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

Skeptical-Thinking-gifKesän aikana selvitin hiukan syvemmälle oletuksia mitä Sitran raportin ytimessä olevaan malliin (MESSAGE) oli laitettu. Suomen osuus rakentui Global Energy Assessment (GEA) Skenaarioiden pohjalle ja niihin liittyvän tietokannan löydät täältä. Minulle tuli (taas) järkytyksenä massiivinen bioenergian lisäys ja jäin ihmettelemään miten moinen on voitu perustella. Mallintajien lähteenä potentiaalille oli VTT:n tutkijoiden artikkeli (Arasto et al. “Bio-CCS: Feasibility comparison of large scale carbon-negative solutions”).

Artikkelin kirjoittajat arvioivat, että teknispoliittinen (techno-political) maksimi bioenergialle hiilensidonnalla on 45 Mt hiilidioksidia vuodessa ja tämä on arvio mitä Sitran raportin tekjät ovat käyttäneet. Kirjoittajien arviota seuraavia varoituksia ei kuitenkaan kerrota. He kertovat mm. että maksimipotentiaali vaatii kaiken kasvun valjastamista hiilen talteenottoon eikä se ole kustannustehokas ja arvioivat realistisemman potentiaalin olevankin jossain 10 Mt nurkilla.

Reaching these magnitudes (45 Mt CO2/a) of emission reduction stated above would require use of nearly all sustainable forest growth in addition to all forest residues available in Finland. The raw material availability in relation to cost of raw material will most likely limit the exploited potential to the range of 10 MtCO2/a.

Termi sustainable taas tässä yhteydessä tarkoittaa vain puiden kasvua eikä minkäänlaista arviota aiheutetusta ekologisesta vahingosta tai vaikkapa maaperän hiilitaseesta ole itse asiassa tehty. Tämän valossa olisikin kiinnostavaa nähdä ne ympäristönsuojelijat, joiden mielestä Sitran raportin tiekartta on seuraamisen arvoinen, koska Pariisin ilmastosopimus niin “vaatii”. Fyysikot tekevät mielellään idealisointeja esimerkiksi olettamalla yksinkertaisuuden vuoksi vaikkapa pallon muotoisen lehmän. Tällä on paikkansa, mutta idealisointi näyttää skenaariotehtailussa karanneen käsistä. Luontoarvoja mitataan vain sidotun hiilen avulla eikä muiden aspektien anneta häiritä mallinnusta.

Entä mitä MESSAGE malliin sisältyi? Keskityn parhaiten esillä oleviin “illustrative pathways” vaihtoehtoihin. Ensinnäkin siellä on itse asiassa kolme skenaarioiden pääluokkaa. Supply-skenaarioissa energiankulutus kasvaa ja rakennetaan melkein mitä vain. Efficiency-skenaariot ovat lienee perinteisten ympäristöjärjestöjen unelmia. Niissä energiankukutus laskee, ydinvoima ajetaan alas ja uusiutuvat dominoivat energiantuotantoa. Sitran raporttiin on ilmeisesti valittu vain tuo “Efficiency”-pääluokka ilman, että muita vaihtoehtoja edes mainitaan. Kuka teki valinnan, miksi ja miksi sen pohjalla olevista syistä ei keskustella? Nyt jollekin voi tulla se väärä käsitys, että ikäänkuin asiantuntijat olisivat osoittaneet jonkin politiikan oikeammaksi vaikka todellisuudessa vaihtoehtojen olemassaolosta vaiettiin.

Laitan tähän alle joitain kuvaajia (vain vanha EU eli aluekoodi WEU), jotka loin tietokannan pohjalta.

Kuva 1: primäärienergian kulutuksessa tapahtuu sitä sun tätä.

Kuva 2: Vau! Katsokaa kuinka fossiilisten avulla tuotettu vety dominoi Supply-skenaariota vuosisadan lopulla. Yksi uusi vallankumous muiden lisäksi.

Kuva 3: Sähkön kulutus nousee kaikissa skenaarioissa…eli ehkä voisi unohtaa sen “emme tarvitse lisää sähköä”-argumentin?

Kuva 4: Tuulta lisää. Vähiten tuulta Efficiency-skenaariossa.

Kuva 5: Aurinkosähköä lisää. Taas vähiten Efficiency-skenaariossa.

Kuva 6: Ydinvoima.Omituisuutta vuosisadan puoliväliin asti. Sitten massiivinen kasvu yhden sukupolven aikana paitsi Efficiency-skenaariossa missä ydinvoima päätettiin ajaa alas.

Kuva 7: Hiiltä ajetaan alas, mutta sitten…kreivin aikaan… CCS pelastaa sen vuosisadan loppupuolella Supply-skenaariossa.

Miten näihin eri tuloksiin päädytään? Tulosten hajonta tietenkin johtunee siitä, että mallintajat arvaavat sisäänmenevät oletukset eri tavalla. Jos sinulla on kokemus, että energiankulutus kasvaa ja CCS on hauskaa, he näpyttelevät sellaiset oletukset, että toiveesi toteutuu. Jos kaipaat energiatehokkuutta ja uusiutuvia, tässä sinun toiveisiisi sopivat oletukset. Tämä on tietenkin osin ymmärrettävää, mutta muuttuu arvelluttavaksi, kun ensin fantasioidaan toivotut kustannukset ja vaaditut teknologiat jonnekin tulevaisuuteen ja sitten matkustetaan aikakoneella takaisin nykypäivään ja todetaan kuinka olemme nyt osoittaneet, että visio, josta me pidämme on taloudellisesti ja teknisesti kaikkein paras ja siksi yhteiskunnan resursseja tulisi siirtää meille. On muuten myös kiinnostavaa huomata, että GEA mallien kustannusoletukset näyttävät olevan ristiriidassa esimerkiksi yleisesti (väärin) käytetttyjen oppimiskäyräargumenttien kanssa. Katsokaapa esim. seuraavaa kuvaajaa aurinkosähkön oletetuista pääomakustannuksista.

Kuva 8: Aurinkosähkön pääomakustannukset.

