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

Usein huomaan väitettävän, että kuluttajat saisivat tuulivoiman syöttötariffit “takaisin” alentuneena sähkön markkinahintana. Tuulisena päivänä alhaisten käyttökustannusten tuulivoima, kun painaisi markkinahinnan alas. Tämä argumentti on osin kummallinen siksi, koska tuulivoiman tuottajat saavat ymmärtääkseni tukiaisena 105.3 €/MWh ja markkinahinnan välisen erotuksen. Tuulinen päivä voi siis laskea markkinahintaa, mutta veronmaksaja maksaa joka tapauksessa enemmän. Sähkön hinta ei muodostu pelkästään markkinoilla. (Esim. Saksassa syöttötariffit muodostavat kuluttajien sähkölaskusta merkittävästi suuremman siivun kuin sähkön markkinahinta.)

Minua alkoi kuitenkin kiinnostamaan se kuinka suuri merkitys tuulivoimalla on sähkön markkinahintaan. Voidakseni muodostaa perustellun suuruusluokka-arvion suunnistin Tanskaan ja imuroin sieltä sähkön spottihinnat sekä tuulivoimatuotannon ja sähkönkulutuksen tiedot vuodelta 2013. Oheinen kuva näyttää spottihinnan ja tuulivoiman osuuden kulutuksesta kuukauden mittaisissa paloissa koko vuoden ajalta. Sininen viiva on lineaarinen sovitus dataan.

Tuulivoiman osuus vs. markkinahinta (Tanska 2013 1kk palat)

Tuulivoiman osuus vs. markkinahinta (Tanska 2013, 1 kk palat). Hinta €/MWh. (Huom. x-akselin % on typo.)

Tästä opin, että Tanskassa tuulivoima alentaa markkinahintaa keskimäärin -25.4 €/MWh x tuulivoiman osuus kulutuksesta.  Jos oletamme meidän markkinoiden reagoivan suunnilleen samalla tavalla voimme tehdä joitain arvioita. Esim. jos tuulisena päivänä Suomessa on tuulivoimaa 500MW, kun kokonaiskulutus on 10GW Tanskan esimerkki antaisi ymmärtää keskimäärin 1.3 €/MWh laskua markkinahinnassa. Koska yleensä tuulivoiman osuus olisi paljon alhaisempi, keskimäärin vuoden aikana “alennus” olisi pikemminkin noin 0.3 €/MWh.

On muuten hyvä huomata, että tämä hinnanalennus on osin kuvitteellista, koska sähköntuottajien alhaisemmat tulot tarkoittavat ettei olemassaolevan infrastruktuurin ylläpitämiseen kannata välttämättä investoida. Vaihtelevat uusiutuvat rakennetaan kuitenkin sillä oletuksella, että konventionaalinen tuotanto on valmis paikkaamaan vaihtelevien uusiutuvien puutteet. Hinnanalennus on ehkä tässä mielessä nähtävä hetkellisenä anomaliana, joka poistuu kun kapasiteetin ylläpidon kustannukset tavalla tai toisella sälytetään kuluttajien maksettavaksi. Kuten oheisesta kuvasta näkyy, nämä systeemitason kustannukset ovat merkittävästi suurempia kuin tuo markkinahinnan aleneminen.

Kiinnostavaa on myös huomata, että vuonna 2013 Tanskan naapurissa Ruotsissa sähkön keskimääräinen spottihinta oli hiukan korkeampi kuin Tanskassa. Sen sijaan Ruotsissa sähkön hinta vaihteli merkittävästi vähemmän. Standardipoikkeama Ruotsissa oli noin 8.9 €/MWh, kun se oli Tanskassa 11.7 €/MWh. Ruotsissa hinta ei missään vaiheessa kohonnut 110 €/MWh korkeammalle, kun taas Tanskassa katto oli 160 €/MWh. (Tähän hintaan päädyttiin silloin, kun tuulivoiman tuotanto oli hyvin alhainen keskellä arkipäivää.) Ruotsissa hinta oli alimmillaan noin 0 €/MWh ja Tanskassa -62 €/MWh.

