Energian tuotantomuoto on arvovalinta

Uusiutuvan energian tuotanto on purskeista, joskus tuulee ja paistaa, joskus ei.  – On hyväksyttävä, että osa tuotetusta energiasta menee hukkaan ja taivaan tuuliin, dosentti Pasi Vainikka sanoo. Kaikkea ei kannata varastoida, mutta avointa kauppaa pitää tehdä. Ensiarvoisen tärkeää on energiaverkkojen rakentaminen.

Vainikka_Pasi_WEB

Pasi Vainikan mukaan on poliittisesti tärkeää olla omavarainen oman maan sisällä. – Varakapasiteetti on laskettava järjestelmään mukaan. Myös varastoinvestoinnit maksavat, hän sanoo.

Jos ekonomistit olisivat saaneet päättää, asuisimme yhä luo­lissa ja heittelisimme jäniksiä kivillä, VTT :n johtava tutkija, dosentti Pasi Vainikka nau­rahtaa. Teekkarihuumori on tallella, mutta mies vakuuttaa, että ei ole energia-asioissa friikki eikä yhden asian puolestapuhuja.

 – Suhtaudun myötämielisellä uteliai­suudella moniin vaihtoehtoihin, mutta fakta on, että erityisesti aurinkoenergian osuus kasvaa maailmanlaajuisesti lähi­vuosina, hän sanoo ja ottaa esimerkiksi Fortumin , jossa aurinkoenergia on jo nyt pääpainopistealueena.

– Erityisesti Aasiassa käynnistyy tuhansien megawattien voimaloita.

– Tiedossamme kuitenkin on, että aurinko- ja tuulienergiaa on saatavilla liki rajattomasti, hän sanoo, mutta huomauttaa, että pelkkä tietoisuus energialähteen riittävyydestä ei ole tarpeeksi. Tuuli- ja aurinkoenergian tuotannossa on osattava ottaa huomioon tuotannon epätasaisuus vuorokauden ja vuodenaikojen vaihtelujen mukaan. On opeteltava pistämään energiaa varastoon.

– Kun aurinkoa ja tuulta on vähintään 50 prosenttia järjestelmästä, tarvitsem­me isoja vuorokauden sisäisiä siirto-operaatioita ja kausisiirto-operaatioita, Vainikka sanoo ja toteaa, että esimerkik­si Suomessa kesällä syntyvää aurinko­energiaa voisi varastoida synteettiseen maakaasuun talvikuukausien varalle.

 – Olemassa oleva kaasuverkko sopisi hyvin varastoksi, joka olisi integroitu muihin energiasektoreihin. Kausivaras­to olisi toiminnassa erityisesti vuoden ensimmäiset, pimeät kuukaudet.

Tarvittavat teknologiat ovat periaat­teessa olemassa, vaikka varastoja ei vielä olekaan valmiina. Niitä on kuitenkin tulossa.

– Rakenteilla oleviin LNG-termi­naaleihin on mahdollista varastoida merkittäviä määriä kemiallista energiaa, Vainikka sanoo.

Osa tuotannosta menee hukkaan

Tärkeintä Vainikan mukaan on ymmär­tää, mistä uusiutuvien energiajärjestel­mien hinta muodostuu.

– On poliittisesti tärkeää olla oma­varainen oman maan sisällä, hän sanoo huomauttaen, että sähkön lopullinen hinta, euroa per kWh, muodostuu nel­jästä osasta. Primäärituotanto on laskel­massa ensimmäisenä.

– Kun investoit tuuliturbiiniin tai au­rinkovoimalaan ja lasket käyttöajan tuo­tannon, saat primaarituotantokustan­nuksen, Vainikka opettaa. Hän korostaa, että kustannusoptimointia tavoiteltaes­sa on hyväksyttävä, että osa tuotannosta menee hukkaan.

 – On aikoja, jolloin syntyy paljon aurinko- ja tuulienergiaa yhtä aikaa. On myös aikoja, jolloin ei paista eikä tuule. Tuotanto on purskeista, mutta kaikkea ei kannata ostaa eikä ottaa varastoon, hän sanoo todeten, että hukkaan heite­tyn energian arvon voi laskea.

