You are currently browsing the category archive for the ‘sähköauto’ category.

aragorn_ev Tämä jatkaa siitä mihin viime viikkolla jäin.Viimeksi käsittelin sähköautoilla saavutettavia päästövähennyksiä ja nyt teemana on autoilun kustannukset kuten myös päästövähennysten kustannukset.  Vertaan tavallista autoa sähköautoon, joka vastaa aika tarkasti Nissan Leafiä. Tämä on keskeinen rajaus. Vieläkin naurattaa se UBS investointipankin läpyskä, jossa he kertoivat onnelliselle seurakunnalle kuinka sähköauton hinta on nyt kilpailukykyinen tavallisen auton kanssa. Tavalliseksi autoksi investointipankkiirit olivat häpeilemättä valinneet Audi A7:n. LOL. Sähköauton hinnaksi oletan siis 35000 €. Lyhyt listaus muista käytetyistä oletuksista löytyy postauksen lopusta. (En viitsi edes verrata Teslaan, koska sen suuret akut, suuri koko ja korkea hinta tarkoittavat sen nostavan päästöjä kaikille muille paitsi niille joiden päästöt olivat kohtuuttoman korkeat jo valmiiksi. Tällekin väestönryhmälle päästövähennyksen hinta olisi naurettava.)

Lasken päästövähennyksen kuten edellisessä kirjoituksessani. Kustannukset lasken kuten laskisimme esimerkiksi LCOE:n (levelized cost of electricity) sähkölle. Toisin sanoen diskonttaamme pääomakustannuksia, summailemme käyttökustannuksia ja jaamme tuloksen toimitetulla tuotteella (muista diskonttaus), joka on tässä tapauksessa ajetut kilometrit. Oletan kaikelle 10 vuoden “taloudellisen eliniän” ja käytän 5% korkoa. (Laskin myös 1% korolla, mutta en selvyyden vuoksi lisää niitä tuloksia tähän. Eivät muuta peruspointia.) Lasken mukaan autoverot yms. jotta voin tarkastella myös tilannetta, jossa niitä ei ole. Sivuutan ajoneuvoveron ja vakuutukset, koska olen laiska ja toivon niiden kumoavan toisensa riittävällä tarkkuudella. En ota myöskään huomioon erilaisia käyttötapoja (esim. jos ajaa lähinnä kaupungissa voivat keskimääräiset päästöt olla aika erilaisia kuin keskimääräiset) ja oletan kaikkien huijaavan about yhtäläisesti kulutusluvuissaan.  Autojen hinnat poimin trafin sivuilta.  Jälleenmyyntiarvoja, kierrätyksiä yms. voi olla, mutta sivuutamme tämän matopurkin seuraavan kertaluvun korjauksena, joka luo liikaa savua ja liian vähän valoa.

Ymmärrän myös, että ihmiset toki ostavat autoja muistakin syistä kuin kustannuksia minimoidakseen. Suurempi auto voidaan haluta, jotta ne lastenrattaat saadaan kyytiin ja koska siihen on varaa. Kalliimpi auto ostetaan, koska se putputtaa paljon putputimmin kuin kilpaileva vaihtoehto (kirjoittaja ei ole järin kiinnostunut autoista, jos ette arvanneet), mukinpitimiä on juuri oikea määrä yms. olennaista… hohhoijaa…sivuutan nämä. Jos  joku haluaa tutustua yksityiskohtiin ja kenties metsästää bugeja, kehotan kahlaamaan käyttämäni (matlab) tiedostot läpi. Ne aukevat tekstieditorilla ja logiikka on toivottavasti riittävän selvää käännettäväksi toisiin työkaluihin. Suurin osa komennoista liittyy loppujen lopuksi kuvaajien yksityiskohtien nysväämiseen.

Let’s get started. Ensimmäinen kuva siirtää meidät kartalle näyttämällä tavallisella autolla ajetun kilometrin hinnan vuosittaisten ajomäärien ja auton hinnan funktiona.

Kuva 1: Tavallisella autolla ajetun kilometrin hinta vuosittaisen ajomäärän ja auton ostohinnan funktiona.