Tuulivoiman "kustannukset", kun systeemitason kustannuksia otetaan huomioon. Lähde: F Ueckerdt et al.

Tuulivoiman kustannukset, kun systeemitason kustannuksia otetaan huomioon. Lähde: F. Ueckerdt et al.

Advertisements
Kuva 1: Syyt biodiversiteetin alenemiselle

Kuva 1: Syyt biodiversiteetin vähenemiselle

WWF julkaisi äsken Living Planet 2014 raportin, joka käsittelee käynnissä olevaa rajua sukupuuttoaaltoa. Keskeisin syy kuolemille on se, että ihmiset ohjaavat yhä suuremman osan biosfäärin tuotannosta omaan käyttöönsä ja samalla pirstovat jäljelle jääneen luonnon tilkuiksi, joissa populaatiot suuremmalla todennäköisyydellä tuhoutuvat. Raportti on pysäyttävää luettavaa. Valitettavasti kytkös tämän raportin ja WWF:n suosiman politiikan välillä ei ole niin vahva kuin mitä pitäisi. Raportissa todetaan (s. 78):

In addition, projected increases in demand for wood, particularly for bioenergy by 2050 would mean a 25 per cent increase in the area of natural forest managed for commercial harvesting, along with an extra 250 million hectares of new tree plantations (WWF, 2011b).

Tämän projektion tekee siis WWF itse. Toisin sanoen WWF toisaalta kauhistelee luonnon elintilan kapenemista, mutta samalla ajaa bioenergiaan pohjaavaa politiikkaa, joka kasvattaisi ihmisten jalanjälkeä rajusti. Tämä on taas yksi esimerkki siitä miksi haaveilu täysin uusiutuviin pohjaavasta energiantuotannosta on haitallista. Se on fetissi, joka saa muuten järkevät ihmiset ajamaan hölmöjä asioita.

Kuva 2: Jalanjälkiä (huomaa muuten Ruotsin ja Ranskan valheelliset hiilijalanjäljet)

Kuva 2: Jalanjälkiä (huomaa muuten Ruotsin ja Ranskan valheelliset hiilijalanjäljet)

Ongelma ei rajoitu tietenkään WWF:ään. Suomessa Greenpeace toteaa seuraavaa

Suomen metsäluonto on jo nyt liian tehokkaassa käytössä ja monet metsälajit ovat uhanalaistuneet. Kiertoaikoja ei tulisi enää lyhentää ja lahopuuta pitäisi lisätä metsissä. Energiapuun käyttö ilman rajoja on ilmeinen uhka monimuotoisuudelle.

Tästä he sitten etenevät ehdottamaan 25% lisäystä bioenergialla tuotetun energian määrään vuoteen 2030 mennessä. Mind blown. Heidän ja EREC:n globaalin raportin tuorein inkarnaatio kertoo seuraavaa:

The fourth edition of the Energy [R]evolution again decreases the amount of bio energy used significantly due to sustainability reasons, and the lack of global environmental and social standards…

The Energy [R]evolution takes a precautionary approach to the future use of bioenergy.This reflects growing concerns about the greenhouse gas balance of many biofuel sources, and also the risks posed by expanded bio fuels crop production to biodiversity (forests, wetlands and grasslands) and food security…

Greenpeace does not consider biomass as carbon, or greenhouse gas, neutral because of the time biomass takes to regrow and because of emissions arising from direct and indirect land use changes.The Energy [R]evolution scenario is an energy scenario, therefore only energy related CO2 emissions are calculated and no other GHG emissions can be covered, e.g. from agricultural practices.

Kirjoitettuaan näinkin järkevästi he kuitenkin etenevät samaan ehdotukseen. Lisätään biomassalla tuotetun energian määrää. Ekologiset ongelmat mainitaan, mutta jätetään work in progress asteelle, jolla ei näytä olevan implikaatioita ehdotetulle politiikalle. Bioenergiaa tarvitaan visiossa, jossa 100% energiasta tuotetaan uusiutuvilla, siispä sitä ajetaan suunnitelman hölmöydestä riippumatta.