Supply-skenaariossa rakennettiin eniten aurinkovoimaa joten eikö sen pääomakustannusten tulisi silloin olla alhaisimmat? Koska mallintajat olettavat erilaisen asymptoottisen kustannuksen, pääomakustannukset voivat poiketa toisistaan tekijällä 5 eli olla käytännössä mitä sattuu. (Tällä hetkellä Efficiency-käyrä on lähinnä toteutunutta.) Jos vastaavaa tehtäisiin ydinvoiman kohdalla, yhdessä skenaariossa sen pääomakustannus voisi olla 5000$/kW ja toisessa 1000 $/kW. Ihan miten vain asian koet. Ydinvoiman kohdalla tätä ei tietenkään tehdä vaan kustannukset on oletettu konservatiivisesti haarukkaan 3824-6170 $/kW niin, että kustannuksissa ei vuosisadan aikana tapahdu suuria muutoksia..mitä nyt kustannukset jonkin verran nousevat Efficiency-skenaariossa. Sen sijaan mallintajat kyllä olettavat rajuja hinnanalennuksia fossiilisia polttaville voimalaitoksille etenkin Supply-skenaarioissa. Miksi näin?

Globaalilla tasolla mallintajat haaveilevat muuten noin 15Gt edestä negatiivisia päästöjä vuosisadan lopulla, mutta ällös pelkää. Länsi-Eurooppalaisilla päästöt painetaan vain nollaan ja nämä negatiiviset päästöt aikaansaadaan ennen kaikkea Latinalaisessa Amerikassa ja Afrikassa. Pohjois-Amerikassa, entisessä Neuvostoliitossa ja Kiinassa puhutaan myös gigatonnitason negatiivisesta päästöistä. Afrikassa noin gigatonnin päästöt tällä hetkellä maankäytön muutoksista korvautuvat maagisesti yli 1.5 Gt hiilidioksidin sidonnalla vuosisadan loppuun mennessä samalla, kun väkiluku yli tuplaantuu ja bioenergian määrä kasvaa noin tekijällä kymmenen (josta noin puolet olisi varustettu hiilidioksidin talteenotolla). Mutta kun kerran malli näin vaatii, niin varmastihan niin tulee tapahtumaan. Latinalaisessa Amerikassa bioenergian määrän olisi myös tarkoitus noin kuusinkertaistua eli voipi olla syytä pitää sademetsistä kiinni, kun mallintajat ovat lähistöllä.

On myös kiinnostavaa huomata mitä skenaarioiden välillä ei varioida. Kaikissa malleissa talous kasvaa tismalleen samalla tavalla. Eli mallin sisään laitettu oletus on, ettei harjoitettu energia-politiikka vaikuta talouskasvuun mitenkään. Onko jossain joku, joka pitää tätä järkevänä oletuksena? Kaikki mallit myös kasvattavat bioenergian määrän EU:ssa noin nelinkertaiseksi nykyisestä tasosta (liki kaikki varustetaan hiilen talteenotolla). Eli jos mallin bioenergiapainotus vaikuttaa järkyttävältä Suomessa, se on vielä kamalampi muualla eikä tälle tarjota vaihtoehtoa. Tästä Arasto et alilla onkin varoituksen sana.

Forest biomass is the biggest biomass raw material stream in Europe. As one sixth of European forest biomass is utilised in Finland and the maximum Bio-CCS potential is 45 Mtons/a it is difficult to imagine the European potential for Bio-CCS would be proportionally a lot higher. 45Mt/a is a large amount, but this highlights the need of revising some of the Bio-CCS potential estimates presented in the public.

Tällainen häiritsevä nyanssi on siivottu Sitran raportista pois. Tuloksista on poimittu vain se numero jota kaivataan ja muu keskustelu sivuutetaan. Hallelujaa! Negatiiviset päästöt bioenergiasta hiilentalteenotolla vaaditaan, jotta lämpötilatavoitteisiin päästään vuosisadan lopussa (säteilypakote olisi maksimissaan vuosisadan puolivälin tienoilla) ja tämä monomania pakottaa vaihtoehdottomuuden skenaarioihin riippumatta siitä mitä haittavaikutuksia tällä oikeasti olisi. Kun vain yksi ongelma tunnistetaan, ei ole yllättävää, jos ehdotetut vaihtoehdot aiheuttavat valtavia riskejä siellä mihin mallintajat eivät halunneet katsoa.

Lisäys 19.8.2016: Vieläkin täytyy ihmetellä. Mallintajat siis oikeasti kokevat helpommaksi rusikoida oletuksensa niin, että hiili ja sen talteenotto halpenevat sillä seurauksella, että vuosisadan lopussa poltamme massiivisesi enemmän hiiltä kuin nyt, kuin olettaa esimerkiksi oppimiskäyrät ydinvoimalle niin, että sitä rakennetaan merkittävästi halvemmalla. Tämä tietenkin on saksankielisessä maailmassa valitettavan yleinen sekopäinen prioriteetti. Väärää vaihtoehtoa ei saa edes esittää, ettei ihmisille tule hassuja ajatuksia.

Advertisements

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

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

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

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

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

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

Sitten kuva primäärienergian tuotannosta.

Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa

Primäärienergia Breyer&Child skenaarioissa

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

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

Oletetut investointikustannukset eri skenaarioissa.

Oletetut investointikustannukset eri skenaarioissa.

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

Breyer_closeknowledgeGap 2015-12-09 at 09.11.37

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

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

Mallien oletuksia aurinkosähkön pääomakustannuksista

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

Sitten tanskalaisilta…

LUT_theENSDK_data_forPVcosts_highlight

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

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

Photo 8.12.2015 20.27.17

Kokoan seuraavaan kuvaan eri tahojen arvaukset pääomakustannuksista.

LUT_PV_cost assumptions

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

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

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

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

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

Otos mallien oletuksista ydinvoiman pääomakustannuksista

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

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

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

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

Hokkus pokkus. 100 miljardia sinne tai tänne.

Hokkus pokkus. 100 miljardia sinne tai tänne.

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

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

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

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

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

LUT_utilizationrate

PtG laitosten käyttöasteet kolmessa vaihtoehdossa.

