19.11.2001 Etelä-Savon luonnonsuojelupiirin Energiaseminaari, Mikkeli
Ari Lampinen, Jyväskylän
yliopisto, ala@jyu.fi
EU:n energiastrategia vuodelta 1995 mainitsee ympäristönsuojelun, energian huoltovarmuuden ja kilpailukyvyn energiapolitiikan peruspilareina. Eräs tärkeimmistä keinoista kaikkien näiden elementtien edistämiseksi on uusiutuvan energian käytön lisääminen. Komissio julkaisi vuonna 1997 strategian täsmennykseksi uusiutuvan energian (UE) edistämisohjelman, jonka tarkoituksena on nostaa uusiutuvan energian osuus 6 %:sta 12 %:iin EU:n primäärienergiankulutuksesta vuoteen 2010 mennessä 1000 miljardin markan investointikustannuksin (Taulukko 1). Kyseinen uusiutuvan energian tuotantokapasiteetin lisäys on lähes viisinkertainen Suomen kokonaisenergiankäyttöön (31 Mtoe eli 31 miljoonan öljytonnin sisältämä energia) verrattuna.
Taulukko 1. Uusiutuvien energiamuotojen lisätuotantotavoitteet vuoteen 2010 mennessä. Investoinnin kokonaisarvo on 1000 miljardia markkaa. Suurvesivoima (>10 MW) ei sisälly useimpien edistämistoimenpiteiden piiriin.
| Tuotantoteknologia | Osuus (1) ohjelmasta | Loppukulutusenergia (2) [Mtoe/v] | Primäärienergia (3) [Mtoe/v] | Sähkö [TWh/v] |
| Biomassa |
|
|
|
|
| - biokaasu |
|
|||
| - kiinteä ja nestemäinen |
|
|||
| Passiivinen aurinkoenergia |
|
|
|
|
| Tuuli |
|
|
|
|
| Aurinkokeräin |
|
|
|
|
| Suurvesivoima |
|
|
|
|
| Pienvesivoima |
|
|
|
|
| Aurinkopaneelit (PV-sähkö) |
|
|
|
|
| Geoterminen sähkö |
|
|
|
|
| Geoterminen lämpö |
|
|
|
|
| Maalämpö |
|
|
|
|
| Muut |
|
|
|
|
| YHTEENSÄ |
|
|
|
|
(1) Loppukulutusenergian mukaan.
(2) Energia, jonka kuluttajat käyttävät.
Ei sisällä voimalaitosten konversio- ja omakulutushäviöitä
eikä energian siirtohäviöitä.
(3) Energian kokonaiskulutus, jossa häviöt
ovat mukana.
Edistämisohjelma perustellaan sen tuottamilla hyödyillä
yhteiskunnan eri sektoreilla. Nämä hyödyt ylittävät
ohjelman vaatimat kustannukset, joten uusiutuvan energian tuotantohinnaksi
tulee alle 0 p/kWh. Tässä esitetään sektorikohtainen
yhteenveto ohjelman toteutumisen seuraamuksista:
Maa- ja metsätalous: Energiantuotanto maaseudulla lisää maaseudun elinvoimaisuutta. Agenda-2000:n (EU:n maaseutupolitiikan CAP runko) non-food -tuki mahdollistaa energiakasvituotannolle samanlaisen tuen kuin ruokakasvituotannolle eli kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten biopolttoaineiden tuotanto sähkö-, lämpö- ja liikennepolttoaine- ja työkonekäyttöön. UE-sähködirektiivi (hyväksytään vuonna 2001) velvoittaa sähköverkköyhtiön ostamaan pientuottajan ylijäämäsähkön: biopolttoaineperäisen sähkön (esim. hakesähkö tai biokaasusähkö) lisäksi voidaan myydä muutakin UE-sähköä, esim. tuulivoimaa (yleistä Tanskan ja Saksan maatiloilla) tai pienvesivoimaa. Energiayliomavaraisuudella voidaan jopa kattaa kaikki maatilan tulontarpeet. Kyseinen direktiivi myös velvoittaa kaikki energian kanssa tekemisissä olevat julkisen sektorin virkamiehet kouluttautumaan uusiutuvien energianlähteiden alalla ja määrää oletuksena myönteisen päätöksen uusiutuvan energian rakennuslupa-anomukseen, mikäli anomusta ei säädetyssä ajassa saada käsiteltyä. Valmisteilla on lisäksi direktiivit kaukolämpöä (lämmön myynti kaukolämpöverkkoon), kaasumarkkinoita (biokaasun myynti maakaasuverkkoon) ja liikennepolttoaineita (verottomuus) varten. Edellytyksenä tällä hetkellä liikenteen biopolttoaineiden kannattavuudelle on dieselveron poistaminen sekä biopolttoaineita käyttävien ajoneuvojen ylimääräisen autoveron poistaminen. Hiilivetypohjaisten nestemäisten polttoaineiden viimeaikainen hintakehitys saattaa vauhdittaa kannattavuuden luontaista toteutumista merkittävästi. Valmisteilla oleva EU:n biopolttoainedirektiivi vaatii jokaisen EU-maan käyttämistä liikennepolttoaineista vähintään 2 %:n osuuden olevan biopolttoaineita vuoteen 2005 mennessä ja 5,75 %:n osuuden vuoteen 2010 mennessä.