– Tuotannonleikkausta tarvitaan vähemmän maantieteellisesti isolla alueella. Tulee kalliimmaksi vaatia oma­varaisuutta yksittäiseltä maakunnalta kuin yksittäiseltä maalta tai maanosalta, Vainikka sanoo ja muistuttaa, että myös varasto-operaatioista tulee aina häviöitä. Myös varastoinvestoinnit maksavat.

– Varakapasiteetti on laskettava jär­jestelmään mukaan. Silloin puhutaan tilanteesta, kun ei tuule eikä paista. Varastoa ei kannata Vainikan mukaan mitoittaa yli tietyn raja-arvon.

– Tuulen ja auringon tuotantoa mal­linnetaan sääperustaisesti, mutta opti­miratkaisussa pyritään yleensä minimoi­maan energianvaraston koko.

Kustannuksia syntyy myös energian siirrosta, hän sanoo ja ottaa Suomen nä­kökulmasta esimerkiksi isot siirtoyhtey­det Ruotsiin ja Viroon.

– Ne maksavat, ja ovat osa sähkön lo­pullista kustannusta. Olen tavannut sa­noa, että koko järjestelmän kustannuksia energiavarastoineen voi yksinkertaistaa siten, että laskee auringon ja tuulen tuotantokustannusten päälle noin 30 prosenttia.

Vainikka muistuttaa, että uusimpi­en tutkimusten mukaan uusiutuvasta energiasta tulee halvin energiantuotan­tomuoto viimeistään kymmenen vuoden sisällä.

– Täysin uusiutuvaan energiaan perustuva järjestelmä on mahdollinen. Edullista se näyttäisi olevan esimerkiksi Koillis-Aasiassa, hän siteeraa vastikään julkaistua selvitystä.

– Jos joku vielä hairahtuu sanomaan, että aurinko- ja tuulivoima eivät ole kus­tannustehokkaita, niin väittäisin, että puhujalla on vanhentuneet tiedot.

Halpenemisella on rajansa

Pasi Vainikan mukaan energianlähteellä on taloudellisesti huomattavasti enem­män merkitystä kuin asian tiimoilta käy­tävissä keskusteluissa usein annetaan ym­märtää. Hän toteaa, että laskennallinen totuus aurinkoenergian kohdalla on aika yksinkertainen: Kun kapasiteetti kaksin­kertaistuu, hinta putoaa 20 prosenttia.

– Käytössä on nyt noin 140 GW:n verran aurinkokennojen tuottamaa energiaa. Seuraavan paneelin valmista­minen maksaa jotakuinkin 50 senttiä per watti. Voidaan olettaa, että suunta jat­kossakin seurailee selkeää logaritmista asteikkoa, hän sanoo ja piirtää esimerkin fläppitaululle huitaisemaansa graafiseen kuvaajaan.

– Kun kapasiteetti oli sata, on hinta ollut 60-70.

– Jos vertailet esimerkiksi litteiden näyttöjen hintakehitystä, ’learning trate’ on 20 prosenttia tai vähän päälle. Kun ryhdytään massatuottamaan, tuotan­tolinjat automatisoituvat ja tuotantoon käytettävien materiaalien määrää opti­moidaan, hinnat halpenevat, Vainikka sanoo ja toteaa, että saman vertailun voi tehdä autojen valmistukselle.

Samoin perustein voidaan tarkastella myös aurinkosähkön tuotantoa. Vaini­kan mielestä on perusteltua olettaa, että hinta putoaa entisestään.

– On kuitenkin muistettava, että puo­let kustannuksista syntyy, kun joku vie laitteet katolle, värkkää kennot paikal­leen ja yhdistää järjestelmän verkkoon. Työkustannuksiin ei voi vaikuttaa, joten halpenemisella on rajansa. 