Kuva 1: Tavallisella autolla ajetun kilometrin hinta vuosittaisen ajomäärän ja auton ostohinnan funktiona.

Huomaa muuten kuinka vähän ajavalle kilometri maksaa enemmän. Kaupungeissa julkinen liikenne ei ole ainoastaan helpompaa järjestää vaan yksityinen autoilu myös maksaa “enemmän”, koska kilometrejä joille pääomakustannukset jaetaan on vähemmän. Toki voi keskustella onko sen kilometrin arvo ajajalle sama maalla ja kaupungissa? Kilometri kaupungissa voi olla käyttäjälleen yhtä arvokas kuin 10 kilometriä maalla.

Seuraavaksi sähköautolla ajetun kilometrin hinta suhteessa tavalliseen autoon. Kuva 2 näyttää kuinka monta prosenttia kalliimmaksi sähköauto tulee.

Kuva 2: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on?

Kuva 2: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on? Muutaman oikean auton hinta merkitty kuvaajaan.

Tyypillisesti sähköautolla ajettu kilometri on useita kymmeniä prosentteja kalliimpi. Vähän ajavalla sähköauto voi tarkoittaa kenties yli kaksinkertaista hintaa.Enemmän ajaville sähköauto on kilpailukykyisempi vaihtoehto etenkin, jos vaihtoehtoisen auton hinta olisi ollut noin 30000 euroa tai enemmän. Nämä erot ajetun kilometrin hinnassa olivat itselleni yllättävän pieniä.

Entä jos poistamme verot? Kuva 3 näyttää tuloksen.

Kuva 3: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on ilman veroja?

Kuva 3: Kuinka monta prosenttia kalliimpi sähköautolla ajettu km on ilman veroja?

Nyt myös melko halvalla autolla noin 15000 km vuodessa ajava maksaisi sähköautolla ajetusta kilometristä noin kaksinkertaisen hinnan. Verotus suosii sähköautoja merkittävästi.

Sitten ilmastonäkökulmaan…kuinka paljon maksamme sähköautolla vältetystä hiilidioksiditonnista? Aikaisemmassa kirjoituksessani huomautin, että esimerkiksi omat liikkumistarpeeni ja -tapani ovat sellaisia, että päästöni nousisivat, jos vaihtaisin sähköautoon. Lasken nyt vain tilanteessa, jossa päästövähennyksiä voi saada eli kun “tavallinen” auto vaihdetaan sähköautoon, jossa on yksi 26.6 kWh akku. Kuva 5 näyttää tuloksen.

Kuva 5: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta. Punainen viiva vastaa 40 €/tonni hintaa eli "kahvikuppi" päivässä.

Kuva 5: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta. Punainen viiva vastaa 40 €/tonni hintaa eli “kahvikuppi” päivässä.

Halvan auton vaihtaminen sähköautoon voi tarkoittaa yli 2000 euron kustannusta hiilidioksiditonnista. Olettamalla kalliimman tavallisen auton hinta putoaa lopulta negatiiviseksi.  Merkitsin kuvaan punaisella viivalla 40€/tonni rajan. Tämä on esimerkiksi ilmastopaneelin professorin Lassi Linnasen arvio siitä kuinka paljon ilmastonmuutoksen torjunta maksaisi (“yhden kahvikupillisen verran päivässä”). Sähköautolla kustannukset olisivat valtavasti tuota korkeammat. (Mikä liikenteen dekarbonisointi maksaisi muuten noin vähän? Vaihtaminen julkiseen liikenteeseen ehkä, mutta se vaatisi elämäntapamuutoksia, joista “kaikki on helppoa ja kivaa” arvioissa ei juurikaan puhuta.)

Toisaalta tämä lasku oli verojen jälkeen eli toistetaan se vielä ilman veroja, jotta näemme arvion ilman “tukiaisia”.

Kuva 6: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta ilman veroja.

Kuva 6: Vältetystä hiilitonnista maksettu hinta ilman veroja.