Aluepolitiikka: Uusiutuvia energiamuotoja on hyödynnettävissä kaikkialla paikallisesti, joten strategia tukee EU:n läheisyysperiaatetta.
Teollisuus: Pienen ja keskisuuren teollisuuden rooli vahvistuu. PK-teollisuuden vahvistuminen johtuu uusiutuvan energiateknologian modulaarisesta luonteesta, joka tekee mahdolliseksi voimalaitosten rakentamisen pienissäkin teollisuuslaitoksissa tai pajoissa. Energiateknologian valmistajien lisääntyminen lisää kilpailua ja alentaa hintoja. Teknologinen innovaatiopotentiaali kasvaa, koska teknologian kehittämiseen osallistuvien määrä kasvaa.
Työllisyys: Strategian toteutuessa luodaan 500.000 - 900.000 uutta nettotyöpaikkaa EU:n sisäisiä markkinoita varten ja 350.000 uutta työpaikkaa vientiteollisuuden tarpeisiin. Työllisyyden lisääntyminen johtuu siitä, että UE-tuotanto työllistää n. 2-5-kertaa enemmän tuotettua energiayksikköä kohti kuin uusiutumaton energia. Suomessa Kauppa- ja teollisuusministeriö on vuonna 1999 arvioinut uusiutuvien energianlähteiden lisääntyvän käytön tuottavan Suomeen yli 10.000 työpaikkaa tällä vuosikymmenellä. Maa- ja metsätalousministeriön energiapuutyöryhmä arvioi vuonna 1997 energiahakkeen lisääntyvän käytön (tavoite 10 Mm3) työllistävän yli 11000 henkilövuoden verran tämän vuosikymmenen aikana. Hakkuutähdehakkeen käytöllä energiantuotannossa on paikallisesti yli kymmenkertainen työllistämisvaikutus verrattuna polttoöljyn käyttöön. Hakkuujätteen keräyksen ja harvennuspuun korjaamisen käynnistämiseen ei tarvita työllistettävien merkittävää uudelleenkoulutusta.
Energia: EU:n nykyinen 50 % energiaomavaraisuus on laskemassa 30 %:iin vuoteen 2020 mennessä, ellei uusiutuvia kannallisia energiavaroja hyödynnetä. Kyseessä on siis tärkeä energiahuollon varmuutta lisäävä politiikka (huom. Suomessa päinvastoin energiahuollon varmuusargumentillä perustellaan uusiutumattomien ulkomaisten polttoaineiden käytön lisäämistä). Kotimaisen uusiutuvan energian tuottamiseen soveltuvan teknologian kehittäminen on tärkeää myös kansallisen kriisivalmiuden parantamiseksi. Toisaalta uusiutuva energiateknologia on luonteeltaan modulaarista, mikä tekee mahdolliseksi toisaalta tarpeen mukaisen vaiheittaisen, toisaalta erittäin nopean, rinnakkaisen, rakentamisen. Jälkimmäisestä on esimerkkinä Kaliforniassa 4 vuoden aikana 1980-luvun alussa pystytetyt 10.000 tuuliturbiinia. Mikäli tälläinen projekti toteutettaisiin Suomessa 3 MW turbiineilla, esimerkiksi merituulipuistoina, niiden vuodessa tuottama sähkömäärä vastaisi Suomen vuotuista sähkönkulutusta. Alaa niiden tornit vaatisivat Seutulan uuden kiitoradan verran.
