Suomen energiantuotannon arvioidut potentiaalit

Ohessa Uhkapeli ilmastolla -kirjan liitteenä oleva kokooma Suomen päästöttömän vähäpäästöisen energiatuotannon potentiaaleista. Jos siinä on mielestäsi kehitetävää tai jotain väärin, kerro kommenteissa. 

Edit 13.5.2016: Pöyry on julkaissut oman raporttinsa Suomen energiatulevaisuutta (2030) koskien, ja sen liitteenä on Uusiutuvan ja kotimaisen energian potentiaali Suomessa. Alla kommentit ja lisätiedot kyseisestä raportista kuhunkin kohtaan ruskealla värillä.

 

******

Kuinka paljon on paljon, kun puhutaan energiasta?
Kuinka paljon on paljon, kun puhutaan energiasta?

Liitämme tämän kirjan lopuksi ja keskustelua herättämään kokoamamme arviot siitä, miten Suomessa voisi tuottaa energiaa, ja kuinka paljon sitä ehkä tarvitaan. Suomi on toki osa laajempaa sähköntuotanto- ja markkina-aluetta, joten se on hyvä pitää mielessä. Voimme tuoda ja viedä sähköä (ja polttoaineita, mutta vähemmän lämpöä) tarpeen mukaan naapurimaihin siirtokapasiteetin puitteissa.

Tällä hetkellä Suomessa kulutetaan energiaa lähinnä lämpönä, sähkönä, ja liikennepolttoaineina. Lämpöä käytetään ennen kaikkea kiinteistöjen lämmitykseen ja teollisuusprosessien tarpeisiin. Sitä tarvitaan vuodessa, hieman sääoloista riippuen, noin 90 terawattituntia (TWh). Tästä noin 37 TWh on kaukolämpöä. Sähköä tarvitaan noin 85 TWh – määrän ennustetaan nousevan ainakin 90 terawattituntiin vuoteen 2030 mennessä – ja liikennepolttoaineita, käytännössä öljyä, kuluu noin 60 TWh. Mittaluokkien suuruudesta saa kuvan esimerkiksi oheisesta kuvasta.

Käytännössä kaikissa vähähiiliseen tulevaisuuteen suuntaavissa visioissa avainasemassa on yhteiskunnan sähköistäminen. Sähköllä saadaan tehtyä valoa, lämpöä ja liikettä, ja sitä voidaan käyttää esimerkiksi nestemäisten polttoaineiden ja kemian teollisuuden lähtöaineiden jalostamisessa. Näillä aineilla voidaan korvata fossiilisia sellaisissa kohteissa, joissa suora sähköistäminen ei ole käytännöllistä.

Mitä tahansa siis teemmekään, tarvitsemme luultavasti lisää vähähiilistä sähköntuotantoa. Energian vähäpäästöiseen tuottamiseen on käytännössä kuusi keinoa: tuulivoima, aurinkovoima, vesivoima (sisältäen aallot ja vuorovedet), ydinvoima, biomassa ja biojäte, ja maa- ja ilmalämpöpumput. Näistä neljä ensimmäistä tuottavat etupäässä tai yksinomaan sähköä, joskin aurinkolämpö on myös tärkeä mahdollisuus. Biomassasta ja ydinvoimasta on teknisesti mahdollista tuottaa sekä sähköä että lämpöä, kaukolämpövoimaloissa molempia. Lämpöä voidaan toki tehdä myös sähköstä. Yhdestä terawattitunnista sähköä saa käytännössä yhden terawattitunnin lämpöä. Lämpöpumpuilla sähköä käyttämällä saadaan siirrettyä lämpöenergiaa paikasta toiseen (ulkoa sisälle, maan alta kiinteistöön jne.) tätä enemmän, riippuen lämpötilaeroista. Maa- ja ilmalämmöllä voidaan tuottaa Suomessa käytännössä ainoastaan lämpöä kiinteistöjen ja käyttöveden lämmittämiseen.