Vau! Kun verot poistettiin, saimme noin tuhannen euron kustannuksen hiilitonnista myös kalliimmalla autolla. Meidän verorakenteemme on itseasiassa sellainen, että meillä on jo autoilussa hyvin korkea “efektiivinen” hiilivero.  Tämä on minusta hyvä asia, mutta toisaalta se on taas asia joka tehtiin suurelta osin muista syistä kuin ilmastopolitiikan vuoksi. Tavallisen auton omistaja maksaa herkästi 10 vuoden aikana  5000-10000 euroa enemmän veroja kuin sähköauton omistaja. Huomattavaa on se, että tästä korkeasta hiiliverosta huolimatta polttomoottorit dominoivat. Korkea verotus on saanut eurooppalaiset suosimaan pienempiä autoja kuin amerikkalaiset, mutta se ei ole johtanut esimerkiksi liikenteen sähköistymiseen. Tämä antaa ymmärtää, että autoilun dekarbonisointi tulee olemaan vaikeaa ja tuskin onnistuu “kahvikupin” hinnalla.

Laitan vielä lopuksi hiukan positiivisemman tuloksen (tai siis negatiivisen). Jos vaihtaa sen tyypillisen auton pienempään 88g/km päästöiseen, voi säästää tuhansia euroja jokaista vältettyä hiilitonnia kohden. Vielä enemmän säästää luopumalla omasta autosta kokonaan mikä on monelle realistinen vaihtoehto kaupungeissa. Tämä tietenkin vaatii joitain elämäntapamuutoksia, jotka eivät ole kaikille helppoja.

Kuva 6: hiilitonnista maksettu hinta, kun normiauto vaihdetaan pieneen 88g/km tupruttavaan autoon.

Kuva 6: hiilitonnista maksettu hinta, kun normiauto vaihdetaan pieneen 88g/km tupruttavaan autoon. (Pikkuauton hinnaksi oletin 13800 €)

Summa summarum. Tänään on ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta paljon tehokkaampaa suosia pienempiä autoja, kaupunkirakenteen tiivistämistä ja julkista liikennettä (ja sen sähköistämistä) kuin sähköautoja. Tämä ei kuitenkaan eliminoi autoilun päästöjä kokonaan eli pitkällä tähtäimellä tarvitsemme myös jäljellä olevan autoilun sähköistämistä. Sen aika ei kuitenkaan ole nyt. First things first. Saavutamme merkittävästi suuremmat päästövähennykset suuntaamalla resursseja muualle.

Oletuksia: sähkönhinta (sisältää verot ja siirtokustannukset) 11 senttiä/kWh, bensiinin hinta veroineen 1.3 €/litra, tavallisen auton huoltokustannukset 4.61 €/100km, sähköauton huoltokustannukset 1/3 tavallisen auton huoltokustannuksista (ensimmäinen luku, jonka löysin internetistä…on siis totta), autovero 17%, autovero sähköautolle 4.4%, bensiinistä veroja 58%, sähköstä veroja 30%, keskimääräisen auton päästöt 124 g/kWh, sähköauton kulutus 18.5 kWh/100km, sähköautossa yksi 26.6kWh akku.

Minua alkoi kiinnostamaan millaiset päästöt sähköautoilu aiheuttaa verrattuna vaihtoehtoihin ja kuinka paljon mahdolliset päästövähennykset maksavat. Kokoan tähän ensimmäiseen osaan oppimaani lähinnä päästöistä ja toisen osan säästän kustannuksille. Vaikka sähköauto ei polta bensaa sen käyttämä sähkö on osin tuotettu fossiilisilla. Kuinka suuri tämä osuus on riippuu maan sähköntuotannosta. Sähköauton valmistus aiheuttaa ilmeisesti lähinnä pattereiden valmistuksessa suuremmat päästöt kuin tavallinen polttomoottoriauto. Esimerkiksi tässä raportissa arvioitiin, että polttomoottoriauton valmistus aiheuttaa noin 40 g CO2 päästöjä ajetulle kilometrille, kun taas sähköauton valmistus aiheuttaa noin 70 g (elinkaaren aikana oletettiin ajettavan 200000 kilometriä). Ellingsen et al. arvioivat, että 26.6 kWh patterin valmistus aiheuttaa 4.6 tonnin hiilidioksidipäästöt. Toisaalta sähköauto aiheuttaa usein vähemmän päästöjä käytössä joten elinkaaren yli laskettuna päästövähennyksiä voi saada etenkin, jos autolla ajetaan paljon.