Äskettäin Greenpeace nosti Tanskan esille erityisen hienona inspiraation lähteenä. “Denmark’s Climate Plan provides a recipe for the fast-paced transformation of the country’s entire energy system. Goodbye fossil fuels, hello 100% clean, renewable energy. “. Mahtoivatkohan he edes itse lukea Tanskan suunnitelmia ja pohtia ovatko ne konsistentteja esimerkiksi Greenpeace:n omien suunnitelmien kanssa?

Kuva 3: Portaali Tanskan energiasuunnitelmaan

Kuva 3: Portaali Tanskan energiasuunnitelmaan

Aikaisemmasta WWF:n raportista opimme, että tanskalaisten ekologinen jalanjälki on maailman korkeimpia (…heti Kuwaitin, Qatarin ja Arabiemiraattien jälkeen). Tämä on seurausta siitä, että he ovat muuttaneet melkein koko maan yhdeksi suureksi maatilaksi, jossa on laaja kotieläinten tehotuotanto.  Tanskan suunnitelmiin ei kuulu tämän tuotannon volyymin pienentäminen mikä kuitenkin olisi varmasti suotavaa monin eri syin. Tanskan suunnitelmassa biomassan polttaminen on myös keskeisellä sijalla. Siinä missä Greenpeace ehdottaa bioenergialla tuotetun energian määräksi noin 8GJ per ihminen vuonna 2050 (Euroopassa noin 13GJ) niin Tanskan suunnitelmissa on tuottaa bioenergialla noin 41GJ per asukas. Tämä olisi noin 70% suomalaisille ehdotetusta määrästä maassa, jonka pinta-ala on kahdeksan kertaa pienempi ja joka on jo nyt ihmisten liki täysin käyttämä. Huomaako joku tässä ongelmaa?

Lisäys 30.10.2014: Koska Greenpeace nosti Tanskan 100% uusiutuvia suunnitelman innostavana esimerkkinä, kysyin pariviikkoa sitten Facebookissa tässä kirjoituksessa mainitusta tolkuttaman suuresta biomassan poltosta. Eikö Greenpeace kokenut ongelmallisena, että sen osuus on hurjasti korkeampi kuin mitä he omassa skenaariossaan (yhdessä EREC:n kanssa) pitävät kestävänä? En saanut kysymykseen järkevää vastausta. Pointtini substanssia ei kiistetty, mutta jotenkin toimin väärin nostaessani asian esille. Nyt huomaan, että Tanskan varaukseton hehkutus jatkuu (nyt suomeksi) siitä huolimatta, että he ovat tietoisia tästä melkoisen keskeisestä ristiriidasta. Kun he joutuvat valitsemaan ekologisen vahingon pienentämisen ja uusiutuvien energianlähteiden välillä, he valitsevat uusiutuvat. Ekologinen haitta on ilmeisesti asia jota heidän maailmassaan voidaan pienentää sopivalla mielikuvamarkkinoinnilla ja sisällyksettömällä puheella.

Anni Sinnemäki kysyi blogikirjoituksessaan mitä ydinvoiman kannattaja sanoo valintojensa seurauksista. Vastasin mielelläni kysymykseen oheisen kuvan mukaisesti.

20140524-200416-72256478.jpg

Valitettavasti kommentti ei läpäissyt kaikukammion vartijan seulaa.

Lisäys: Koska blogissa ei ole muitakaan kommentteja, ehkä Sinnemäki onkin ottanut mallia Onion-jutusta ja tehnyt ovelan ansan, johon minunkaltaiseni hölmöt tuhlaavat ainakin muutaman minuutin elämästään.