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

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

Törmäsin FinSolarin esitykseen aurinkosähkön mahdollisuuksista Suomessa. He jakavat myös hienosti kustannusten arviointiin Excel-tiedostoa, joka laskee sijoituksen “kumulatiivisen nykyarvon”. Heidän tehtävänään on toki markkinoida omaa vaihtoehtoaan joten ei ole yllättävää, että he eivät esitä kysymystä voisiko nykyarvo kenties olla korkeampi, jos sijoitammekin rahat johonkin muuhun vaihtoehtoon. Excel-tiedoston pohjalta on tietenkin helppoa tehdä sama lasku samoin periaattein myös ydinvoimalle. Meidän täytyy vain vaihtaa kapasiteetin vuosituotanto, elinikä sekä pääomakustannukset. Tiedosto ei ota huomioon käyttökustannuksia, mutta koska ne ovat alhaisia sekä aurinko- että ydinvoimalla vertailuun tällä ei ole suurta merkitystä.

Tässä siis minun FinSolarin tiedoston pohjalta täydentämäni taulukko, jossa vertaan aurinkosähkön ja ydinvoiman “kumulatiivista nykyarvoa”. Yhteenvetona esitän kaksi kuvaajaa tuloksista. Ensimmäisessä sähkönhinta nousee 2% vuodessa ja jälkimmäisessä hinta pysyy vakiona. Pikaisella katsomisella vaikuttaa melko selvältä kumpi vaihtoehto on kannattavampi.

FinSolar_Aurinko_vs_ydinvoima

Kumulatiivinen nykyarvo suhteessa pääomakustannuksiin nollakorolla. Oletin aurinkosähkölle pääomakustannuksen 1500€/kW ja ydinvoimalle 4000-5600 €/kW.

FinSolar_Aurinko_vs_ydinvoima_NoPriceIncrease

Kumulatiivinen nykyarvo suhteessa pääomakustannuksiin nollakorolla ja ilman sähkönhinnan vuosittaista 2% nousutahtia. Oletin samat pääomakustannukset kuin edellisessä kuvassa.

Luin äskettäin Satu Hassilta, että 40% Suomen sähköstä voitaisiin tuottaa aurinkosähköllä, jos vain käytössä olisi muutama kWh sähkövarastoa kutakin kapasiteetin kilowattia kohden. (Tai siis näin tulkitsen hiukan epäselvää lausetta.) Näitä varastointiratkaisuja taas voi tarjota Hassin mukaan Tesla (30). Tuttuun tapaan vertailu vaihtoehtoihin puuttui (1) joten täydennetään sitä hiukan. Mallinsin Suomen aurinkosähköntuotantoa perustuen Alaskan insolaatioprofiiliin ja kulutusprofiili on napattu Tanskasta. Linkki dataan jolla voi leikkiä on tässä.  Oletin ettei varastoinnissa ole mitään hukkia (optimistista) ja sen määräksi 3kWh/kW. Tätä varastoa sitten ladataan, kun on ylituotantoa ja puretaan muuten.

PV40_Finland

varastoinnista. (Varoitus: huomaa, että tuo linkattu kertomus perustuu artikkeliin, jossa akkujen kustannuksia on kerätty mm. googlaamalla uutisia netistä ja teollisuuden väitteitä. What could go wrong?)

No mitä opimme? Rakentamalla liki 40 GW paneeleita ja varastot voimme todellakin kattaa 38% kulutuksestamme (Kuva 1)! Tässä kohdin on yleistä ilmaista innostumista ja antaa tunnelinäön vahvistua. Katsotaan nyt kuitenkin mitä tuo oikeasti tarkoittaa.

Hyvältä näyttää!

Hyvältä näyttää!

Ensinnäkin maksaisimme paneeleista (siis paneeleista asennettuna) noin 56 miljardia ja 22 miljardia varastoinnista. (Jos unohdamme varaston, osuus jää 26% tasolle koska reilu 10TWh hukataan kirkkaina kesäpäivinä jolloin tuotanto ylittää kysynnän moninkertaisesti.) Lisäksi jäljelle jäävä 62% kulutuksesta näyttää kuvan 2 mukaiselta. Kolossaalinen aurinkosähkön rakentaminen jätti edelleen tarpeen kapasiteetille, joka voi kattaa kaiken kulutuksen. Sitten kukin voi miettiä mikä on se hiiletön energianlähde, joka on taloudellinen tuollaisella tuotantoprofiililla? Vesivoimaa ei ole tarpeeksi ja biomassa ei ole ilmastoneutraalia (eikä sitä ole tarpeeksi). Ydinvoimaa taas ei kannata ajaa tuollaisella profiililla, koska se voi aivan yhtä hyvin olla päällä 24/7.

PV40_Finland_Remaining

Kuva 2: Se osa kulutuksesta jota aurinkosähkö ja varasto eivät kata. Vaadittu teho on sama kuin ilman aurinkosähköä.

No mitä jos päätämmekin kattaa 40% kulutuksestamme ydinvoimalla? Tulos on kuvan 3 mukainen. Pääomakustannukset ovat rajusti alhaisemmat, varastoa ei tarvita ja jäljelle jäävä kulutusprofiili on merkittävästi helpompaa dekarbonisoida. Jos paneeleiden elinikä on 30 vuotta, akkujen 15 vuotta (optimismia) ja ydinvoimalan 60 vuotta, aurinkosähköviritelmä vaatii pääomia noin 3350 miljoonaa/vuosi. Ydinvoimalla 270 miljoonaa/vuosi riittää. Toinen on toista suurempi tekijällä 12. Just sayin. Minusta on käsittämätöntä, että näin triviaalia asiaa tarvitsee edes erikseen sanoa yhä uudelleen ja uudelleen ja uudelleen…Huokaus.

Nuclear40_Finland

Kuva 3: Tuotetaankin 40% ydinvoimalla. Varastoja ei tarvita. (Oletin 4000 €/kW pääomakustannukset). Alla jäljelle jäävä osa kulutuksesta, joka pitäisi vielä putsata. Vaadittu teho on pienentynyt noin 4 GW eli saman verran kuin ydinvoimaa rakennettiin.

