Aurinkosähkön ennustetaan olevan pääasiallisin sähköntuotanto-muoto jo vuonna 2035.

– Jos näin tapahtuu, millaiset yhteiskunnalliset muutokset meitä odottavat, Pasi Vainikka, Neo-Carbon Energy -projektin koordinaattori ja johtava tutkija VTT:llä kysyy tulevaisuuden tutkimusta luotaavaan Futuuri-lehteen kirjoittamassaan kolumnissa.

Mikä estäisi valtioita siirtymästä kohti turvallista, omavaraista, päästötöntä, kestävää ja ehtymätöntä energiajärjestelmää?

Niin. Mikä?

Paluuta ei ole

Energiakorttia on alettu vilautella.

Pasi Vainikka kertoo vaikuttuneensa suuresti Kullervo Killisen 1960-luvulla kirjoittamasta Kansainvälinen politiikka-teoksesta. Valtiotieteilijä ja merivoimien kommodori Killinen kuvaa kansojen muodostamien valtioiden, niiden voiman ja maantieteen välisiä suhteita. Opuksen kantava teema on merellisen ja mantereellisen voiman merkitys ja tasapaino.

– Energiakorttia on alettu vilautella geopoliittisten pyrkimysten saavuttamisessa, Vainikka lainaa omaa kolumniaan aiheesta.

– Luulen, että kortti lyödään pöytään jo ensi talvena, hän sanoo.

– Sitä on pidätelty viimeiseen asti, koska se on Point of no return. Paluuta ei enää ole. 

Vainikka toteaa, että energiavarannot ovat kärjessä kun mietitään tekijää, joka voi muuttaa pysyvästi erilaisten alueiden merkittävyyden. Mutta, Vainikka kysyy, mitä tapahtuu, jos ilmastonmuutokselle ryhdytään tekemään jotakin. Silloin 80 prosenttia tunnetuista fossiilisista energiavaroista on jätettävä käyttämättä.

– Tämä saa aikaan energiayhtiöiden taseiden romahduksen, mutta myös pysyviä muutoksia maailman eri alueiden voimasuhteissa, hän sanoo. Vainikan mukaan avainkysymys on, onko muutoksen aika nyt alkamassa.

– Jos on, onko uusiutuvan energian mahdollista lipua pysyvästi kuvaan tässä kohtaa?

Energiavallankumous on alkanut

Uusiutuvat energiat valtaavat markkinat.

Aalto yliopiston teknillisen fysiikan professorin Peter Lundin mielestä on tärkeä tiedostaa, että energiajärjestelmät tulevat muuttumaan.

– Uusiutuvia energioita käytetään jatkossa paljon nykyistä enemmän, Lund sanoo ja toteaa, että ilmasto, ympäristö, energia ja ihmisten työpaikat kytkeytyvät aina ja kaikkialla toisiinsa.

– Samaan aikaan kun maailmalla puhutaan hajautetusta sähköntuotannosta, Suomessa suunnitellaan kolmea uutta ydinvoimalaa, Peter Lund ihmettelee.

– Eivät ilmastokysymyksetkään ratkea ilman uutta teknologiaa, hän sanoo ja peräänkuuluttaa energiavallankumousta. Sellainen on itse asiassa muualla jo alkanut tai ainakin alkamassa, Suomessa sitä ei kuitenkaan huomaa, räväköistä lausunnoistaan tunnettu Lund toteaa.

Suorien sanojen taustalla on Lundin johtama kansainvälinen, aurinkoenergian mahdollisuuksia kaupunkiympäristössä tutkiva hanke, jota Suomen Akatemia rahoittaa. Lund vakuuttaa, että energiavallankumouksen myötä uusiutuvat energiat valtaavat markkinoita.

– Aurinko- ja tuulienergian osuus kasvaa niin, että 60-70 prosenttia Euroopan uusista sähköntuotannon investoinneista liittyy niihin. Aurinkosähkön hinta on romahtanut ja samaan aikaan tiukentuneet ympäristötavoitteet ohjaavat ekologisiin vaihtoehtoihin, Lund sanoo. Hänestä on enemmän kuin sääli, että Suomessa ei satsata aurinkoenergiaan eikä sitä haluta hyödyntää.

– Meillä energiapolitiikassa vallitsee harvainvalta, ja poliittinen päätöksenteko ja isot energiatoimijat ovat hyvin lähellä toisiaan, hän sanoo ja suomii tehtyjä ratkaisuja bresneviläisyydestä.