Kauppa: Strategia vahvistaa UE[uusiutuvan energian]-teollisuuden kilpailukykyä ja tuottaa yhdessä vuosittain vältettävän 18 mrd markan ulkomaisten polttoaineiden oston kanssa vuosittaisen 120 mrd markan vaihtotaseen ylijäämän.
Terveydenhoito: Kustannukset putoavat 30-270 mrd markkaa vuodessa (sisältää myös eräitä muita päästöjen vähentämisestä seuraavia hyötyjä). Päästöjen aiheuttamat kuolemantapaukset vähenevät useilla tuhansilla vuodessa. Tämä johtuu siitä, että fossiilisten polttoaineiden käyttö aiheuttaa satoja tuhansia kuolemia EU:ssa vuosittain.
Talous: Strategian suorat kokonaisinvestointikustannukset ovat 1000 mrd markkaa, joka jää pääasiassa EU:n talousalueelle. Strategian todelliset kustannukset ovat negatiiviset, koska strategian aiheuttamat hyödyt yhteiskunnan eri sektoreilla, jo pelkästään kauppa- ja terveydenhoitosektoreilla, ylittävät suorat investointikustannukset. Tämä johtuu siitä, että nykyisin energiankäytön kustannuksista merkittävä osa tulee nykyään maksettaviksi julkisin varoin mm. terveys- ja ympäristösektoreilla. Toisaalta uusiutumattomat energiamuodot saavat edelleen ja ovat historiallisesti saaneet runsaasti yhteiskunnan tukea: nykyäänkin suorat vuotuiset globaalit subventiot fossiilienergiateollisuudelle on arvioitu yli 1000 miljardiksi markaksi.
Ympäristö: Hiilidioksidipäästöt vähenevät yli 400 miljoonaa tonnia vuodessa. Jo tämä toimintasuunnitelma yksin riittää Kioton sopimuksen EU:lle asettaman 8 % vähennystavoitteen toteuttamiseen hiilidioksidin osalta, vaikka energian kokonaiskulutus kasvaisi arvioiden mukaisesti. Muiden kasvihuonekaasupäästöjen vuoksi tarvitaan lisätoimenpiteitä: yhdessä CHP:n ja energian säästön edistämisohjelmien kanssa voidaan saavuttaa 14 % vähennys. Ja samalla vähennetään happosateita, pienhiukkaspäästöjä, otsonikerrosta tuhoavia päästöjä ja orgaanisten myrkkyjen päästöjä.
Esimerkkilaskelma tuulivoiman potentiaalista Suomessa
Kaliforniassa pystytettiin 4 vuodessa 1982-1985 10.000 tuuliturbiinia, a 100 kW. Entä, jos samanlainen urakka tehtäisiin nyt vaikkapa Itämerellä käyttäen Itämeren nykyistä suurinta turbiinikokoa 3 MW ja käyttökerrointa 0,3?
Energian vuosituotanto olisi E = 10.000 · 3 MW · 0,3 · 365 · 24h = 79 TWh eli vastaisi Suomen sähköenergian kulutusta vuonna 2000. Pinta-alan tarve turbiinien jalustoilla olisi A = 10.000 · 10m · 10m = 1 km2 eli Helsingin ydinkeskustan pinta-ala.
Huom:
ABB on tuomassa markkinoille turbiinia, jonka tuotanto on laskussa käytettyyn verrattuna 2-kertainen.
Suomen uusiutuvien energianlähteiden varat ovat kertalukuja suuremmat kuin energian käyttömme. Yllä mainittu esimerkki antaa kuvan tuulienergian resurssistamme, joka helposti riittäisi jopa koko Suomen sähkönkulutusta vastaavan tuotantokapasiteetin rakentamiseen. Myös mm. bioenergian käyttämättömät resurssit ovat erittäin suuret. Sähkön ja lämmön yhteistuotantotekniikka (CHP = combined heat and power) on paras tapa käyttää sitä, koska polttoaineen energiasta saadaan käytettyä hyödyksi yli 80 %. Taulukossa 2 on mainittu EU-maat, jotka käyttävät ko. tekniikkaa yli EU:n keskiarvon.
Taulukko 2. CHP-tekniikkaa eniten käyttävät EU-maat verrattuna niiden EU-taakanjakosopimuksen mukaiseen kasvihuonekaasujen päästövähennystavoitteeseen. CHP-käyttötiedot ovat EU:n CHP-teknologian edistämisohjelmasta.