Uutta on, että ihmiset itse päättävät

Jää nähtäväksi, voiko energia-asioissa tulla eteen samankaltainen brändi-ajattelu kuin on esimerkiksi autoalalla: yksi järjestelmä on toista imagollisesti arvokkaampi ja arvostetumpi.

– Uutta on, että päätöksen teko on siir­tymässä kunnallisilta monsteriyhtiöiltä ihmiselle itselleen. Siinä on puolin ja toi­sin sulattelemista, ja muutoksen myötä syntyy ongelma ja hassu tilanne uusiutu­ville energiajärjestelmille myönnettävien tukien suhteen, Pasi Vainikka sanoo.

– Tuista pitää puhua, jos katsot ny­kyistä kapasiteettia, hän sanoo ja viittaa Fingridin voimajärjestelmätilaa kuvaa­vaan sivuun.

– Sähkön kulutus on Suomessa tällä hetkellä keskimäärin 11, huippukulutuk­sen aikana 15, gigawattia. Ongelma on sähkön hinta, joka nykyisellään on enim­mäkseen alle 40 euroa MWh. Sillä rahal­la ei rakenneta yhtään uutta kapasiteet­tia, mutta silti Suomeen suunnitellaan ydinvoimaa, jonka sanotaan maksavan 60 euroa MWh, Vainikka ihmettelee.

– Miksi tehdään investointeja, joissa sähkön hinta on yli sen, mitä se sähkö­markkinoilla on?

Hän vastaa itse ja perustelee päätel­määnsä olemassa olevien energiajärjes­telmien rakenteella.

– Miten sotien jälkeen rakennettu vesivoima on syntynyt Suomeen? Kuka sen on rakentanut, kenen rahoilla? Jos harpataan nykypäivään ja ydinvoimaan; mikä on ydinvoimalaitosten omistus­pohja, hän kysyy.

– Pyöritteleepä näitä miltä suunnalta tahansa, järjestelmistä on vähintään kaksi kolmasosaa ostettu verovaroin. Jos mennään yhteistuotantoon ja kau­kolämpöön, niin sielläkin laitokset ovat kunnallisten energiayhtiöiden omis­tuksessa. Ne tuottavat sähköä ja kauko­lämpöä. Sähkön hinnalla ei sinänsä ole merkitystä, koska kaukolämmön hinta on korkea. Puolet pientaloista investoi kaukolämmön sijasta nyt maalämpöön, hän sanoo.

– Mietipä miksi?

Käytännössä jäljelle jäävät Vainikan mukaan vain teollisuuden yhteistuotan­tolaitokset.

– Niistä voidaan sanoa, että siellä on markkinaperustainen ajattelu ja yksi­tyistä rahaa taustalla. Kyse on kuitenkin useimmiten metsäteollisuuden laitok­sista, jotka polttavat puuta, tuottavat lämpöä ja siinä sivussa sähköä omaan käyttöönsä, hän sanoo.

Vainikan mielestä on kummallista väittää, että Suomessa nyt, tuulesta ja auringosta kun puhutaan, ensimmäistä kertaa tuotettaisiin energiaa yksityisellä rahalla.

– Kyllä aurinko- ja tuulivoima pitää saada julkisin varoin rakennettuun järjestelmään jollakin tavalla mukaan, Vainikka sanoo painokkaasti.

– Näissä tuotantomuodoissa on mer­kityksellistä se, että alkuinvestointi mak­saa mitä maksaa, käyttäminen ei maksa juurikaan. Verovaroilla ostetut vesivoi­ma- ja ydinvoimalaitokset ajavat nyt muuttuvia kustannuksia vastaan, ja sen perusteella on mahdollista, että järjes­telmässä on sähkön hinta, joka ei millään tavoin vastaa esimerkiksi uuden ydinvoi­malan tuotantokustannuksia, hän sanoo. Tämä pätee myös tuontisähköön.