– Aina vain mennään raskas teollisuus kärjessä ja vuosikymmenien takaisella mentaliteetilla. Päättäjät eivät halua nähdä, että ajat ovat muuttuneet, hän puuskahtaa.

– Energiapolitiikkaa pitäisi tehdä uudenlaisilla ehdoilla. On osattava ottaa monta tekijää huomioon yhtä aikaa.

Energiapolitiikka on elinkeinopolitiikkaa

Peter Lundia harmittaa, että ennakkoasenteet aurinkoenergiaa kohtaan ovat Suomessa vahvat, eikä haluta ymmärtää, että aurinko-olosuhteet ovat vuositasolla samat kuin Keski-Euroopassa.

– Asioita ei osata nähdä kokonaisuutena, ja perinteisten energiamuotojen puhemiehille maksetaan siitä, etteivät he halua ymmärtää, Lund sivaltaa.

Hän muistuttaa, että samaan aikaan kun Suomeen suunnitellaan valtiojohtoisesti kolmea uutta ydinvoimalaa, vahvistuu maailmalla kehitys, jossa kuluttajat halutaan tiiviiseen yhteistyöhön sähkö-markkinoiden ja -tuotannon kanssa.

– Puhutaan hajautetusta sähköntuotannosta.

Esimerkiksi Saksassa aurinkosähköä on lähes 40 000 megawattia, ja ala työllistää noin 100 000 ihmistä. Uusien tekniikoiden ympärillä on kaikkiaan noin 400 000 työpaikkaa.

– Enemmän kuin Suomessa työttömiä, Lund huomauttaa. Suomeen aurinkosähköä on asennettu 6 megawattia, eikä alan työllistävää vaikutusta Lundin mielestä kannata tällä haavaa edes ottaa puheeksi.

– Meillä menee taloudessa huonommin kuin koskaan, ja siksi energiapäätökset ovat nyt elintärkeitä. Maahan pitäisi saada lisää työpaikkoja, talouskasvua ja vientiä, Lund sanoo ponnekkaasti. Hän huomauttaa olevansa alun perin reaktorifyysikko ja tietävänsä ydinvoimasta aika paljon.

– On lupa kysyä, mitä ydinvoimasta jää, kun voimala on rakennettu. Onko talouspoliittisesti järkeä tehdä kymmenen miljardin investointi, joka tarjoaa työtä muutamalle tuhannelle. Sanotaan, että yksi uusi ydinvoimala tuo 500 työpaikkaa voimalan yhteyteen. Ei se ole mitään. Pitäisi tuoda tuhansia, kymmeniä tuhansia, hän sanoo ja huomauttaa, että monessa maassa energiapoliittiset päätökset ovat myös elinkeinopoliittisia päätöksiä.

Tervetuloa joskus vuonna 2060

Peter Lundin mielestä on selvää, että kaikki nivoutuu nyt energiapoliittisiin linjauksiin. Hän ottaa esimerkiksi ydinvoiman investointipäätökset.

– Neo-Carbon Energy -hankkeessa arvioimme, minkä kokoinen energiavarasto tarvitaan kompensoimaan hetkiä, jolloin aurinko ei paista eikä tuulivoimaa ole tarjolla, Pasi Vainikka sanoo.

– Ne lukitsevat meidät ydinvoimaan noin 80 vuodeksi, hän sanoo ja katsoo painokkaasti silmiin.

– Kun ydinvoimalaan investoidaan vähintään seitsemän, jopa kymmenen miljardia, niin on selvää, että satsaus pitää sulattaa loppuun. – Kyse on tasapainosta, Peter Lund sanoo. Hän korostaa, että energian tuotannon ja kulutuksen on oltava tasapainossa. Kun puhutaan aurinko- ja tuulivoimasta, väliin tarvitaan varastoksi black box, musta laatikko.

– Se on sitä, mitä me Aalto-yliopistossa kehitämme. Mustaa laatikkoa rakennetaan Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa, sitä jahdataan nyt kaikkialla maailmassa, hän jatkaa ja kertoo näkevänsä mielellään haaveunta, jossa jättimäinen energiavarasto hoitaa kaiken. Todellisuus on kuitenkin utopiaa karumpi, ja tarvitaan paljon enemmän.