P.S. Voimme muuten hullutella kuvittelemalla, että katamme 100% kulutuksestamme aurinkosähköllä. Tarvitsisimme 28TWh varastoja siirtämään kesäajan tuotantoa talveksi. Tesla lähettäisi meille tästä laskun joka olisi noin 30 kertaa bruttokansantuotteemme suuruinen.

Lisätty 15.4.2015: Unohdin mainita, että voimme toki leikkiä samalla tavalla, että rakennamme ydinvoimaloita tuottamaan kaiken kulutuksemme ja varastoimaan ylijäämätuotannon korkean kulutuksen hetkiä varten. Kuinka paljon varastoa tarvitsisimme? Aurinkosähköllä arvio oli 28 TWh ja osoittautuu, että ydinvoimalla 1.8TWh riittää. Kustannukset olisivat siis varastojen osalta alle kymmenesosa. Tämä on edelleen hullua ja on halvempaa rakentaa kapasiteettia kattamaan myös huippukulutus. Ydinvoimalla sen voi tehdä eikä varastointi ole pakollista.

Sopivasti vaalien alla ilmestyi uusi kuvia kumartamaton kontribuutio ilmasto- ja energiakeskusteluun. Janne Korhosen ja Rauli Partasen kirja “Uhkapeli ilmastolla” kannattaa ehdottomasti hankkia. Kirja keskittyy moniin teemoihin, joita itsekin olen nostanut esiin. Kirja ei myöskään ole paksu vaan on selvästi tarkoitettu nopeasti luettavaksi ajatusten herättäjäksi ja (kuten kirjoittajat itsekin kertovat) keskustelun avaajaksi. He perustavat väitteensä asiallisiin tutkimuksiin ja lähteisiin, joita esimerkiksi ympäristöjärjestöt itse tuntuvat pitävän luotettavina ainakin silloin, kun viesti sopii ennakkoasenteisiin. (Itse asiassa osa lähteistä on järjestöjen itse tilaamia tai kirjoittamia raportteja.)

Kirja paneutuu ympäristöjärjestöjen huolestuttavaan sinisilmäisyyteen uusiutuvan energian mahdollisuuksista ja etenkin väitteisiin, että mitään muuta kuin uusiutuvia ei tarvita. Kirjassa esitetään esimerkiksi oheinen IPCC:n SSREN raportiin perustuva kuva 164 skenaariosta ja siitä minkälainen rooli uusiutuvilla voisi olla vuonna 2050. AINUTKAAN skenaario ei kyennyt tyydyttämään edes nykyistä energiankulutusta pelkästään uusiutuvilla ja tämä raportissa, jonka tekijät omasivat positiivisen ennakkoasenteen alaa kohtaan.

Keskusteltuaan tämän uskomuksen vaarallisuudesta suhteessa ilmaston muutoksen torjuntaan kirjoittajat jatkavat käsittelemään laajalle levinnyttä vääristelyä  ydinvoimasta ja säteilysuojelusta. Tiiviissä ja hyvin luettavassa paketissa he debunkkaavat yleisimmin esitetyt uskomukset sekä teemaan liittyvästä tieteestä kuin myös keskustelusta eri energialähteiden taloudellisuudesta.

Tekijät varoittavat harjoitetun epärehellisyyden vaarantavan ei ainoastaan työn ilmastonmuutoksen torjumiseksi vaan myös nakertavan pohjan uusiutuvan energian lisäämiseltä. (Amen to that!)  He ilmoittavat myös olevansa valmiita korjaamaan väitteitään mikäli kuulevat parempia perusteluja. Eli jos olet kirjan luettuasi heidän kanssaan eri mieltä, ryhdy pohtimaan järkevämpiä argumentteja kuin ne mitkä tässä kirjassa ammutaan alas.

Ensi keskiviikkona 11.3 järjestetään muuten Bio Rexissä Helsingissä energiakeskustelu. Jos olet onnekas, saatat saada kirjan paikan päältä.

Konsulttitalo ECOFYS on tehnyt EU:lle raportin energian kustannuksista, tukiaisista ja ulkoisista kustannuksista. ECOFYS on “aivot” esimerkiksi WWF:n energianvision takana ja heidän töitään linkitetään laajasti ympäristöpiireissä. Koska tätä tuoretta raporttia on kutsuttu EU:n tutkimukseksi, on ehkä hyvä siteerata komissiota itseään. “The studies have been carried out for the European Commission and express the opinions of the organisations having undertaken them. The views have not been adopted or in any way approved by the European Commission and should not be relied upon as a statement of the European Commission’s views. The European Commission does not guarantee the accuracy of the information given in the studies, nor does it accept responsibility for any use made thereof.”  Eli ei, kyseessä ei ole komission kanta.

Kuva 1: Yhteenveto

Kuva 1: Yhteenveto

Raportista on yleensä siteerattu huomiota, että tuulivoima olisi EU:ssa halvin sähkön lähde. En nyt paneudu tähän sen syvällisemmin. Huomautan vain, että tämä tulos on aikaansaatu sillä, että ECOFYS käyttää kustannuksia laskiessaan eri korkoa tuulivoimalle ja ydinvoimalle. Ydinvoiman kustannuksia lasketaan 9-11% korolla ja tuulivoiman 5-7%. Tämä siksi koska ydinvoimalle lätkäistään “Technological risk premium”, joka on rajusti muita vaihtoehtoja korkempi. Joku yksityinen sijoittaja voi varmasti näin tehdäkin, mutta eiköhän syy tähän ole ennen kaikkea pelko siitä, että poliitikot ryhtyvät aktiivisesti romuttamaan investoinnin kannattavuuden ennen kuin se on maksettu takaisin. Kyseessä on siis suurelta osin ulkoinen kustannus, jonka ydinvoiman vastustus aiheuttaa.

Raportista löytyy yhtä sun toista kiinnostavaa. Ensimmäinen kuva antaa tiivistelmän tuloksista ja kuten voi heti todeta ydinvoiman tukiaiset ja ulkoiset kustannukset tuotettua energiayksikköä kohden ovat alhaisia. Aurinkosähkön ja tuulivoiman tuet ovat korkeimpia. Tässä ei ole mitään uutta ja kiinnostavaa on lähinnä se, että jopa ECOFYS on pakotettu tähän johtopäätökseen. Katsotaan tuota ulkoisten kustannusten laskua hiukan tarkemmin. Kuvasssa 2 se pilkotaan tarkemmin osiinsa. Taas on ilmeistä, että ydinvoima kuuluu alhaisten ulkoisten kustannusten energianlähteisiin. Sen ulkoinen kustannus on vain hitusen korkeampi kuin uusiutuvilla.