Hinnasta on turha jupista

Vainikka nostaa esille paljon julkisuutta saaneen VTT:n, Lappeenrannan tek­nillisen yliopiston ja Turun yliopiston Tulevaisuuden tutkimuskeskuksen yh­teishankkeen, jossa mallinnettiin täysin uusiutuvaan energiaan perustuvaa jär­jestelmää Kiinalle, Koreoille ja Japanille. Siinä laskettiin tuuli- ja aurinkovoima­järjestelmien hintaa, mutta on jätetty las­kematta vaihtoehtojen, hiilidioksidin tal­teenoton ja ydinvoiman, kustannukset.

– Kerropa, mikä noiden vaihtoehto­jen hinta on? Minä en sitä tiedä. Netistä tilattujen aurinkopaneelien hinnan tietää. Myös tuulivoiman syöttötariffille annettu, korotettu takuuhinta on tie­dossa. Se on seuraavat kaksi vuotta 105 euroa MWh, hän sanoo.

– Vuoden 2016 jälkeen rakennetun tuulisähkön takuuhinnaksi on laskettu 83,50 euroa megawattitunnilta. Kun tiedetään, että tuulivoiman tuotanto­kustannus on 70 euroa, niin ei muuta voi kuin ihmetellä jupinoita, jotka päivitte­levät tuulivoiman kallista hintaa.

Vainikka myöntää, että energian tuotantomuotoa valittaessa kyseessä on osin myös arvovalinta.

– Jos vertaat Kekkosen ajan investointeihin ja veronmaksajien rahoilla tuolloin tehtyihin investointiostoihin, uusiutuvien energioiden vaivana on historiattomuus. Vainikan mukaan on kuitenkin tiedossa, että tuuliturbiinien vuoden 2013 tilastojen mukainen huipunkäyttöaika Suomessa oli 1600 tuntia.

– Jos mennään Kiinaan, niin siellä huipunkäyttöajat 150 metrin korkuisessa tornissa ovat lähellä 3500 tuntia.

– Kiinalla on niin merkittävät tuuli- ja aurinkoenergian resurssit, että heidän uusiutuvan energian järjestelmänsä on jo nyt kannattava, Vainikka sanoo ja huomauttaa, että sikäläisillä markkinoilla myös hinta on puolet alhaisempi kuin Suomessa.

– Pelkkä resurssi ei ole kuitenkaan asian ydin. Liiketalouden näkökulmasta kyse on tilannekuvasta ja tilannekuvan luomisesta. Kiinassa tehdään uusiutuvaa energiaa siksi, että se on edullista, hän sanoo ja muistuttaa, että uusien energiajärjestelmien myötä myös eri alueiden geopoliittinen merkitys muuttuu.

– Ja sen myötä muuttuu myös energiayhtiöiden liiketoiminta. Kun rakennetaan uusia voimalaitoksia, ja aurinkopaneelit ovat ihmisten katoilla, on ymmärrettävä, missä on pihvi. Energiayhtiöiden pitää keksiä itsensä uudelleen, Pasi Vainikka sanoo.

Uusiutuvan energian tarjoamat liiketoimintamahdollisuudet koostuvat Vainikan mukaan kolmesta, neljästä kategoriasta. Ensimmäisenä on tuotanto.

– Tässä voivat olla mukana myös vesivoima ja biomassa, mutta lähdetään siitä, että on tuuli ja aurinko. Esimerkiksi Pohjoismaissa tuulee talvella enemmän kuin kesällä. Tanskassa noin 60 prosenttia talvikuukausien tuotannosta tulee jo nyt tuulesta, hän sanoo ja pistää toiseen kategoriaan energiaverkkojen yhdistämisen. Hän viittaa Tanskassa vastikään tehtyyn ratkaisuun, jossa kaukolämpöverkkoa lämmitetään uusiutuvalla energialla.

– Tämä on hyvä esimerkki myös lämmityssektorin päästöjen vähentämisestä, hän sanoo ja huomauttaa, että energiajärjestelmistä ei voi puhua ilman, että puhuu myös hiilidioksidipäästöistä.

