinkosähköstä. Vertasin sen arvioita siihen mitä tässä kirjoituksessa käsitellyssä skenaariossa oli. Eroa on taas jonkin verran.

Breyer et al. punaisella

 

Negatiiviset päästöt ja ilmastonmuutos osa 1/2: globaali konteksti

Kirjoitin negatiivisista päästöistä Tieteen ja teknologian Vihreiden blogiin. Tervetuloa lukemaan! https://www.viite.fi/2019/03/05/negatiiviset-paastot-ja-ilmastonmuutos-osa-1-2-globaali-konteksti/

Viite – Tieteen ja teknologian vihreät

Lämmityksen vaihtoehdoista

Akatemian “Smart energy transition”-projekti julkaisi äskettäin keskustelupaperin Suomen lämmityksen dekarbonisaatiosta. Paperi on kiinnostava osa keskustelua, mutta valitettavasti kärsii kapeasti asetetusta kysymyksen asettelusta. Siinä ei vertailla erilaisia vaihtoehtoja toisiinsa vaan esitetään vain yksi vaihtoehto. Joulumielellä tein siis pikaisesti yhden tällaisen vertailun itse.

Kuva 1: yhteenveto SET projektin ajatuksesta Suomen lämmittämisestä. (Se mitä “lämpöpumput” tarkkaan ottaen ovat jäi hiukan epäselväksi.)

Vaihtoehto: JOULUN HENKI. Mitä jos unohtaisimme lämmöntuotannossa tuulivoimalat, lämpöpumput jne. ja rakentaisimme vain lämpöä tuottavia ydinreaktoreita ja pitäisimme pienen määrän biomassaa polttavia laitoksia talven kysyntäpiikkien kattamiseksi? Ensimmäiseksi korjaan alkuperäisestä paperista lämpöpumppujen kohdalla olleen laskuvirheen käyttäen alkuperäistä pääomakustannusta, joka on ehkä hiukan optimistinen (6000 megawatille), mutta kuitenkin ehkä tästä maailmasta. (Toinen vaihtoehto olisi puolittaa lämpöpumppujärjestelmien hinta, mutta sillä hinnalla ei Suomessa voi toteuttaa likimainkaan 6000MW lämpötehoa.)

Kuva 2: korjasin hiukan. Muutetut kohdat merkitty.

Seuraavaksi tein vastaavan laskun “JOULUN HENKI” vaihtoehdolle.Valitsin pääomakustannukset melko konservatiivisesti. Jos joku huomaa niissä ilmeisiä virheitä, korjatkaa ihmeessä. Vuosikustannus on “JOULUN HENKI” vaihtoehdossa noin miljardi euroa alhaisempi. (Olen tyytyväinen, että nopea arvioni päätyi kokolailla samaan lopputulokseen kuin tuore Konsta Värrin diplomityö Aalto-yliopistossa missä asiat tehtiin paljon huolellisemmin. )

Kuva 3: JOULUN HENKI vaihtoehto…Miljardin verran säästöä vuodessa. Hyvää Joulua!

Summa on suurempi kuin Suomen kehitysyhteistyön määrärahat ja sillä ostaisi esimerkiksi kaikille pääkaupunkiseutulaisille julkisen liikenteen seutulipun koko vuodeksi. Teknologinen riski olisi myös merkittävästi alhaisempi eli päästövähennykset saavutettaisiin varmemmin. Hyvää Joulua kaikille!

P.S. Minusta näitä laskuja pitäisi oikeasti tehdä alhaisella korolla, jotta tulevien sukupolvien intressit tulevat huomioiduksi. Laitan vielä loppuun yllä olevan vertailun, mutta tehtynä 1.4% korolla.

Kuva 4: sama kuin aikaisemmin, mutta 1.4% korolla.

Helsingin lämmittäminen…lukuja

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

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.)

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 90000€ vuosikustannuksiin 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.

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).

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.

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.