Kuva 1: Arvio sähköauton elinkaari hiilidioksidipäästöistä.

Kuva 1: Arvio sähköauton elinkaari hiilidioksidipäästöistä.

Mutta toisaalta tämä on itselleni liian abstraktia eikä suoraan relevanttia, koska arvioissa oletetaan itselleni täysin epärelevantti ajomäärä ja myös kilpaileva vaihtoehto. Tein siis arvion siitä miten paljon päästöissä on eroa kymmenen vuoden aikana ajomäärien ja polttomoottoriauton päästöjen funktiona. Rajasin ajan kymmeneen vuoteen, koska toisaalta yksilönä se olisi minulle relevantti aikaskaala ja toisaalta sähköautojen akkujen takuu ei taida sen kauemmas ulottua.

Seuraavat kuvat demonstroivat tuloksia. Merkitsin kuvaajaan pisteillä “itseni” ja “tyypillisen suomalaisen”. “Tyypillinen” suomalainen ajaa autollaan n. 15000 km vuodessa ja auton käyttö aiheuttaa päästöjä n. 124 g/km. Itse asun hyvien liikenneyhteyksien päässä lähellä työpaikkaa ja arvioin liikkumisen noin puoleen tyypillisestä. En omista autoa vaan liikun lähinnä bussilla tai junalla ja siksi laitoin päästötasoksi arvion bussin päästöistä per matkustaja eli 73 g/km.  Oletan ensin, että sähköautossa on yksi 26.6 kWh akku eli autolla ajaa ehkä korkeintaan hiukan alle 150 km latausten välillä.

Kuva 2: Päästöero sähköauton ja polttomoottoriauton välillä. Oletin sähköautoon yhden 26.6 kWh akun jolloin autolla voinee ajaa jonkin verran alle 150 km.

Kuva 2: Päästöero sähköauton ja polttomoottoriauton välillä. Oletin sähköautoon yhden 26.6 kWh akun jolloin autolla voinee ajaa jonkin verran alle 150 km.

Jos itse vaihtaisin sähköautoon päästöni nousisivat selvästi, mutta jos keskimääräinen autonajaja vaihtaisi tuollaiseen sähköautoon päästöt voisisivat alentua 10 vuoden aikana noin 7 tonnia. Mutta toisaalta hän voisi päästä samaan lopputulokseen vaihtamalla pienempään vähemmän bensaa polttavaan autoon. Esim. pikku Peugeotilla voisi päästä 88 g/km päästötasoon, joilloin päästöt olisivat noin samat kuin sähköautossa.

Korkeintaan 150 km ajoa voi toisissa aiheuttaa huolta ja he haluavat sähköautolleen noin 300 km ajomatkan. Sitä varten tuplaamme akkujen määrän ja lopputulos on seuraavan kuvan mukainen.

Kuva 2: Muuten sama kuin edellinen, mutta 2x26.6 kWh akkuja.

Kuva 2: Muuten sama kuin edellinen, mutta 2×26.6 kWh akkuja.

Ylimääräisten akkujen aiheuttamat päästöt eliminoivat suurimman osan tyypillisen autoilijan aikaisemmista päästövähennyksistä. Jos ei ole autoton, niin se vähän kuluttava polttomoottoriauto olisi nyt merkittävästi parempi vaihtoehto ja sillä toki ajaa pidemmälle kuin 300 km. Toistetaan harjoitus vielä lopuksi saksalaisella sähköllä. Siellä sähköauto 26.6 kWh akulla aiheuttaisi kymmenen vuoden aikan suuremmat päästöt kuin keskimääräinen polttomoottoriauto.

Kuva 4: Sama kuin kuva 2, mutta saksalaisella sähköllä.

Kuva 4: Sama kuin kuva 2, mutta saksalaisella sähköllä.