– Energian käyttö on metsäkadon ja maatalouden ohella yksi merkittävimmistä ihmisen aiheuttamista kasvihuonepäästöjä lisäävästä tekijästä. Päästöt koostuvat sähköstä ja lämmityksestä, jäähdytyksestä ja teollisesta tuotannosta. Mukaan on laskettava myös liikenne, Vainikka sanoo ja muistuttaa, että kasvihuonepäästöjen vähentämiseen ei riitä, että on uusiutuva sähkö.

– Tämä tarkoittaa, että on rakennettava siltoja eri energiaverkkojen välille, hän sanoo.

– Nyky-yhteiskunnassa energiasta menee viidennes liikenteeseen. Tämä on fakta ja sektori, joka meidän on kyettävä dekarbonoimaan jollakin tavalla, Vainikka jatkaa.

– Sanotaan, että sähköautot tulevat. Hyvä. Mutta mitä jos ei tulekaan käänteen tekevää akkua? Jäljelle jää mahdollisuus valmistaa uusiutuvalla sähköllä synteettistä polttoainetta ilman hiilidioksidia, hän sanoo.

Mitä pitää tehdä? Vainikan mukaan tutkijoilta pyydetään toteuttamiskelpoisia ehdotuksia.

– Meillä on aurinko ja tuuli, ja mahdollisuus kehittää tekniikat, joilla energiaverkot yhdistetään. Tätä tutkitaan esimerkiksi Neo-Carbon Energy -hankkeessa, hän viittaa VTT:n, LUT:in ja Tulevaisuuden tutkimuskeskuksen yhteishankkeeseen, jossa tarkastellaan tuuli- ja aurinkoenergiaan perustuvaa tulevaisuutta ja ennakoidaan siihen liittyvää yhteiskunnallista ja taloudellista muutosta.

Asian ydin on, että vuoteen 2050 mennessä energiapäästöjen määrää on vähennettävä 90 prosenttia nykyisestä.

– Käytännössä on tähdättävä täysin päästöttömään järjestelmään, Vainikka sanoo.

Hän korostaa eri teknologioiden välillä olevien siltojen merkitystä.

– On kyettävä katsomaan, millainen on terästehdas, joka pyörii uusiutuvalla sähköllä. On tiedettävä, mitkä ovat liikenteen eri vaihtoehdot, jos mielitään muuta kuin vetyautoa tai täydellistä sähköautoa.

Miten lämpösektori hoidetaan, miten tehdään päästötön sementtitehdas, hän luettelee eteen putoavia kysymyksiä.

– Ja entä lannoiteteollisuus? Maailmassa käytetään 2000 TWh maakaasua vedyn tuotantoon. Hiilidioksidi menee taivaan tuuliin ja puolet vedystä typpilannoitteiden valmistukseen, hän pohtii.

– Käytännössä kemianteollisuus voisi korvata maakaasun uusiutuvalla sähköllä.

– Kun mennään todella uusiutuvaan järjestelmään, tarvitaan varasto-operaatioita, Pasi Vainikka toteaa ja sanoo olevansa vakuuttunut, että kaikki kolme paalua tarvitaan järjestelmän rakentamiseen: aurinko- ja tuulienergiaa, energiaverkkojen yhdistämistä sekä energiavarastoja.

Vainikan mukaan suomalaisista ei välttämättä tule johtavia aurinkopaneelien valmistajia, mutta hän kehottaa keskittymään teknologioiden kehittämiseen.

– Tie siltojen rakentamiseen eri energioiden välille on auki. Kuka tekee, miten ja missä, on vielä päättämättä, hän sanoo ja korostaa, että on muodostettava näkemys markkinoiden tarpeista.

– Toistaiseksi tulevaisuuden energiajärjestelmä on elossa vain simulointimalleissamme, jonka perusteella päättelemme, mitä teknologiaa pitää kehittää ja mitä palveluja tarvitaan. Voit kehittää tuotteet, vaikka valmistus ja käyttö ovat muualla kuin Suomessa. Globalisaatio on sitä, että mennään sinne, missä tuotanto on edullista ja kannattaa.

Suomi voisi Vainikan mielestä hyvin olla ykkönen esimerkiksi energiajärjestelmien kehityksessä.