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)

Sähkön hinta ad nauseam: LUT Neocarbon edition

Lappeenrannasta Christian Breyerilta on tullut uusi paperi “A comparative analysis of electricity generation costs from renewable, fossil fuel and nuclear sources in G20 countries for the period 2015-2030”: Ram et al.  (Sitä on rahoittanut Greenpeace e.V., jonka Twitter-tili sanoo edustavansa Saksan Greenpeace:ä.) Tämä uusi paperi käsittelee eri sähkön lähteiden kustannuksia. Paperissa summataan kaikenlaisia menoeriä yhteen, lasketaan mukaan loppusijoitus, ulkoiskustannuksia, jätemaksuja, CO2 maksuja jne. jne… lopputuloksena saadaan “levelized cost of electricity” (LCOE) esimerkiksi EU:ssa. Julkaistun paperin siivellä on annettu Excel taulukko laskujen yksityiskohdista, jonka vuoksi olikin helppoa paneutua teemaan huolellisemmin. Muutama kriittinen huomio. (Anteeksi. Niitä on lopulta enemmän kuin aluksi luulin. Uusia tulipaloja syttyi aina, kun luulin sammuttaneeni yhden.)

LCOE kustannuksia EU:ssa Ram et al. mukaan. Ensimmäinen palkki vuodelle 2015 ja toinen on arvaus vuodelle 2030.

• • Ydinvoiman kohdalla käytetään 10% korkoa, kun muille se on 7%. Syynä kehämäinen päätelmä siitä, että ydinvoimaa vastustetaan ja siksi korko on suurempi…ja siksi ydinvoima on kallista ja sitä pitää vastustaa. Ainakaan TVO ei tuollaisia korkoja lainoistaan maksa. Alle 3% näyttävät olevan tällä hetkellä. Lisäksi vaikka tuo olisikin totta, niin kyse on ydinvoiman vastustajien aiheuttamasta ulkoiskustannuksesta eikä ydinvoiman kustannuksesta.  Onko liikaa toivottu, että pidetään pelikenttä tasaisena?
  • Ydinvoiman pääomakustannus on ensin laitettu melko järkevään 4000-6000€/kW haarukkaan. Sen jälkeen sitä nostetaan 20-40%, koska Olkiluoto. Artikkelissa siteerataan uutista, jossa OL3:n hinnaksi kerrotaan 8.5 miljardia eli 300% alussa arvioitua korkeampi. Lähtöhintaa Ram et al. eivät kuitenkaan asettaneet uutisen mukaiseksi eli 2100 €/kW. Käytetty pääomakustannus oli siis paperissa ensin lähellä OL3:n hintaa, jonka päälle sitten lisättiin satunnaista lisää. Ei aivan korrektia.
  • Käyttökustannukset annetaan prosentteina pääomakustannuksista. Kun pääomakustannuksia paisutetaan, paisutetaan samalla käyttökustannuksia korkeammaksi kuin mitä niiden on syytä olettaa olevan.
  • Litium akuille (utility scale) annetaan vuonna 2015 hintahaarukka 390-590 €/kWh.  HELEN otti vuonna 2016 käyttöön litium akun, jonka kapasiteetti on 600kWh ja hinta noin 2 miljoonaa. Tuo tarkoittaa noin 3300 €/kWh. Tuo reaalimaailman datapiste ei osu edes likipitäen annettuun haarukkaan. Missä on muuten se yritys, joka toimittaa asiakkaalle litium-varaston 390 €/kWh hintaan (itse asiassa toimitti, koska kyse on vuodesta 2015)? Tiedän, että pöhinämedia tuollaisia hintoja esittää, mutta olisi kiva nähdä joku oikea esimerkki näiden tueksi.
  • Tuulivoiman kapasiteettikertoimelle EU:ssa (vuonna 2015) on annettu haarukka 26%-70% niin, että mediaani on 41%. EU:ssa keskiarvo on todellisuudessa jossain 24% nurkilla…??? Mediaani on siis ehkä 66% liian korkea mikä heijastuu vastaavan kokoisena vääristymänä lopputuloksissa. No mutta, jos kerran tietokone sanoo, että se on 26-70%, niin mikäs minä olen sitä kyseenalaistamaan? Kysyin tästä Breyerilta Twitterissä, mutta sen jälkeen, kun  hän pyysi minua olennaisesti toistamaan kysymykseni en ole valitettavasti saanut vastausta.  Lähteenä mainittiin Stetterin väitöskirja, mutta siellä OECD Euroopan keskiarvo kapasiteettikerroin tuulivoimalle 2030 on järkevästi 27.9% (taulukko sivulla 66).
    