Mitä tästä opimme? Ehkä sen, että päästötase riippuu siitä kuinka paljon autoa oikeasti käyttää ja kuinka suuri akkujen käyttöaste on. Jos haluamme kannustaa suuriin päästövähennyksiin, olisi tehokkaampaa suosia julkista liikennettä ja sitä tukevaa kaupunkirakennetta. Sähköautot tulisi ehkä ensisijaisesti säästää niille, jotka ajavat paljon kuten esimerkiksi taksit. Ylisuuria akkuja tulisi välttää ja siinä mielessä hybridiauto pienellä akulla on viisaampi vaihtoehto kuin “puhdas” sähköauto. Jos haluaa ajaa pelkällä sähköllä, ehkä olisi syytä miettiä toimivia vuokraus- tai jakojärjestelmiä, jossa saa käyttöönsä toisen auton niitä harvoja kertoja varten, kun oikeasti tarvitsee sitä 300 km ajomatkaa.

Lisäys 9.10.2016: Suomen ekomodernistien Facebook sivulla on monia hyviä huomioita. Yksi huomio oli, että akkujen päästöt riippuvat jotenkin oletetusta sähkön päästötasosta. Ylläoleva arvio perustui noin maakaasua vastaavaan päästötasoon. Ellingsen et al. antavat myös muita arvioita. Dekarbonisoidulla sähköllä akkujen valmistus aiheuttaa hiukan alle 2 tonnin päästöt. Jos sähkö tuotetaan hiilellä (esim. Kiina), niin päästöt olisivat noin 6.5 tonnia per akku.

Neo-Carbon Energy -hankkeessa on mallinnettu täysin uusiutuvaan energiaan perustuvaa energiajärjestelmää Suomessa vuonna 2050. Perustelemme tässä kirjoituksessa, että joissakin hankkeen ulostuloissa ei ole suhtauduttu riittävällä vakavuudella sähkön laajamittaisen varastoinnin todennäköisiin kustannuksiin ja mahdollisiin materiaalirajoitteisiin vaikka litiumakkujen teknologiseen kehittymiseen suhtauduttaisiin erittäin optimistisesti.

Neo carbon energy, Yleisradion toimittaja, me ja kansalainen

Neo carbon energy, Yleisradion toimittaja, me ja kansalainen

Sähkön laajamittainen varastointi on tyypillisesti kallista ja hankalaa. Varastoinnin korkeat kustannukset ovat keskeinen syy sille miksi sähköntuotannossa käytetään (lähes) aina käynnissä olevien voimaloiden lisäksi voimaloita, joiden on tarkoitus vastata kulutuspiikkeihin. Tämä muistui meille taas mieleen lukiessamme tuoreita “Neo Carbon energy”-projektin ulostuloja energian varastointiin liittyen. Ensimmäisessä esimerkissä Yleisradion toimittaja Kalle Schönberg kertoo innostuneena Pasi Vainikkaan nojaten kuinka “Polttoaine revitään kohta ilmasta”. Tarinassa kerrotaan:

Tuuli- ja aurinkovoima ovat keskeisessä asemassa tulevaisuuden energiajärjestelmässä, jossa fossiilisista polttoaineista tulevaa hiilidioksidia ei saa lopulta enää päästää ilmakehään.

Ongelmana on kuitenkin se, että tuuli- ja aurinkovoimaa voidaan tuottaa vain kun on tuulta tai aurinko paistaa. Sähköä tarvitaan kuitenkin koko ajan.

Ongelma voidaan ratkaista, jos sähköä voidaan varastoida kätevästi. Aurinko- ja tuulivoimaloiden tuottama energia voidaan tällöin ottaa talteen ja käyttää silloin, kun tarvetta on. Yhden vaihtoehdon tähän tarjoaa hiilidioksidin kaappaaminen ilmakehästä ja muuttaminen polttoaineeksi.

– Tällä tavoin tuotettua maakaasua voitaisiin esimerkiksi varastoida ja käyttää tarvittaessa sähkön tuotantoon, Pasi Vainikka kertoo…

…Pohjoismaisella sähköllä ilmakehän hiilidioksidista valmistettu maakaasu maksaa noin 60–70 euroa megawattitunti. Venäläinen maakaasu maksaa meille nykyään runsaat 30 euroa megawattitunti. Hinta on siis noin kaksinkertainen, Pasi Vainikka kertoo.