Lämmön muuttaminen sähköksi on hankalampaa. Kolmesta terawattitunnista lämpöenergiaa saa karkeasti yhden terawattitunnin sähköä. Jos tämä sähkö tuotetaan kaukolämpövoimalassa, “ylijäävät” vajaat kaksi yksikköä lämpöä on teoriassa mahdollista käyttää kaukolämpöön tai muihin prosesseihin, joihin kelpaa matalammat lämpötilat.

Biomassaa ja eritoten biojätettä voidaan käyttää myös liikennepolttoaineiden kuten biokaasun, etanolin tai biodieselin raaka-aineena. Tällöin tarvitaan noin 2-3 terawattituntia raaka-aineita (lämpöenergiassa mitattuna) yhden terawattitunnin polttoainemäärän tuotantoon. Tuotanto vaatii myös sähköä. Polttoaineita on teoriassa mahdollista syntetisoida myös ilmakehän hiilidioksidista ja vedestä suoraan sähkön avulla. Tällöin tarvitaan karkeasti kaksi yksikköä sähköä yhtä polttoaineyksikköä kohden.

Seuraavassa käymme läpi eri arvioita eri vaihtoehtojen potentiaalista nyt ja tulevaisuudessa.

Tuulivoima

Tuulivoima on Suomessa uusiutuvista energianlähteistä kasvupotentiaaliltaan luultavasti lupaavin. Suomen tuulivoimayhdistys ry arvioi vuonna 2011, että vuoden 2050 tienoilla Suomessa voisi olla jopa 30 TWh tuulisähkötuotantoa, vajaa 40 prosenttia nykyisestä sähkönkulutuksesta. Energiateollisuus ry:n vastaava visio on 15–20 TWh. Vuoteen 2020 mennessä Suomen vuotuinen tuulivoimatuotanto tulee olemaan yli 6 TWh. Greenpeace uskoo, että potentiaalia olisi jopa 75 terawattitunnille. Tällöin merkittävä osa tuulisempien päivien tuotannosta menisi harakoille ja tuolloin tuotetun kaiken sähkön markkinahinta lähestyisi nollaa. Greenpeace ei ole toistaiseksi kertonut, mihin kaikki nämä voimalat sijoitetaan tai miten investoinnit tällöin maksetaan.

Pöyry 2016: Hankekehitykseen perustuva arvio on 30 TWh maatuulivoimaa ja 9 TWh merituulivoimaa. Pöyryn kustannusarvioiden mukaan nykytariffin lisäksi (joka tuottanee noin 6 TWh/vuosi) rakennettavan tuulivoiman kustannusarvio on alkaen noin 75 euroa / MWh, ja 30 TWh:n tuotantoon nousemiseen vaadittu hinta olisi noin 90 euroa / MWh. Sähkön hinta 2015-2016 on ollut noin 30 euroa / MWh. Rahoituskustannuksilla on suuri merkitys; 5 % tuottovaatimuksella tuulivoiman kustannus on alle 50 e/MWh, kun taas 12 % tuottovaatimuksella se on 90 e / MWh.

Aurinkovoima

Aurinkosähkö on maailmalla yksi lupaavin tulevaisuuden energianlähde. Ikävä kyllä Suomi on yksi maailman huonoimpia paikkoja aurinkoenergialle. Vaikka auringonvaloa saadaankin määrällisesti vuosittain lähes yhtä paljon kuin Pohjois-Euroopassa, suurin osa päivänpaisteesta tulee kesäisin; noin 90 prosenttia auringon säteilystä saadaan 7 kuukauden aikana, ja puolet kaikesta säteilystä tulee touko-, kesä- ja heinäkuun aikana (jolloin tuotanto keskittyy aurinkoisiin päiviin ja nimenomaan päiväaikaan). Kesäisin sähköä käytetään Suomessa vähemmän, ja tarvittava määrä tuotetaan jo nyt melko vähäpäästöisesti. Kyseessä on siis kallis ja tehoton tapa vähentää päästöjä. Jos tuotettua energiaa halutaan säilöä öiden ja pilvisten päivien varalle, muuttuu se vielä kalliimmaksi ja tehottomammaksi. Eri arvioissa esitetään aurinkosähkön tuotannon olevan joskus tulevaisuudessa 4–20 TWh. Greenpeacen laskelmien mukaan pientuotannolle soveltuvia kattoja ja seiniä olisi enintään 14 TWh edestä, jos aivan kaikki sopivat pinnat paneloitaisiin. Käytännössä tällöin aurinkoisten päivien koko sähkönkulutus voisi tulla auringosta. Tämä johtaa siihen, että näinä päivinä sähkön hinta painuu lähelle nollaa, mikä puolestaan tekee kaikesta sähköntuotannosta kannattamatonta.