    

    “The procedure for estimating FLH was complex, but took into account both geographic and temporal variation of the resources. Data was derived from (Stackhouse, 2016; Stetter, 2012), which gave irradiation and wind speed data on an hourly resolution for the years indicated. The geographic resolution of the data…” EU:ssa tuulivoiman maksimi kapasiteettikerroin on tämän jälkeen yli 70%???!!! (Brasiliassa yli 80%. Big if true. Saksassa minimi on paperin mukaan 32%, kun maan toteutunut keskiarvo on oikeasti 19%.)

  • Laitoksen purkamisen kustannuksia ei ole laskuissa diskontattu. Tämä on virhe. (Vaikuttaa kuitenkin melko vähän lopputuloksiin.)
  • Korko on kaikkialla melko korkea 7% mikä ei ole konsistentti pitkäjänteisen ilmastopolitiikan kanssa, mikä edellyttää sukupolvien yli ulottuvaa aikahorisonttia ja (tavalla tai toisella) alhaista diskonttokorkoa. Näissä laskuissa tulisi varioida käytettyä korkoa niin, että sen vaikutus lopputuloksiin on selkeästi esitetty.
  • Aurinkosähkön osalta Suomessa toteutuva kapasiteettikerroin ei sisälly annettuun EU:n haarukkaan. Muuten aurinkosähkön kapasiteettikerroin oletukset ovat vähemmän vinksallaan kuin tuulivoiman vastaavat.
  • Aurinkosähkö+varasto combo ei sisällä riittävää varastoa niin, että tuotanto vastaisi kulutusta. Kustannus on otettu jonkinlaisena summana aurinkosähkön ja varaston hinnoista, mutta koska varaston koko on riittämätön sen vaikutus hintoihin on tietenkin suhteellisen pieni. En oikein muuten ymmärrä tämän kaavaa Excelissä eikä sitä myöskään avata paperissa. Esimerkiksi combon sanotaan ymmärtääkseni tuottavan FLH/2+FLH/2*efficiency verran sähköä. Eli jos varaston “efficiency” on nolla, tuotto on puolet täydestä tuotosta ilman varastoa. Eli on jotenkin oletettu, että puolet tuotannosta johdetaan akkuun, mutta ei ole selvää mistä tämä oletus tuli tai oliko akun koko riittävä ottamaan tuon verran tuotantoa sisään? Mitä tuossa oikeastaan tapahtuu? Kun varasto on ilmainen ja sen tehokkuus on 100%, miksi luku ei ole tismalleen sama kuin aurinkosähkön LCOE mikä laskettiin ilman varastoa? Minun Excelissä lukuihin jää pieni ero.  Riittämätön varasto tarkoittaa etteivät lopulliset kustannukset ole vertailukelpoisia. Eri vaihtoehdot eivät toimita kuluttajalle samaa arvoa mikä jää helposti lukijalle epäselväksi, koska sitä ei kerrota.
  • Ulkoiskustannusten kohdalla Ram et al. viittaavat Grausz:in raporttiin, jossa myös arvioidaan eri vaihtoehtojen hintoja. Tulokset ovat tuossa alla ja ydinvoiman kustannus näyttää alhaisimmalta. Ulkoiskustannukset ovat kuitenkin kaikilla hiilettömillä vaihtoehdoilla melko pienet eivätkä vaikuta hirveän paljon lopputuloksiin.
    

    Kustannuksista Grauszin mukaan. Mikä olikaan se huokein vaihtoehto valitun lähteen mukaan?

  • Akuille ei ole laskettu mitään ulkoiskustannusta. Kai niiden tuotanto nyt jotain ympäristöhaittoja aiheuttaa?
  • Hiilidioksidille on laitettu hinta (vuodelle 2030) perustuen Sternin raporttiin (olkoonkin, että paperin viite Stern, N., 2007 on itseasiassa Nordhausin kirjoittamaan kritiikkiin Sternin raportista). Tämä kuitenkin perustui Sternin olettamaan alhaiseen korkoon. Miksi ratkaisupuolella käytetään 7-10% korkoa, mutta hiilen hintaa laskiessa alhaista? Eikö tässä pitäisi olla konsistentti? (Epäilen, että tämä ei ole mitenkään Ram et al. paperin erikoisuus.) Ongelman suuruutta arvioitaessa tunnustetaan tarve pitkälle aikahorisontille, mutta ongelmaa ratkaistaessa ei? Hiilimaksun vaikutus hiilellä tuotetun sähkön hintaan vuonna 2030 on paperissa noin noin 60€/MWhe eli vaikutus on merkittävä. Ilman merkittävää hiilimaksua hiili on alhaisen kustannuksen vaihtoehto (huolimatta myös sille lätkäistystä 10% diskonttokorosta).