Toisessa esimerkissä Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Christian Breyer, joka on myös osa “Neo-Carbon Energy” hanketta käsittelee konferenssipaperissaan varastointia osana täysin uusiutuviin pohjaavassa energiaskenaariossaan vuodelle 2050. Haluamme nyt nostaa esille eräitä mielestämme relevantteja asioita, jotka Vainikka ja Breyer sivuuttavat.

Ensinnäkin on huomionarvoista kuinka alhaiseksi Vainikka arvioi ilmakehän hiilidioksidista valmistetun maakaasun hinnan. Synteettistä maakaasua voidaan valmistaa (riittävästi puhdistetusta) hiilidioksidista ja esimerkiksi sähkön avulla vedestä hajotetusta vedystä. Hiilidioksidin kaappaamisen suoraan ilmakehästä on arveltu maksavan kenties noin 500 euroa/tonni. Tuolla hinnalla pelkästään synteettisen maakaasun tuotannon vaatima hiilidioksidi voi maksaa enemmän kuin Vainikan arvioima lopputuotteen hinta.  Lisäksi Socolow varoittaa prosessin vaativan herkästi niin paljon energiaa, että saavutettu päästövähennys voi olla vaatimaton verrattuna päästöihin, jotka hiilidioksidin väkevöinti ilmakehästä aiheutti. Kun teemme vastaavan arvion vaadittavan vedyn hinnalle, voimme todeta senkin maksavan helposti yli 70 euroa/MWh. Toiset alan tutkijat arvioivat synteettisen maakaasun hinnaksi noin 180 euroa/MWh, kun sähkön hinnaksi oletetaan 30 euroa/MWh ja hiilidioksidin lähteeksi joku muu kuin ilmakehä.  Tämä on merkittävästi Vainikan arvioimaa hintaa korkeampi ja melkein kymmenkertainen verrattuna venäläiseen maakaasuun jota suuret teollisuuslaitokset käyttävät. Kysyimme asiasta Vainikalta ja hän antoikin ystävällisesti linkin Breyer et al. artikkeliin, josta voi oppia lisää. Valitettavasti artikkelissa esitetyt kustannusarviot eivät näytä juurikaan liittyvän Yleisradion jutussa esitettyyn skenaarioon. Ensinnäkin artikkelissa oletetaan hiilidioksidin hinnaksi 10 euroa/tonni, joka ei perustu hiilidioksidin tiivistämiseen ilmakehästä vaan sellutehtaan savupiipusta (jolloin siinä on luultavasti liikaa rikkiä prosessissa käytettäville katalyyteille, kuten Vainikka toteaa Yleisradion jutussa). Toiseksi esimerkkilaitoksen (Case A) käyttöaste on yli 90%. Laitosta ei siis ollut ajatus ajaa tuulivoimalla, jonka kapasiteettikerroin on kenties noin 30% eikä aurinkosähköllä, jonka kapasiteettikerroin olisi Suomessa noin 10%. Laitosta ajettaisiin de-facto aina käynnissä olevalla perusvoimalla. Mikäli käyttöastetta lasketaan sille tasolle mitä vaihtelevat uusiutuvat edellyttävät, lopputuotteen kustannus nousee selvästi. Tämä on asia, joka myös Neo-Carbon Energy -hankkeessa myös ymmärretään (kalvo 29).

Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Breyer (yhdessä Michael Childin kanssa) mallintaa konferenssi-julkaisussaan Suomen energiajärjestelmää täysin uusiutuvaan energiaan perustuen vuonna 2050. Heidän paperissaan Suomessa on yhteensä asennettuna 70 GW aurinko- ja tuulienergiaa vuonna 2050. Tämä määrä vaihtelevaa uusiutuvaa energiaa kattaa 70 % Suomen sähköstä ja 60 % koko energiatarpeesta ja tarvitsee arvion mukaan 170 GWh litium-ioni akkukapasiteettia. Kuinka paljon tämä on? Julkaisussa ei tätä pohdita, joten tarkastellaan tässä asiaankuuluvia mittaluokkia. Alla olevasta kuvasta näemme, että vuonna 2012 käynnistetty JCESR-ohjelma (joka sai Yhdysvaltain energiaministeriöltä 120 miljoonaa dollaria litium-akkujen kehitykseen) tavoittelee energiatiheyttä 400 Wh/kg vuonna 2017. Teslan litium-akkujen energiatiheys on tällä hetkellä hiukan suurempi kuin 100 Wh/kg. Ennustettu maksimi litium-akun energiatiheydelle on 1000 Wh/kg (huomaa, että kuvassa lukee “May prove impossible to achieve”, mutta olkaamme positiivia ja olettakaamme, että tämä virstanpylväs saavutetaan.) Kuinka suuren osan maailman litiumin tuotannosta tällöin vaaditaan Suomen energiajärjestelmän tukemiseksi?

170 GWh tarkoittaa optimistisilla oletuksilla 70 000 tonnia litiumia. Vuonna 2014 litiumia tuotettiin 35 000 tonnia. Tämä tarkoittaa, että pelkästään Suomessa vaaditaan Breyerin skenaariossa litiumia vuonna 2050 noin kaksi kertaa koko maailman tuotanto vuodelta 2014. Suomi tuotti koko maailman sähköstä noin 0,3 % vuonna 2014. Jos arvioimme, että maailman sähköntuotanto on vuonna 2050 sama kuin nykyään ja että koko maailma haluaisi samanlaisen uusiutuvaan energiaan ja litium-akkujen varaan perustuvan sähköjärjestelmän, niin tarvittavan litiumin louhimiseen kuluisi vuoden 2014 tuotantomäärällä noin 700 vuotta. Jos haluamme louhia vaadittavan litium määrän vuoteen 2050 mennessä, on (keskimääräisen) vuosituotannon noustava noin 20 kertaa nykyistä korkeammaksi. Vaadittu litiumin määrä on myös korkeampi kuin tämän hetkinen arvio globaalista litiumresurssin suuruudesta. Jos oletamme ihmiskunnan energiankulutuksen nousevan suomalaisten tasolle, resurssirajoitteet ovat entistä hankalampia. (Huomionarvoista on myös se, että autoilun sähköistämisen pahin materiaaleista johtuva pullonkaula ei edes välttämättä ole litiumin riittävyys, vaan esimerkiksi dysprosiumin.)

Keskustelimme tässä kirjoituksessa kahdesta tuoreesta Neo-Carbon Energy -projektin ulostulosta energian varastointiin liittyen. Näissä esimerkeissä kustannuksia tai materiaalirajoituksia ei joko arvioitu lainkaan tai niitä arvioitiin (optimistisin oletuksin) erilaiselle systeemille kuin mistä tässä tapauksessa Yleisradion toimittaja juttunsa kirjoitti. Olemme huolestuneita tavasta, jolla suomalaista energiakeskustelua käydään. Energiajärjestelmän dekarbonisointi on aikaa vievä ja hyvin vaikea prosessi. Näemme riskin, että yltiöoptimistinen energiajärjestelmän realiteetit sivuuttava vaihtoehtojen hehkutus ruokkii lyhyellä tähtäimellä vaarallista itsetyytyväisyyttä ja pidemmällä tähtäimellä epäluottamusta ja pettymystä alan tutkijoita kohtaan.

Kirjoittajat: Jani-Petri Martikainen & Aki Suokko. Tämä kirjoitus on julkaistu molempien kirjoittajien blogeissa.