On ollut jonkin verran keskustelua siitä mikä osuus Tanskan tuulivoimasta päätyy vientiin. Toiset ovat sanoneet, että melkein kaikki ja toiset, että ei juuri mitään. Ne jotka sanovat, että melkein kaikki perustavat väitteensä vahvaan korrelaation tuulivoimatuotannon ja sähkön viennin kanssa. Ne jotka sanovat, että juuri mitään ei päädy vientiin argumentoivat, että vientiä ovat ne jännite-erot, jotka ovat peräisin fossiilisista voimalaitoksista. Tuulivoima vain “mahdollistaa” näiden tuotannon viemisen rajojen ulkopuolelle. (Tämä fossiilinen voima on suurelta osin yhdistettyä sähkön- ja lämmön tuotantoa ja minulle on epäselvää kuinka helppoa tanskalaisten on näitä laitoksia ylipäätään sammuttaa talvella milloin heidän tuulivoimalansa tuottavat eniten. Jotenkin sitä luulisi, että he tarvitsevat lämmön joka tapauksessa.) Itse en oikein ymmärrä miksi tämä muuttaisi mitään olennaista. Perusasia on kuitenkin edelleen sama eli, että tuulitehon nousu ei tarkoita samassa suhteessa alhaisempia tehoja Tanskan fossiilisia polttavissa voimalaitoksissa ja näin ollen suuri osa luvatuista päästövähennyksistä jää Tanskassa toteutumatta. Lisäksi kukin voi itse katsoa datasta mitä Tanskan fossiilinen tuotantokapasiteetti tekee. Siinä on selvä yö-päivä, arkipäivä-viikonloppu, kesä-talvi rytmi, mutta se ei näytä reagoivan juuri mitenkään tuulitehon muutoksiin. Sen sijaan Tanskan vienti ja tuonti seuraavat melko luotettavasti muutoksia tuulivoiman tuotannossa. Tämä on erityisen selvää silloin, kun tuulivoiman tuotannossa on suuria muutoksia.

Jos seuraan CEPOS laitoksen lähestymistapaa,  oma arvioni olisi, että nykyään noin 80% Tanskan tuulivoimatuotannosta päätyy vientiin Norjaan, Ruotsiin ja Saksaan. (Päätyykö se sinne suoraan vaan sitä kautta, että tuulivoima on fossiilista tuotantoa mahdollistava teknologia on toissijaista.) Mihin perustan arvioni? Imuroin Tanskan tiedot vuodelta 2011 täältä (yhteen järjestellyt numerot voi imuroida myös täältä). Keräsin yhteen tuulivoimatuotannon, hintatiedot eri alueilta ja sähkön siirtomäärät Tanskan ja sen naapurien välillä. Oheinen kuva näyttää miten tuulivoimatuotanto korreloi sähkön viennin ja sähkön hinnan kanssa.  Kun ylläolevan kuvan y-akselilla on positiivinen luku, Tanska tuo sähköä. Kun se on negatiivinen, Tanska vie. Jos dataan sovittaa suoran, on suoran kulmakerroin 0.78. Ts. näin laskettuna vaikuttaisi siltä, että noin 80% heidän tuulivoimatuotannostaan päätyi vientiin vuonna 2011.

Tanskan tuulivoimatuotanto ja sähkön tuonti-vienti tase vuodelta 2011

Toinen kuva näyttää kuinka tuuliteho korreloi Norjan ja Tanskan välisten sähkön hintaerojen kanssa. Paljon tuulta länsi Tanskassa implikoi suurempaa hintaeroa mikä taas kannustaa viennin lisäämiseen Norjan suuntaan. Alhaisen tehon aikana hinnat ovat Tanskassa korkeampia kuin Norjassa ja norjalainen vesivoima pitää Tanskassa valot päällä. (Ruotsista voisi tehdä vastaavan esityksen.)

Länsi Tanskan tuuliteho ja sähkön hinnan erotus Norjan ja länsi Tanskan välillä. Värikoodi indikoi tuonnin ja viennin suhdetta. Positiivinen luku tarkoittaa tuontia.