Aurinkolämpöä voidaan käyttää ennen kaikkea asuinkiinteistöjen lämmitykseen ja käyttöveden tuotantoon. Suurin osa arvioista toteaa potentiaaliksi muutamia terawattitunteja lämpöenergiaa. Esimerkiksi Greenpeace uskoo aurinkolämmön sopivan myös kaukolämmön tuotantoon, jolloin tuotantoa saataisiin 23 TWh (luonnollisesti lämpöenergiassa mitattuna) vuonna 2050. Tämä tuotanto painottuisi vuoden aurinkoisemmalle puoliskolle. Rahoituksesta tai kannattavuudesta ei arvioiden yhteydessä puhuta.

Pöyry: Taloudellista tapaa varastoida aurinkoenergiaa kesällä talven varalle ei nähdä laajassa mittakaavassa 2030 mennessä. Teoreettinen potentiaali esim kattojen hyödyntämisessä laskettiin olevan noin 15 TWh aurinkosähkölle, tai 42 TWh aurinkolämmölle. Taloudellisesti potentiaali on huomattavasti pienempi, sillä investoinnit ovat pääosin lisäinvestointeja nykyiseen järjestelmään, sillä ne eivät yksinään riitä. 

Vesivoima

Vesivoimalla tuotetaan vuoden sateisuudesta riippuen sähköä noin 13 TWh. Kauppa- ja teollisuusministeriön (nykyinen TEM) vuonna 2005 tekemän selvityksen mukaan teknistä (ei välttämättä taloudellista) lisäyspotentiaalia olisi enintään 9,7 TWh. Tämä vaatisi vesistöjen suojelun lopettamista. Jos vesiensuojelusta pidetään kiinni ja kiisteltyä Vuotoksen allasta ei rakenneta, lisäysmahdollisuus on noin yksi terawattitunti. Tähän lukuun sisältyvät pienvesivoimalat. Vesivoima on arvokasta eritoten tuotannon nopeaan ja päästöttömään säätämiseen. Fortum on hankkimassa runsaasti vesivoimakapasiteettia Venäjältä osana “kokonaispakettia” jossa se lähtee mukaan Fennovoiman ydinvoima-hankkeeseen (enintään 15 prosentin osuudella) ja siten varmistaa yksin sen riittävän kotimaisuusasteen (vaatimus on asetettu 60 prosenttiin). Fortum omistaisi todennäköisesti 75 prosenttia uudesta vesivoimayhtiöstä, jonka tuotantokapasiteetti vastaa Suomen kapasiteettia.

Pöyry: Vesivoiman lisäyspotentiaali (Motiva 2014): alle 1MW laitokset: noin 1 TWh/vuosi, 1-10 MW laitokset noin 0,4 TWh/vuosi ja yli 10 MW laitokset noin 1 TWh/vuosi. Yhteensä potentiaali 2,4 TWh/vuosi. 

Biomassa ja biojätteet

Biomassaa riittää Suomen Ympäristökeskuksen laskelmien mukaan vuoden 2030 tienoilla jopa 109 terawattitunniksi lämpöenergiaa. Tällä hetkellä tuotanto on noin 90 TWh lämpöä (josta tehdään esimerkiksi noin 23 TWh sähköä). Tästä suuri osa on metsäteollisuuden jätteiden hyötykäyttöä tehtaiden omissa prosesseissa. Biomassan ongelmana on myös se, että vaikka sitä pidetään tällä hetkellä päästöneutraalina, voi laskentatapa hyvin muuttua tulevaisuudessa. Jos tämä ei haittaa ja kestävyyskriteerit unohdetaan, biomassaa voidaan toki käyttää paljon enemmänkin: mikäli kaikki Suomessa kasvavat kasvit puutarhoja ja viljavainioita myöten riivitään lämpökattiloihin, voitaisiin energiaa saada jopa 428 TWh vuodessa.