Katsotaan mitä tapahtuu, kun oletukset korjataan ensin järkevämmäksi ja sitten osin arvovalintoihin liittyvää diskonttokorkoa aletaan muuttamaan. Seuraava animaatio näyttää mitä tapahtuu tuuli- ja ydinvoimalle, kun vääristävät oletukset poistetaan.

Poistetaan vääristävät oletukset Ram et al. paperista. (lähinnä lasketaan tuulen kapasiteettikerroin 0.25-0.38 haarukkaan, ydinvoiman pääomakustannus 3000-6000€/kW, käyttökustannukset irroitetaan pääomakustannuksesta…)

Ydinvoima ei olekaan enää erityisen kallis tapa dekarbonisoida. Seuraavassa animaatiossa lähtökohta on korkealla korolla laskettu kustannus, jonka jälkeen laskemme koron sille tasolle missä päätöksenteon aikahorisontti on pitkä (sama mitä Stern käytti eli 1.4%).

Siirrytään kvartaalikapitalismista sukupolvien yli ulottuvaan ilmastopolitiikkaan laskemalla laskuissa käytettyä korkoa.

Jos tavoitteena on pitkän tähtäimen kustannusten minimointi samalla, kun energiantuotantoa dekarbonisaatioidaan, näyttää melko selvältä, että ydinvoiman on oltava osa energiapalettia. Jos katsomme tilannetta muidenkin vaihtoehtojen osalta niin vuonna 2015 saan kahdella eri korolla seuraavan kuvan kaltaiset tulokset. Ydinvoiman kustannus on tuulen kanssa vertailukelpoinen jopa Breyerin omilla luvuilla, kunhan tuulen liioitellut kapasiteettikertoimet korjataan. Aurinkosähkö on selvästi kalliimpaa.

Vuoden 2015 luvut. Neljä ensimmäistä palkkiryhmää käyttää Ram et al. arvoja paitsi korko on konsistentisti sama kaikilla vaihtoehdoilla ja aurinkosähkön kapasiteettikerroin Suomelle sopiva. Kaksi viimeistä korjaa artikkelin eriskummalliset oletukset ydinvoimalle ja tuulivoimalle takaisin maaplaneetalle. (Sininen palkki alhainen hinta, keltainen korkea ja vihreä siltä väliltä.) Ydinvoima ja tuuli hyvällä paikalla alhaisimman kustannuksen valinnat.

Vuonna 2030 taas arvomme seuraavaa. Sama juttu…ydinvoima pysyy halpana vaihtoehtona vaikka Breyer et al. haaveilevat aurinkosähkölle suuret hinnanalennukset ja VAIKKA emme olettaisi ydinvoimalle mitään suotuisaa kustannuskehitystä. Etenkin katoille asennettavat paneelit ovat selvästi muita vaihtoehtoja kalliimpia.

Sama kuin edellinen, mutta vuodelle 2030 arvatuin parametrein. Ydinvoima on LCOE laskun pohjalta halvin tapa harjoittaa ilmastopolitiikkaa. Siinä emme myöskään nojaa kuviteltuihin hinnan alennuksiin tai kuviteltuihin varastointi- ja integrointiongelmien ratkaisuihin.

Ydinvoima ei siis ole erityisen kallista ja sen kohdalla emme nojaa toiveisiin jatkuvasti alenevista hinnoista tai kuvitteellisiin teknologisiin läpimurtoihin esimerkiksi sähkövarastoissa. Teknologiariskit ovat sen kohdalla pienempiä. Päinvastaiset väitteet ovat laiskaa puhetta eikä niiden paikkaansa pitävyyttä ole vaivauduttu oikeasti tarkistamaan.