Kuva 2: Energian ulkoiset kustannukset

Kuva 2: Energian ulkoiset kustannukset ECOFYS:n mukaan.

Mutta mutta…huomaatteko kuinka ydinvoiman ulkoista kustannusta dominoi keltainen palkki “depletion of energy resources”? ECOFYS mainitsee tästä ohimennen seuraavaa: “This impact category is named ‘Fossil depletion’ in the ReCiPe methodology. We have renamed this to ‘Depletion of energy  resources’, because we also include uranium depletion in this category, moved from the metal depletion category it is categorised within ReCiPe. ”  Hmmm…kiinnostavaa. Miksi ihmeessä he alkavat siirtelemään uraania kategoriasta toiseen käyttämässään Recipe työkalussa? Kaivetaan syvemmälle.

Kuva 4:  Uraania! Tarvitsen uraania!! On vuosi 2150 ja ihmiskunta kärsii, koska ihmiset vuonna 2014 tuottivat energiaa uraanilla.

Kuva 3: Uraania! Tarvitsen uraania!! On vuosi 2150 ja ihmiskunta kärsii, koska ihmiset vuonna 2014 tuottivat energiaa uraanilla. (Perustuu Ecofysin järkeilyyn ydinvoiman ulkoisista kustannuksista.)

Osoittautuu, että ECOFYS laskee sekä fossiilisille, että uraanille ulkoisen kustannuksen 0.05 euroa/(kg oil eq.) kategoriaan Depletion of energy  resources’. Mutta miksi ihmeessä he näin tekevät? Recipe:n tekijät nimenomaan kertovat, että näin EI pidä tehdä.

“Unlike metals, we cannot use the concept of grade to express the quality of oil and gas resources. Conventional oil and gas will simply flow out of the well up to a certain point. After that point is reached it is still possible to extract more, but this will increase the production costs and the production energy requirement. Once the energy price increases, it also becomes possible to extract other unconventional resources, such as tar sands, the use of gas liquids, converting gas to oil or coal to oil etc. This means the increase of costs and energy is not caused by a gradual decrease of ore grade, but because more and more mankind will have to switch from conventional resources to unconventional resources…

Uranium was formed in the same way as all other metals, the characterisation factor for Uranium is thus included in the impact category for mineral depletion and not fossil fuels. ” 

(Lihavointi minun lisäämäni.) Mitä tapahtuisi, jos noudattaisimme työkalun tekijän ohjetta ja laskisimme uraanin “hupenemisen” ulkoisen kustannuksen normaalisti? ECOFYS antaa koko energiasektorin metallien hupenemisen ulkoiseksi kustannukseksi 1.3 miljardia (Annex 3, s. 105). Uraanin osuus voisi siis olla tuosta joku pieni siivu. Jos taas käytämme ECOFYS:n sormeilemaa laskutapaa, uraanin hupenemisen ulkoinen kustannus olisikin 8-9 miljardia. Voimme järkeillä tarkemman arvion lukemalla suoraan Recipen kuvausta. Siellä sivulla 116 kerrotaan, että uraanin hupenemisen kustannus on itse asiassa suunnilleen sama kuin öljyn hupenemisen kustannus PER KILO. Öljykilosta saa energiaa noin 50 MJ, kun taas kilosta uraania saa hyötävässä reaktorissa yli miljoona kertaa tuon verran ja kevytvesireaktorissakin noin 10000 kertaa enemmän. Eli sen sijaan, että hupenemisen kustannus per energia yksikkö olisi sama (niin kuin ECOFYS väittää), uraanille sen kustannus (heidän käyttämänsä lähteen mukaan) on 10000-miljoona kertaa alhaisempi. Tällä tempulla ECOFYS siis paisutti muuten yhdentekevän kustannuserän niin, että se muuttuikin dominoivaksi.

Voimme toki kysyä miksi he näin toimivat? Oma arvaukseni on se, että he tekivät arvion ensin järkevästi, mutta päätyivät tulokseen missä ydinvoiman ulkoinen kustannus oli rajusti alhaisempi kuin monilla uusiutuvilla (poista mielessäsi keltainen palkki kuvasta kaksi ja näet sen itse). Tässä vaiheessa hälytyskellot alkoivat soimaan, koska mitä heidän asiakkaansa sanoisivat, jos he kirjoittavat raportin, jossa on tällainen tulos? He tarvitsivat jonkin teknisesti pienen ja viattoman näköisen tempun, jolla tämä kiusallinen tilanne voitiin välttää. Tempun joka on helppo piilottaa liitteisiin ja niiden viitteiseen siihen luottaen, ettei niitä kukaan kuitenkaan lue.

Kovakaan uurastus tulosten mukiloimiseksi ei kuitenkaan kaikille riitä. Vihreät Euroopan parlamentissa valittavat kuinka raportti ei kuulemme laske ydinvoimaloiden purkamisen kustannuksia kunnolla. Tätä on kuitenkin käsitelty raportissa laajasti (Annex 3 sivulta 59 eteenpäin). He jatkavat purkaustaan tulosten inhottavuudesta…”However external cost calculations for nuclear power are incomplete and the transport sector has not been included at all. It will be a task for the next climate and energy commissioner to complete the interim report with the missing figures.”  Sitä missä laskut menevät pieleen ei kuitenkaan kerrota eivätkä he valita tässä kirjoituksessa keskustellusta ulkoisen kustannuksen paisuttelusta. Kaikkia on selvästi vaikeaa miellyttää.

Palaan varmaan tähän raporttiin joskus myöhemmin. Etenkin tukiaisten ja ulkoisten kustannusten laskeminen herätti minussa monia ajatuksia ja kysymyksiä.