Luvut prosentteja!
| Maa | CHP-voimaloiden osuus maan sähköntuotantokapasiteetista | CHP-sähkön osuus sähkön tuotannosta | Päästötavoite EU:n taakanjakosopimuksen mukaan |
| Tanska |
|
|
|
| Hollanti |
|
|
|
| Suomi |
|
|
|
| Saksa |
|
|
|
| Itävalta |
|
|
|
| Belgia |
|
|
|
| Italia |
|
|
|
| EU-15 |
|
|
|
CHP-tekniikan avulla pystytään säästämään kaikkia käytettäviä polttoaineita, ei ainoastaan biopolttoaineita. Erityisongelmana Suomessa on se, että käytössä on lähes ainoastaan suuren kokoluokan energiantuotantotekniikkaa: 10 MW:n voimalaa pidetään yleensä jo liian pienenä yksikkönä. Siksi usein sanotaan, että Suomen CHP-kapasiteetti on jo täyteen rakennettu eikä sen avulla enää, päinvastoin kuin muissa maissa, voida vähentää energiantuotannon päästöjä. Suomen muihin CHP-teknologiaa paljon käyttäviin verrattuna vaatimaton päästövähennystavoite heijastaa tätä käsitystä.
Teoreettinen potentiaali on kuitenkin suuri. Mikäli kaikki Suomessa nyt tarvittava lämpö tuotettaisiin CHP-tekniikalla, voitaisiin lämmöntuotannon ohessa saada muuhun käyttöön lähes 70 TWh lisää sähköä eli 9 suurvoimalan sähköntuotannon verran. Tämä vaatisi biomassan määrän kaksinkertaistamista, joka on tavoitteena Kauppa- ja teollisuusministeriön vuonna 1999 julkaisemassa uusiutuvien energianlähteiden edistämisohjelmassa vuoteen 2025 mennessä. Yli puolet lisäyksestä tulisi lukuisten pienten voimalaitosten tuottamana ja loppu suurten voimalaitosten hyötysuhteen parantamisesta, suorasähkölämmityksen sähkön vapautumisesta muuhun käyttöön sekä kaukolämmön uusien käyttömuotojen avulla.
Suurten voimalaitosyksiköiden skaalaetua pidetään yleensä tärkeänä sähköntuotannon yksikkökustannusten minimoimiseksi. Taulukko 3 kuitenkin osoittaa autoteknologian esimerkillä, että pienten voimalayksiköiden (mikrovoima, mikro-CHP) sarjavalmistuksella on paljon suurempi kustannusten pudotuspotentiaali. Pienen kokoluokan sähkön- ja lämmöntuotanto, mini- ja mikro-CHP, edistävät maaseudun omavaraisuutta ja tekevät myös energian myyntitoiminnan mahdolliseksi kylä- tai tilakohtaisella tuotannolla sekä paikallisesti, alueellisesti, kansallisesti että kansainvälisesti. Jälkimmäisestä mahdollisuudesta mainittakoon esimerkkinä Ruotsi, joka jo nyt tuo maahan biomassapellettejä Suomesta, Baltiasta ja Pohjois-Amerikasta.
Taulukko 3. Energialaitosten rakennusinvestointikustannuksia.
| Laitostyyppi | Käyttökerroin (1) | Investointikustannus (mk/kW) |
| Ydinvoimala |
|
|
| Vesivoimala |
|
|
| Tuulivoimala |
|
|
| Kivihiililauhdevoimala |
|
|
| Auton moottori |
|
|
(1) Tarkoittaa keskimääräisen
vuotuisen tuotantotehon ja nimellistehon eli maksimitehon suhdetta.
Esim. tietty nimellisteho ydinvoimaa tuottaa vuodessa 3 kertaa
enemmän energiaa kuin sama nimellisteho tuulivoimaa. Ilmoitetut
käyttökerrointen arvot ovat Suomessa tyypillisiä
arvoja.
Lisäys:
Yllä oleva teksti on osa meneillaan olevaa Ari Lampisen ympäristöfysiikan kurssimateriaalia: http://www.cc.jyu.fi/~ala/ymp115/yhteiskunta/Uusiutuvat_ja_yhteiskunta.htm
Laskutehtävä on lisähuomautuksin osoitteessa: http://www.cc.jyu.fi/~ala/ymp115/energia/Slide15.JPG
ARI LAMPINEN on Suomen luonnonsuojeluliiton energianeuvoston asiantuntija.