Biomassa on myös yksi tärkeimmistä potentiaalisista nestepolttoaineiden lähteistä. Mainittu 109 TWh potentiaali voi laskennallisesti riittää korvaamaan Suomen nykyisen nestepolttoaineiden liikennekäytön, noin 50–60 TWh vuodessa. Tätä kirjaa kirjoittaessa ilmestynyt WWF:n selvitys metsien kestävästä käytöstä linjaa, että ympäristön monimuotoisuuden turvaamiseksi metsäbiomassan energiakäyttöä ei voi lisätä nykyisestä noin 90 terawattitunnista enempää kuin noin kuusi terawattituntia.

Biojätteistä voidaan Suomen Biokaasuyhdistyksen arvioiden mukaan tuottaa enintään 14 TWh (lämpöenergiassa mitattuna) ennen kaikkea liikennepolttoaineeksi kelpaavaa biokaasua. Todellinen tuotannonlisäysmahdollisuus on yhdistyksen mukaan kuitenkin 9 TWh.

Pöyry: Biokaasun teknistaloudellien potentiaali on noin 9,2 TWh. Potentiaali sähkön ja lämmön tuotannossa on 2,7 TWhe/vuosi ja 3,9 TWht/vuosi. 

Lämpöpumput

Lämpöpumpuilla voidaan saada lämmityslämpöä tulevaisuudessa ehkä 20–30 terawattituntia vuodessa, päätellen nykyisistä asennusnopeuksista. Asennusten lisääntyessä lämpöpumput, kuten aurinkolämpökin, alkavat kilpailla kaukolämmön kanssa ja heikentävät sen käyttöastetta. Lisäksi lämpöpumput käyttävät sähköä. Tämä lisää sähkön kulutusta etenkin kovilla pakkasilla, jolloin etenkin ilmalämpöpumput käytännössä vastaavat suoraa sähkölämmitystä ja kulutus on muutenkin korkea. Jos lämpöpumpuilla tuotetaan 30 TWh, kuluu siihen sähköä kenties noin 10 TWh (jos sähkö on tuotettu polttolaitoksessa, on polttoainetta kulunut noin 30 TWh). Jos lämpöpumppuja käytetään myös viilennykseen, voi kulutus olla enemmänkin.

Pöyry: Suomen lämpöpumppuyhdistyksen selvityksen (2014) mukaan 2030 lämpöpumppujen lämmöntuotanto on noin 22 TWh, ja kokonaispotentiaali noin kaksinkertainen tähän nähden. 

Ydinvoima

Tällä hetkellä ydinvoimalamme tuottavat joka vuosi noin 22 TWh sähköä. Olkiluoto 3 tulee lisäämään tuotantoa 12–13 TWh vuodesta 2018 ja Fennovoiman Hanhikivi 1 noin 9-10 TWh (arvioilta vuodesta 2025). Vanhojen laitosten purkaminen alkaa vuoden 2027 tienoilla Loviisasta (noin 8 TWh), jollei reaktoreille haeta ja myönnetä lisäaikaa. Auki on vielä Fortumin reaktorihanke Loviisaan ja TVO:n suunnittelema Olkiluoto 4, jotka tuottaisivat sähköä reilu 8-12 TWh kukin, riippuen reaktorivalinnasta. Teknisesti mahdollista olisi tehdä Helsingistä kertaheitolla hiiletön kaupunki tuottamalla kaukolämpö ydinvoimalla Loviisassa. Tämä saattaa olla jopa halvin ja tehokkain tapa dekarbonisoida Helsinkiä. Se on toki poliittisesti ongelmallinen.

Suomi on monella mittarilla maailman parhaita paikkoja ydinvoiman rakentamiseen. Tämä vahvuus on mielestämme viisasta hyödyntää.