Tanskahan on muuten sähkönsiirtokapasiteettinsa puolesta aika erikoinen maa. Heillä on riittävästi kaapeleita siirtämään sähköä naapurimaiden välillä suunnilleen yhtä paljon kuin mitä heidän oma kulutuksensa on (keskimäärin). Muissa maissa näin ei yleensä ole. Esim. Isosta-Britanniasta taitaa lähteä naapureihin kaapeleita joiden siirtämä maksimiteho on paljon alle 10% heidän kulutuksestaan. Saksassa se on ilmeisesti jonkin verran yli 10%, mutta alle 20%. Suomessa kait jossain 50% nurkilla. Nämä luvut pitäisi vielä varmistaa, mutta eivätköhän ne ole suunnilleen kohdallaan. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että Tanskalla on mahdollisuus laimentaa oma tuulivoimatuotantonsa itseään paljon suuremmille markkinoille, kun taas esim. brittien on aikaisemmassa vaiheessa maksettava tuotannon satunnaisuudesta aiheutuvia kuluja. Olisi kiva oppia kuinka suuria kustannuseroja tämä voi käytännössä tarkoittaa.

Toinen hauska ilmiö on Tanskassa aika ajoin esiintyvät negatiiviset sähkön hinnat. Näitä näyttää esiintyvän lähinnä silloin, kun maasta pois vievät kaapelit ovat täynnä ja lisääntynyt tuulivoiman tuotanto on pakko käsitellä maan sisällä. Tällöin fossiiliisia polttavat voimalaitokset joutuvat maksamaan toiminnastaan. Ilmeisesti tätä tarvitaan, koska hintojen putoaminen nollaan ei välttämättä ole riittävän vahva kannuste sammuttaa laitoksia. Ilmeisesti sammuttamiseen ja uudelleen käynnistämiseen liittyy kustannuksia ja ne kustannukset ollaan valmiita maksamaan vain piiskan kannustamana.

Aiheeseen liittyen:

Jatkona aikaisempaan Tanskan ja Irlannin tuulivoiman tuotantoa vuonna 2010 käsitellesseen blogikirjoitukseen jatkan samalla teemalla, mutta nyt teen ajatuskokeen, jossa koko Tanskan sähköntuotanto tuotetaan tuulivoimalla, joka kytketty riittävään suureen sähkönvarastointi kapasiteettiin sen takaamiseksi, että sähköntuotanto vastaa sen kulutusta.
Kysymyksiä joihin halusin saada selvyyden olivat:

  1. Kuinka paljon tuulivoimakapasiteettia tässä skenaariossa tarvitaan?
  2. Kuinka paljon varastointikapasiteettia vaaditaan?
  3. Kuinka nopeasti energiaa on kyettävä varastoimaan ja purkamaan?

Käytän lähtötietoina tunnin välein päivitettyä Tanskan tuulivoimatuotantoa ja sähkönkulutusta vuonna 2010. Oletan, että 20% tuulisähköstä hukkuu varastoitaessa ja 10% hukkuu purettaessa varastoa takaisin sähköksi. Kun tuuliteho ylittää keskimääräisen kapasiteetin tai kulutuksen, ylimäärä varastoidaan, kun taas muussa tapauksessa varaston sisältämää energiaa puretaan sähköksi kulutuksen kattamiseksi. Vaadin, että vuoden lopussa varastoidun energian määrän on oltava (summittaisesti..tämä on blogi) sama kuin vuoden alussa, jotta järjestelmä toimisi “kestävästi”. Seuraavassa kuvassa näytän skenaarion tuulivoiman tuotannon, Tanskan kulutuksen sekä vaadittavan varastoinnin tarpeen (Negatiiviset arvot tarkoittavat, että energiaa on purettu suhteessa lähtötasoon, joka on valittu nollaksi.)

Käytännössä tämä tarkoittaa, että:

  1. Vaadittava tuulivoimakapasiteetti on noin 2.7 kertaa maksimikulutuksen verran eli noin 17 GW.
  2. Sähköä on kyettävä varastoimaan 3.4 TWh (noin 10% Tanskan vuosikulutuksesta)
  3. Energiaa on kyettävä varastoimaan 10 GW ja purkamaan 6.7 GW:n teholla.