Nyt kun poliittinen kakka Fennovoima teemasta lentelee tuulettimesta, mitä mieltä itse muuten olen? It’s complicated. Ilmastopolitiikan kannalta minulle tässä ei ole kyse yksittäisestä reaktorista vaan siitä olemmeko ylipäätään polulla, joka johtaa syviin

Kuumaa ilmaa

Kuumaa ilmaa

päästövähennyksiin. Nykyisessä maailmantilanteessa tietenkin mieluummin hankkisin reaktorin muualta (USA, Etelä-Korea, Ranska, Kiina ehkä?). Koska Fennovoiman mukana maahan tulee miljardeja investointina ja muiden toimittajien kohdalla näin ei luultavasti olisi, tämä voisi kuitenkin tarkoittaa joko tarvetta tukiaisiin tai esim. valtion osaomistukseen. Minulle tämä sopii, koska vaadittavat tuet olisivat joka tapauksessa merkittävästi alhaisempia kuin vaihtoehdoilla. Dekarbonisaatio on tärkeää ja minä olen siitä valmis maksamaan. Valitettavasti tällaista kuviota ei ole pöydällä ja hiukan epäilen, että jos olisi “usual suspects” huutaisivat joka tapauksessa suu vaahdossa päästövähennyksiä vastaan.

Minusta on ihan asiallista argumentoida hanketta vastaan turvallisuuspoliitttisin näkökohdin. Venäjän käytös ei ole hyväksyttävää ja siitä pitää seurata sanktioita. Joku voi aivan järkevästi arvioida, että tämä näkökanta ajaa nyt ilmastonmuutoshuolen edelle. Sinänsähän globaalissa mittakaavassa Suomen toimilla ei ylipäätään ole juuri mitään merkitystä joten ehkä voimme vain napata pillerin fukitolia ja antaa asian olla? Se mikä ei ole minusta asiallista on käyttäytyä ikään kuin tätä valintaa ei tarvitse tehdä. Ikään kuin voisimme samaan aikaan vastustaa ydinvoimaa (tuli se mistä ilmansuunnasta tahansa) milloin milläkin perusteella ja silti esiintyä ilmastosankarina.

Vaihtoehdossa mitä esim. Vihreät esittävät, Fennovoimalla saavutettava dekarbonisaatio nimittäin korvataan kuumalla ilmalla. Miksi näin? Lukemalla Vihreiden Ilmasto- ja energiaohjelmaa (sivu 33) voi huomata, että heidän kaavailemistaan 44 miljoonan tonnin päästövähennyksistä (2030 mennessä) noin 70% olisi peräisin biopolttoaineista. Tähän potentiaaliin he laskevat esim. ruokohelppiä (15TWh), joka on osoittautunut flopiksi ja ymmärtääkseni myös juurakot ja kannot (noin 10 TWh?) joita ei esimerkiksi saisi käyttää mikäli mielii saada tuotteelleen ekoenergia-merkin (toiset pitävät tätä tärkeänä). He väittävät kaiken tämän biomassan polton olevan päästötöntä olkoonkin, että asiantuntijat ovat jo pitkään varoitelleet tämän oletuksen olevan pahasti pielessä. (Lisää luettavaa vaikkapa tästä SYKE:n tutkimuksesta ja lisää täällä.) On vahvat syyt epäillä, että merkittävä osa poltettavasta biomassasta aiheuttaa fossiilisten veroiset ilmastovaikutukset etenkin sellaisella aikajänteellä, joka nyt on relevantti. Tuulivoimaa Ilmasto- ja energia ohjelmassa haaveillaan 20TWh ja pelkästään tästä valtion pitäisi maksaa syöttötariffeja pyöreästi miljardi vuodessa. Mistä se otetaan? Vihreiden nykyisen vaihtoehdon ekologiset ongelmat ovat ilmeisiä, kustannukset kamalia ja ilmastohyödyt suurelta osin kuvitteellisia. Jäljelle jää  sisällyksetön retoriikka halonhakkuun uutuudesta ja kestävyydestä jota ylläpidetään refleksinomaisen ydinvoiman vastustuksen rationalisoimiseksi.

On muuten ehkä hyvä muistaa, että kun Vihreät Satu Hassin johdolla jättivät Olkiluoto 3:sta päättäneen Lipposen hallituksen vuonna 2002, Hassi esitti vaihtoehtona maakaasua (lisää täällä). Kovin periaatteelliselta Venäjä riippuvuuden pienentäminen ei siis vaikuta. (Huoltovarmuuskeskuksessa Fennovoiman hanketta taas pidetään nimenomaan tarpeellisena huoltovarmuuden kannalta.) Kovin harva myöskään huutaa maakaasun tai öljyn (tai puun) tuontia vastaan vaikka näihin liittyvät turvallisuuspoliittiset ongelmat ovat suurempia. Lisäksi mm. Helsingin Energia suunnitelmissaan biopolttoaineiden käytön lisäämiseksi, valmistautuu biomassan tuomiseen Venäjältä.  Vuosaaren Vihreät, Ilmastovanhemmat, Greenpeace, Maan ystävät… ovat jättäneet HELEN:n ympäristövaikutusten arviointiin mielipiteensä ja vaativat (ilmastosyin) vielä enemmän puun polttoa. Kukaan ei kuitenkaan kokenut tuontia Venäjältä ongelmallisena.  Miksi tämä koko keskustelu vaikuttaa taas niin opportunistiselta, periaatteettomalta ja lyhytnäköiseltä?

IMG_1276.JPGAikaisemmin olen viitannut siihen kuinka tuotanto käyttäen epäluotettavaa teholähdettä maksaa enemmän, koska teholähteen kapasiteettikerroin asettaa rajan siihen kytketyn tehtaan kapasiteetin käyttöasteelle. En kuitenkaan silloin jaksanut katsoa asiaa tarkemmin. Palaan nyt asiaan pienen kenties tulevaisuudessa relevantin esimerkin kautta. Koska ennemmin tai myöhemmin joudumme dekarbonisoimaan myös liikenteen, on melko todennäköistä, että tulemme tarvitsemaan massiivisen määrän synteettisiä polttoaineita, jotka on tuotettu käyttäen jotain hiiletöntä energianlähdettä.