 

Pitkällä tähtäimellä maaliikenteen sähköistys vaikuttaa minusta luontevalta tavoitteelta, mutta mitä tämä vaatisi sähköntuotannolta? Tässä hutiloiden tehtyjä arviota tarvittavasti sähkötehosta ja siitä mitä muutoksia liikenteen sähköistys voisi vaatia sähköverkon rakenteessa. Tekijän kaksi virheet ovat varmasti mahdollisia, mutta viis niistä. Tässä on nyt kyse lähinnä suuruusluokista. Käytän lähtötietoina nykyisiä liikennemääriä ja en oleta tilanteeseen muita dramaattisia muutoksia tulevaisuudessa kuin sen, että liikenteen tarvitsema energia tuotetaan jatkossa sähköllä. Nykyään Suomessa on noin 3 miljoonaa ajoneuvoa. Arvioidaan tyypillisen auton vaativan 5 litraa polttoainetta 100km kohti mikä on suunnilleen 44kWh/100km. Polttoainetta Suomessa kuluu nähtävästi noin 5 miljardia litraa vuodessa joten kukin auto ajaa (maantieajoa) keskimäärin noin 90km päivässä. Jos sähköauton kulutus on noin 20kWh/100km, kukin auto kuluttaa päivässä noin 18kWh ja kokonaisvuosikulutus olisi noin 54 000000 kWh/päivä. Jos tämä energia jaetaan 12 tunnin ajalle jolloin suurin osa kilometreistä varmasti ajettaisiin, tehontarve on noin 4.5GW.

19.4.2010 Suomen huippukulutus oli noin 10300MWh/h ja minimikulutus noin 8700 MWh/h. Näiden erotus on siis suuruusluokaltaan 2GW. Jos autot ladataan sen “toisen”12 tunnin aikana, tarvittava 4.5GW teho antaa ymmärtää, että lisätehon tarve on vähintään noin 2.5GW mikäli nykyisiä vain huipputehon aikana päällä olevia voimalaitoksia ajettaisiin 24h vuorokaudessa. Mikäli tämä varavoiman ajo perusvoimana ei ole järkevää joko esim. taloudellisesti tai ympäristösyistä, uuden sähkötehon tarve olisi lähempänä aikaisempaa 4.5GW arviota.

Toisin sanoen pidemmällä tähtäimellä sähköautot vaatisivat melko huomattavasti lisää sähköntuotantoa ja sellaista tuotantoa joka on päällä myös yöllä (perusvoimaa siis). Numerot ovat sen suuntaisia, että jos kaikki autot ladattaisiin keskellä yötä (2400-0600), niin vaadittava teho on samaa suuruusluokkaa kuin nykyinen huipputeho. Toisaalta osa autoista ladattaisiin keskellä päivää jne. joten todellisuudessa tuskin tilanne menisi siihen, että yöllä kulutus olisi päivää korkeampi. Liikenteen sähköistyminen näyttäisi siis ajavan energiantuotantoa siihen suuntaan, että suurempi osa energiantuotannosta on perusvoimaa ja pienempi osa varavoimaa. Tämä oletettavasti voi niin halutessamme alentaa sähköntuotannon kustannuksia. Lisätehon tarve pienenee mikäli ihmiset käyttävät enemmän julkisia liikennevälineitä, mutta nollaan se ei putoa.

Sähköautojen käyttö esim. tuulivoiman varastoimiseen tyyniä jaksoja varten on mielenkiintoinen ehdotus, mutta en pidä realistisena oletuksena ainakaan sitä, että ihmiset eivät nousisi autoihinsa esim. aamulla töihin lähtiessään tai illalla töistä palatessaan mikäli on tyyntä. Tämän vuoksi tuulivoima näyttäisi tarvitsevan sen (yleensä fossiilisen) tukivoiman joka tapauksessa. Toisaalta huomattava sähkönvarastointi voisi auttaa tuulivoiman ennustevirheiden aiheuttamien päästöjen pienentämisessä, koska voimme yleensä luottaa siihen, että keskellä arkipäivää suurin osa henkilöautoista on parkkeerattuna työpaikkojen lähistölle. Näiden akkujen tuottama teho voi mahdollistaa backupin alasajoa täksi ajaksi. Toisaalta autoilijoiden on myös kyettävä luottamaan siihen, että sähköä on saatavilla silloin kun autojen akut ladataan ja tähän tarpeeseen tuulivoima vastaisi satunnaisesti.

Follow me on Twitter

Goodreads

Amnesty international

Punainen risti

Unicef