(Tein huvin vuoksi saman harjoituksen kuvitteelliselle Direway:n valtiolle, jossa puolet tuulikapasiteetista seurasi Tanskan tuotantoa, kun taas toinen puoli Irlannin. Kulutus oli molemmissa segmenteissä sama paitsi, että fiktiivisen “Irlannin” kulutus tapahtui tuntia aikaisemmin kuin Tanskan. Tämä skenaario ei poikennut vaatimuksiltaan olennaisesti aikaisemmasta puhtaasti Tanskaa koskevasta leikistä paitsi, että siinä molempien segmenttien väliin tarvittaan suuri sähkönsiirtokapasiteetti.)

Miten realistinen tämä skenaario olisi? Tuulivoimakapasiteetin osalta se tarkottaisi Tanskan nykyisen tuulivoimakapasiteetin kasvattamista noin 5-6 kertaiseksi. Norjan altaisiin voidaan nimellisesti varmasti varastoida vaadittava energiamäärä. Luin jostain, että 85 TWh nimellinen kapasiteetti olisi olemassa. Sen sijaan vaadittavat tehot vaikuttavat muhkeilta. Varastoihin on kyettävä syöttämään energiaa noin 10 GW:n teholla ja purkamaan noin 7 GW:n teholla. Realistisin tuulivoiman varastointi vaihtoehto on varmastikin veden pumppaaminen vesivoimaloiden taakse ja pääosa Länsi-Euroopan vesivoimasta on Norjassa (28GW) ja Ruotsissa (16GW). Tämä tarkoittaa, että yksi pieni Länsi-Euroopan maa tarvitsisi yksin olemassa olevasta kapasiteetista (jolla on muutakin käyttöä) merkittävän osan. Tuuli+vesi ratkaisu ei siis voi skaalautua merkittäväksi osaksi koko EU:n energiataloutta. Lisäksi skenaario vaatisi noin 10 GW sähkönsiirtokapasiteetin pelkästään Tanskan ja Norjan välille. Lukijoiden kotiharjoitukseksi jätän sen arvioimisen kuinka paljon tuo maksaa 🙂

Eli vaikka tällainen ratkaisu olisi teoreettisesti mahdollinen pienelle Länsi-Euroopan maalle, niin kustannukset olisivat valtavia ja sähköntuotantokapasiteetti pitäisi rakentaa massiivisesti
suuremmaksi kuin sähkönkulutus. Ennustan, että sikäli kun tätä tietä tullaan seuraamaan, jäävät varastointiratkaisut kosmeettiseksi viherpesuksi ja pääosa rakennettavasta tuulivoimasta jää nojaamaan kulissien takana tupruttaviin fossiilisia polttoaineita polttaviin voimaloihin.

Peter Lang huomautti muuten Brave new Climate:ssa, että varastoinnissa voi olla enemmän järkeä silloin, kun sitä käytettään kulutushuippujen sähköntuotantoon tilanteessa missä perusvoimaa tuotetaan halvalla ydin- (tai hiili) voimalla. Mikäli esim. ydinvoima kapasiteetti mitoitetaan kattamaan keskimääräinen kulutus ja tuotettu sähkö varastoidaan kulutuksen ollessa tätä alempi, voi energianvarastointi olla halvempi vaihtoehto kuin “ylirakentaa” ydinvoimaloita kattamaan myös kulutushuiput. Tanskan tapauksessa tarvittaisiin siis noin 5GW ydinvoimaa ja 1GW vesivoimaa kulutushuippuja varten. Tällä voi säästää, koska 1GW vesivarastointia voi maksaa vähemmän kuin 1GW ydinvoimaa. Tähän tarvittava sähkönsiirtokapasiteetti Tanskan ja Norjan välillä on jo olemassa.

Follow me on Twitter

Goodreads

Punainen risti

Unicef

Advertisements