– 90 prosenttia liiketoiminnasta on muualla kuin aurinkopaneeleissa tai tuuliturbiineissa, hän uumoilee.

– Liikenteeseen liittyvät innovaatiot ja ratkaisut lienevät ensimmäisessä aallossa kiinnostavimpia ja kannattavimpia.

Teksti ja kuva: Hannele Koskinen

Uusimmat artikkelit

13.12.2018 | Alan Uutiset

Fortum valmistautuu Kivenlahden uuteen biolämpölaitokseen rakentamalla uuden kaukolämpölinjan

Fortum kertoo aloittavansa kaukolämpölinjan rakennustyöt Kivenlahdesta Puolarmetsään Espoossa. Putkiyhteydellä valmistaudutaan Kivenlahteen rakennettavaan biolämpölaitokseen, joka tulee vähentämään merkittävästi Espoon hiilidioksidipäästöjä. Vuonna 2020 aloittava uusi biolämpölaitos tulee korvaamaan osan Espoon hiilipohjaisesta lämmöntuotannosta. Polttoaineena uudessa laitoksessa käytetään puuperäisiä polttoaineita, kuten hakkuutähteitä ja metsäteollisuuden sivutuotteita.

Sulzer tuo markkinoille huipputehokkaan HSR-turbokompressorin

Uusi korkean hyötysuhteen HSR-turbokompressorisarja on suunniteltu öljyttömän paineilman tuotantoon prosesseissa, joissa ilman on oltava ehdottoman puhdasta. HSR hyödyntää tehokasta turbo- ja magneettilaakeritekniikkaa, jonka etuja ovat korkea hyötysuhde ja vähäinen huollon tarve.

Mikkeli lähtee hyödyntämään biohiiltä hulevesien käsittelyssä

Mikkelin kaupunki panostaa uusien biohiiliratkaisujen käyttöönottoon. Kaupunkiin Pitkäjärvelle rakennetaan alkuvuoden 2019 aikana biohiiltä hyödyntävä hulevesien käsittelyjärjestelmä, joka toimii samalla ainutlaatuisena hulevesien suodatinratkaisujen tutkimus- ja kehittämisympäristönä tutkimustoimijoille ja yrityksille. Uusi ympäristö vahvistaa osaltaan alueen vesiosaamista.

Elcolinen kunnianhimoinen lupaus: 100 miljoonan liikevaihto 2023 mennessä

Elcoline Group kertoo haluavansa tuottaa erinomaisia teknisiä urakointi- ja kunnossapitopalveluita teollisuusyrityksille ja olla toimialallaan maailman ykkönen. Tavoitteet vaativat määrätietoista kasvua ja siirtymistä yrityksenä seuraavaan kokoluokkaan. Elcolinen kohdalla se tarkoittaa 1 000 työntekijää ja 100 miljoonan euron liikevaihtoa seuraavan viiden vuoden aikana. Liikevaihtotavoitteen Elcoline aikoo saavuttaa orgaanisen kasvun ja yrityskauppojen avulla.  

7.11.2018 | Tutkimus ja koulutus

Turbiinitekniikka -kirja voimalaitoksen käyttö- ja kunnossapitohenkilöstölle sekä energia-alan opiskelijoille

Turbiinitekniikka -kirja on tarkoitettu käsikirjaksi voimalaitoksen käyttö- ja kunnossapitohenkilöstölle. Kirjan tavoitteena on antaa lukijoille perustiedot turbiinilaitoksesta ja perusta oman turbiinilaitoksen ymmärtämiseen ja käyttö- ja kunnossapitotoiminnan kehittämiseen.

Painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskeva ohje uudistettu

Turvallisuus- ja kemikaalivirasto (Tukes) on julkaissut uudistetun version painelaitteiden korjaus- ja muutostöitä koskevasta ohjeesta. Ohjeessa kerrotaan, millaisia vaatimuksia painelaitesäädökset asettavat painelaitteiden käytönaikaisille korjaus- ja muutostöille.