P.S. Jos joku haluaa tutustua laskuihin tarkemmin. Tässä linkki joihinkin edustaviin Matlab-macroihin.

Helsinki: putsataan biohöttö pois suunnitelmista

Pääkaupunkiseudulla (kuten myös monessa muusa paikassa) bioenergia on kuningasajatus taistella ilmastonmuutosta vastaan. Tämä siitä huolimatta, että on tullut yhä ilmeisemmäksi, että tämä vapauttaa relevantilla aikaskaalalla vähintäänkin fossiiliseen verrattavan hiilimäärän ilmakehään. Hämmentävästi osa ihmisistä ajaa sekä bioenergiaa ilmastosyin, että vaatii siihen nojaavan energiapolitiikan lopettamista. Go figure.

Tarkistin nyt nopeasti kuinka paljon Helsingin ilmastosuunnitelmat nojaavat bioenergian ilmastovaikutusten väärinlaskentaan. Lähteenä käytän Helsingin kaupungin ympäristökeskuksen julkaisua huhtikuulta. Siellä annetaan BAU skenaario, joka on skenaario jossa poliitikkojen tähän astiset puheet tulevaisuudesta otetaan todesta ja sitten siellä on joukko skenaarioita, joissa päästöjä leikataan vielä nopeammin. Keskityn tässä vain tämän skenaariojoukon keskiarvoon.

Raportissa tehdään jotain herkkyystarkasteluja, mutta silmiinpistävästi herkkyystarkastelu bioenergian ja biopolttoaineiden ilmastovaikutuksista sivuutettiin. On siis aika “To boldly go where no man has gone before”.

Tervetuloa takaisin! Seuraavassa kuvassa näytän mikä vaikutus bioenergian putsaamisella oli. “Korjatut” viivat ovat noita paksuja. Oletin bioenergian vastaavan päästöiltään hiilen ja maakaasun keskiarvoa ja en olettanut liikenteen biopolttoaineiden alentavan päästöjä. Arviot on laskettu käyttäen kaupungin nettityökalua (linkit yllä).

Korvasin lämmityksessä bioenergian 50-50 kaasulla ja kivihiilellä. Poistin liikenteen biopolttoaineet sillä järkeilyllä, että 30% polttoaineesta ei kuuna päivänä tule jakeista, joista on olennaista ilmastohyötyä. “Kunnianhimoisempi visiointi” pääsee nyt suunnilleen sinne minne BAU aikaisemmin (jäi paksun viivan alle).

Eli puunpolton putsaaminen tilastoista poisti suuren osan haaveilluista päästövähennyksistä. Kunnianhimoisimmissa skenaarioissa on yhä vähennyksiä, mutta ne eivät enää ole asioita, joista päätettäisiin esimerkiksi HELEN:in kautta. Ne ovat haaveita siitä kuinka ihmiset eivät vain käytä sähköä ja lämpöä niin paljon tai unelmia siitä, että sähköautoja onkin BAU skenaarion 9.2% sijaan melkein neljä kertaa enemmän vuonna 2030. Lisäksi pyörällä ja kävellen hoidettaisiin noin 20% kilometreistä (11.5% BAU skenaariossa.) 20% olisi muuten noin 2/3 raideliikenteen osuudesta. Tällä hetkellä tuo osuus on ilmeisesti noin 8% ja pyöräilyn ja kävelyn todennäköisyys nousee vasta, kun matkan pituus on selvästi alle 5 km. (Keskimääräisen metro- ja junamatkan pituus on selvästi tuota suurempi, kun taas keskimääräisen bussimatkan pituus Helsingissä on noin 5 km.)  Jos nämä(kään) unelmat eivät toteudu, voidaan syyttää vääriä ihmisiä tai valitettavasti vajavaiseksi osoittautunutta sähköautovallankumousta. Kreisi idea! Jospa politiikot keskityttäisivät siihen osaan mitä selvemmin kontrolloivat eli sähkön- ja lämmöntuotantoon? Jos nuo muut haaveet toteutuvat, kiva, mutta oikealla fokuksella ainakin HELEN olisi pitänyt huolta omasta tontistaan. Nyt se tontti on täytetty diibadaaballa.