Aihetta tutkitaan aktiivisesti ja monessa alan tutkimuksessa spekuloidaan näiden polttoaineiden tuotantoa uusiutuvien energianlähteiden avulla. Tämä liittynee siihen, että skenen rahoitus pyörii tämän “lupauksen” ympärillä olkoonkin, että itse tutkimustulokset ja lopputuotteet eivät ole mitenkään riippuvaisia teholähteestä jota tuotannossa on käytetty. Tilanne samanlainen kuin puhuttaessa sähkön varastoinnista. Sitä spekuloidaan toistuvasti ratkaisuna uusiutuvien energianlähteiden ongelmiin olkoonkin, että varastoinnin vaatimat investoinnit on helpompaa perustella taloudellisesti perusvoimalaitosten yhteydessä.

Kuvitellaan nyt vaihtoehto A, jossa rakennamme maahan ydinvoimaloita niin paljon, että ne voivat kattaa maksimikulutuksen. Sähköntuotanto on näin dekarbonisoitu ja käytössä on ylijäämäsähköä jota voitaisiin käyttää vaikkapa synteettisten polttoaineiden valmistukseen.  Vaihtoehdossa B teemme saman kuin A:ssa, mutta käyttäen tuulivoimaa. Rakennamme turbiineja niin paljon, että niiden vuosituotanto vastaa vaihtoehdon A sähköntuotantoa ja käytämme ylijäämäsähkön taas polttoaineiden tuotantoon. Koska minulla on nopeasti hyppysissäni Iso-Britannian tuotanto- ja kulutustiedot vuodelta 2013, käytän niitä laskuissani.

Synfuels_Pin

Kuva 1: Synteettisiä polttoaineita valmistava laitos käyttää toimintaansa nämä tehot. Toisessa kuvassa näkyy myös muun sähkönkulutuksen kattamiseen tarvittava säätöteho.

Seuraava taulukko antaa Iso-Britannian lukuihin perustuvat arviot tarvittavasta kapasiteetista ja siitä millaisella käyttöasteella synteettisten polttoaineiden tehtaiden kapasiteettia voidaan ajaa. Koska tuulivoimateho voi pudota liki nollaan, sen kohdalla muun sähkönkulutuksen kattaminen tarvitsee edelleen säätövoimaa merkittäviä määriä. Tehtaan käytössä oleva sähkönmäärä on varmastikin verrannollinen lopulliseen polttoainetuotannon määrään. Tuulivoimaan kytketyn laitoksen käyttöaste on merkittävästi alhaisempi, koska sen täytyy kyetä syömään merkittävästi suurempia tehoja olkoonkin, että sillä on keskimäärin käytössä tätä maksimitehoa paljon alhaisempi teho.

Esimerkki A Esimerkki B
Kapasiteetti 63 GW 163 GW
Tehtaan kapasiteetti 36 132
Tehtaan käyttöaste 56% 20%
Sähköä sisään 180 TWh 231 TWh
Backup 0 W 47 GW

Näistä tiedoista voimme laskea myös arvioita tuotettavan synteettisen polttoaineen hinnasta. Oletan konkreettisuuden vuoksi, että tehdas maksaa 3 miljardia/GW, sen elinikä on 40 vuotta ja kustannuksia diskontataan 5% korolla. (Otin numerot takapuolestani. Tässä on nyt olennaista verrata sitä kuinka vaihtoehdot suhtautuvat toisiinsa, eikä saada tarkkoja oikeita lukuja.) Tuulivoimaan kytketyn suuremman laitoksen pääomakustannukset voivat ehkä olla alhaisempia gigawattia kohden (economies of scale), mutta toisaalta sen pitää maksaa enemmän satunnaisen tehonlähteen aiheuttamista hankaluuksista. Ensimmäisessä aproksimaatiossa oletus samoista pääomakustannuksista vaikuttaa reilulta. Oletan myös käyttökustannusten olevan samoja. Tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että tehtaat maksavat saman hinnan (tai eivät mitään) käyttämästään sähköstä. Ainoa ero on siis käytettävissä teholähteissä.

Kuva 2 näyttää lopputuloksen niin, että x-akselilla on käyttäkustannusten suhteellinen osuus kokonaishinnasta. Ydinvoimaan kytketyn laitoksen tuotteella on hyvin merkittävästi alhaisempi yksikköhinta ja tämä johtuu ennen kaikkea eroista kapasiteetin käyttöasteissa. Jos öljy halutaan syrjäyttää, se tapahtuu luonnollisesti helpommin vaihtoehdolla, jonka kustannukset ovat alhaisempia. (Toisaalta kaikkia tämä tavoite ei tunnu erityisesti kiinnostavan.)

SynFuelCosts1

Kuva 2: Hintavertailu polttoaineen hinnasta tapauksissa A ja B. (Älä kiinnitä turhaan huomiota y-akselin yksikköön. Se ei ole nyt olennaista.)

Voimme toki kuvitella luopuvamme ylijäämäsähkön käytöstä ja rakentavamme uutta hiiletöntä kapasiteettia näiden tehtaiden pyörittämiseen myös suoraan. Kuva 3 demonstroi tätä ja näyttää kuinka tämä ei aiheuta olennaista muutosta suhteellisiin kustannuksiin.

Kuva 3: Käytetään koko tuotanto polttoaineiden tuotantoon. Perusvoima vs. vaihteleva.

Kuva 3: Käytä koko tuotanto polttoaineiden tuotantoon. Perusvoima vs. vaihteleva.

On hyvä huomata, että nämä erot eivät katoa teknisellä kehityksellä tai poliittisella tahdolla. Käytettävän teholähteen luonne vaikuttaa sitä käyttävän tehtaan (tai palveluntuottajan) tuotannon kustannuksiin. Tuottaja, joka on kytketty aina päällä olevaan teholähteeseen, voi päästä korkeampaan kapasiteetin käyttöasteeseen ja kilpailla tältä osin vaihtelevaan teholähteesen kytketyn kilpailijansa hautaan. Tämä on itsestään selvää, mutta silti yllättävän harva sen huomaa. Tässä puhe oli synteettisistä polttoaineista, mutta tietenkin aivan sama argumentti pätee mille tahansa sähköä kuluttavalle tuotannolle. Vaikka sähkö olisi ilmaista, kuluttajille kustannukset eri vaihtoehdoista eivät ole samoja. Hinta ei ole sama asia kuin arvo. Jos tulen lasten kanssa päiväkodista ja alan tekemään ruokaa, on tehoa oltava tarjolla tiettyyn aikaan. Jos näin ei ole, kärsin hyvinvointitappioita. Kuluttajan perspektiivistä olen valmis maksamaan haluamaani aikaan toimitetusta palvelusta enemmän kuin samasta palvelusta toimitettuna satunnaiseen aikaan.