Advertisements

4 thoughts on “Suomen energiantuotannon arvioidut potentiaalit

  1. Tämä juttu on kiinnostava, mutta täyttää jossain määrin propagandan tunnusmerkkejä. Yhteisen vihollisen kaapua asetellaan monen suomalaisen inhokin, eli Greenpeace:n harteille. Sen ideaksi sanotaan esimerkiksi massiivista lisäystä tuulivoimaan, minkä sitten teilataan näin: ”Tällöin merkittävä osa tuulisempien päivien tuotannosta menisi harakoille ja tuolloin tuotetun kaiken sähkön markkinahinta lähestyisi nollaa.”
    Jos ajatellaan kiihkottomasti tuota asiaa, niin voisi tulla mieleen, että miksei sitä suurta määrää ylijäämäenergiaa (ja vielä sitäkin, joka tulee aurinkovoimaloista) voitaisi käyttää johonkin. Miksi asioita pitää ajatella kuten aina ennenkin? (Ehkä siksi, että saataisiin perusteltua ydinvoiman lisärakentamista) Esimerkiksi Saksassa tällaista ylijäämää halutaan käyttää kaasun tuotantoon. Tämä konsepti on nimeltään ”power to gas”.

    Tykkää

    • Greenpeace on esittänyt omat arvionsa, ja haluaa tulla niiden kanssa vakavasti otettavaksi. Jos sen arvioista sitten puuttuu esimerkiksi edes suuntaa antavat arviot vaikkapa huipputuntien power to gas -tuotannosta, niin tässä kohden – kun arvioimme eri tahojen antamia arvioita esim tuulituotannosta sekä niiden perusteita ja uskottavuutta, niin minun mielestäni propagandan tunnusmerkit täyttyisivät ennemminkin silloin, jos rupeaisimme joidenkin tahojen analyysejä kovasti täyttämään ja selittämään paremmiksi kuin mitä ne ovat.

      Se tuulisten päivien tuotanto nyt vaan menisi harakoille, sillä Greenpeace ei ole raportissaan esittänyt keinoja joilla se varastoitaisiin ja joilla tämä sähkön arvon putoaminen nollaan estettäisiin (saati mitään arviota näiden kustannuksesta). Jos Greenpeace ei tätä halua tuoda ilmi, niin sanoisin että juuri siinä on kyse propagandasta.

      Mutta toki ilmaiselle sähkölle voi löytyä käyttökohteita (herää kysymys kuka piru rakentaa tuulisähköä siinä vaiheessa kun markkinasähkön hinta on lähellä nollaa vähänkään tuulisina päivinä, ja sama koskee aurinkoa?). Se, että onko nämä käyttökohteet järkeviä ja kannattavia, on toinen asia. Otetaan esimerkki hieman samansuuntaisista visioista:

      Äskeinen LUTin Christian Breyerin esittämä Neo Carbon hankkeen 100% renewables skenaariot kertovat kuinka vakaasta asiasta puhumme. Auringon ja tuulen yhteenlaskettu asennettu kapasiteetti on reilusti yli 70 GW, kun Suomen kulutus pyörii siellä 10 gigan molemmin puolin. Varastointikapasiteettia (siis tehoa) pitäisi olla jopa moninkertainen määrä Suomen sähkönkulutukseen nähden jotta tuulisten ja/tai aurinkoisten päivien ylijäämäenergia saadaan talteen (ja kuitenkin tätä kapasiteettia tarvitaan vain osan aikaa vuodesta joten sen käyttöaste jää osin pieneksi ja investointikustannus siten suureksi suhteessa tuotantoon). Odotan power to gas -laitoksia innolla, mutta tähänastiset laskelmat osoittavat myös sen, että niiden täytyy olla tuotannossa suurimman osan ajasta jos niiden tuottama kaasu kilpailee edes suurin piirtein samassa hintaluokassa fossiilisen kaasun kanssa – ja tämä olettaen, että niiden käyttämä sähkö on lähes ilmaista.

      Tykkää

Mitä mieltä olet?

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s