Vielä lopuksi “disclaimer” vision mittaluokasta. Perustuen John Morganin esittämiin laskelmiin, vaihtoehdossa A Iso-Britannia voisi tuottaa ylijäämäsähköllä tarvitsemastaan öljystä vain murto-osan (alle 5%, jos en väärin laskenut). Suomessa sähköntuotanto on henkeä kohden suurempaa joten meillä tuotanto riittäisi jonkin verran pidemmälle. (Olisiko meillä peräti suhteellinen kilpailuetu tässä?) Jos tätä oikeasti ryhdytään tekemään, sähköntuotanto pitää kuitenkin moninkertaistaa nykytasosta. En näe mitään riskiä siihen, että me rakentaisimme “liikaa” kapasiteettia. Tämä on mahdollista vain, jos ilmastonmuutokselle päätetään olla tekemättä mitään.

Ilmastokeskustelun laatu ja vaikuttavuus voisi parantua merkittävästi mikäli siinä seurattaisiin Carl Saganin klassisia ohjeita järkevästä argumentoinnista ja hölynpölyn välttämisestä.SmallBig Yksi tärkeä asia olisi liittää esitettäviin väitteisiin lukuja todellisesta maailmasta yhdessä relevanttien vertailujen kanssa. Kyse on kuitenkin asioista, jotka voidaan (ja pitää) usein kvantifioida. Tässä nyt pikainen vertailu siitä kuinka suuren kontribuution saksalainen tuuli- ja aurinkosähkö antaa ilmastoponnisteluihin verrattuna esimerkiksi Fennovoiman ydinvoimahankkeeseen.

Saksa Suomi
Väkiluku (miljoonaa) 80.6 5.5
PV (TWh) 31.4
Tuuli (TWh) 53.3
Fennovoima (TWh) 9.5

Kaikki Saksaan rakennettu tuuli- ja aurinkosähkö siis tuottaa noin 1050 kWh sähköä per asukas vuodessa ja noin 23 MWh per asukas elinikänsä aikana. Fennovoima tuottaisi 1700 kWh per asukas ja elinikänsä aikana 100 MWh per asukas.

Vuositasolla Fennovoiman kontribuutio dekarbonisaatioon olisi 60% korkeampi kuin kaiken saksalaisen tuuli- ja aurinkosähkön ja eliniän yli lasketaessa sillä vältettäisiin yli 4 kertaa enemmän hiilidioksidipäästöjä. Tämä siis yhdestä ydinvoimaprojektista. Nämä suuremmat päästövähennykset saavutetaan lisäksi merkittävästi alhaisemmin kustannuksin ja nopeammin. Jos puhumme pienistä asioista suurina ja suurista pieninä, päädymme ojasta allikkoon. Ei riitä ilmaista olevansa asiasta huolissaan vaan tarvitaan myös keinovalikoima, jonka mittaluokka on vertailukelpoinen ongelman suuruuden kanssa. Ei ole järkevää puhua samaan aikaan planetaarisesta kriisistä ja kaupitella ratkaisuja, jotka ovat joko scifiä tai joiden mitaluokka on aivan liian pieni.

Havaittujen teknisten ongelmien vuoksi EDF ajaa Iso-Britanniassa toistaiseksi alas omistamiaan ydinreaktoreita. Näiden yhteenlaskettu sähköteho on nähtävästi noin 3.5 GW. Greenpeace (ja Climateprogress) väitti eilen, että tuulivoima pelasti tilanteen ja korvasi epäluotettavan ydinvoiman. Mitä oikeasti on tapahtunut?

Höpsistä...

Höpsistä…

Näytetään ensin sähkönkulutus Iso-Britanniassa kuukauden alusta. Dataa on kerätty viiden minuutin välein. Kuvasta näkyy hyvin kulutuksen viikkorytmi kuten myös kulutuspiikit päivän mitaan. 1.8.2014 oli perjantai päivä ja kuten näkyy sitä seuraa kaksi alhaisemman kulutuksen päivää ja sitten seuraavat arkipäivät. EDF:n reaktoreita alettiin ajaa alas noin pisteessä 3000.

Kulutus elokuun 2014 alusta

Kulutus elokuun 2014 alusta

Tämä näkyy erityisen selvästi seuraavassa kuvassa, joka näyttää tuotannon elokuun alusta alkaen. Kuvaajasta puuttuu selvyyden vuoksi joitain datasettejä (vesivoima ja tuonti Euroopasta lähinnä), mutta ne eivät muuta mitään olennaista. Eli todellakin, kun ydinvoimaloita alettiin suunnitellusti ajaa alas maanantaina, tuulivoiman tuotanto sattui olemaan melko korkeaa! Tämän jälkeen sen tuotanto on kuitenkin (omin luvin) taas laskenut ja lasku on itse asiassa ollut jyrkempää kuin ydinvoimalla. Tuulivoima ei siis ole “korvannut” ydinvoimaa vaan pikemminkin päättänyt lähteä lounaalle hankalaan aikaan. Kuvaajasta näkee selvästi, että puuttuva teho on (tuttuun tapaan) korvattu poltamalla lisää maakaasua ja hiiltä. Ei näiden tarkistaminen oikeasti ole niin vaikeaa, jos vain sattuu olemaan kiinnostunut siitä ovatko omat väiteet tosia vai eivät.

UKproduction

Tuotanto elokuun 2014 alusta

P.S. Painaessani “Publish” nappulaa tuulivoiman tuotanto on laskenut 1.2 gigawattiin ja sen osuus on 3.25% kulutuksesta.

Follow me on Twitter

Goodreads

Amnesty international

Punainen risti

Unicef