– Puhumme systeemisistä innovaatioista, joissa käytetään energiajärjestelmän ominaisuuksia hyväksi, jotta päästään energianvarastointiin liittyvän kysymyksen ja kynnyksen yli, Lund sanoo ja ottaa esimerkiksi VTT:n ja LUT:n sähköstä kaasuun teknologian.

– Me olemme selvittäneet myös sähköautojen lataamista ja ylijäämäsähkön muuntamista lämmöksi. Lämpö on kuin iso nielu, johon ylimääräistä energiaa voidaan työntää ja tallentaa.

Peter Lund toteaa, että lähitulevaisuuden iso innovaatio on, miten energiajärjestelmä hallitaan.

– Tuuli- ja aurinkovoiman hallitsemiseen tarvitaan innovaatioita ja innovatiivisuutta. Nyt on aika, jos haluaa olla huomenna aktiivisesti mukana, miettiä uutta. Se voi poikia jopa uutta liiketoimintaa jonakin päivänä.

Älä veikkaa väärää hevosta

Jos tilannekuva on väärä, voi tehdä isoja virheitä.

Energian varastointiin liittyvän kehityshankkeen tausta-ajatuksena on houkutella suomalaisyritykset mukaan energiantuotannon ympärillä pyörivään kansainväliseen yhteistyöhön.

Neo-Carbon Energy -hankkeen tavoitteena on kehittää järjestelmä, joka perustuu energian varastointiin hiilivetyjen eli tavanomaisten polttoaineiden muodossa. Projektissa kehitetään muun muassa sähköverkkoon kytkettyä laajamittaista energiavarastointia ja sen integrointia muihin energiasektoreihin. Projektin koordinaattori, johtava tutkija Pasi Vainikka VTT:ltä toteaa, että tarkoituksena on luotsata suomalaisyrityksiä mukaan energiantuotannon ympärillä tapahtuvan kansainvälisen kehitystyön piiriin.

– Aurinko- ja tuulienenergiaan perustuva päästötön energiajärjestelmä on sellaisenaan haaste tuotantovaihteluiden takia. Tuotanto myös hajautuu nykyistä huomattavasti pienempiin yksiköihin; myös kotitaloudet voivat toimia energiantuottajina, Vainikka sanoo. Hän huomauttaa, että hajautettu tuotantomalli asettaa näin omat vaateensa myös lainsäädännölle, energiamarkkinoille sekä -liiketoiminnoille.

Tärkeintä on oikea tilannekuva

Kisaa käydään nyt Vainikan mukaan siitä, kuka parhaiten ymmärtää koko ketjun: varaston purkamisen, latauksen ja sähköverkon välisen kytkennän ja digitaalisen ohjauksen.

– Kyseessä on monitieteellinen tutkimushanke. Perehdymme tulevaisuuden energiajärjestelmän toiminnallisiin periaatteisiin ja teknologioihin, mutta tarkastelemme myös sen yhteiskunnallisia vaikutuksia, Pasi Vainikka sanoo. Hän korostaa, että asioista on muodostettava oikeanlainen tilannekuva, ja vanhana tiedustelu-upseerina avaa armeijatermiä.

– Tilannekuvan muutos on aika mielenkiintoinen nimenomaan energiapuolella: muutos kytkeytyy kaikkiin ajateltavissa oleviin liikkuviin osiin, Vainikka sanoo ja huomauttaa, että liikennesektorilla akkuteknologia ja sähköinen liikenne ovat isoja kysymysmerkkejä.

– Muuttuviin ja liikkuviin osiin kuuluvat myös kaasukysymykset ja energiaturvallisuus. Siinä samalla uusiutuvat energiat tulevat kilpailukykyisiksi ja selkä edellä vastaan.

Vainikka huomauttaa, että tutkijana hän ei halua ottaa kantaa energiapoliittisiin päätöksiin, mutta ei silti malta olla listaamatta muuttujiin myös ydinvoimaan liittyviä ambitioita.

– Ne ovat aika mustavalkoisia; toiset purkavat, toiset rakentavat lisää. Siinä välissä ei ole mitään, hän sanoo ja toteaa jo armeijassa opetetun, että jos tilannekuva on väärä, voi tehdä isojakin virheitä.

– En haluaisi olla päättäjien housuissa nyt, Vainikka toteaa.

Pasi Vainikan mukaan on mahdotonta sanoa, mikä on oikein, mikä väärin, mutta on aiheellista ja tarpeellista peräänkuuluttaa todellisia vaihtoehtoja.

– Suomessa ajatellaan usein, että uusiutuva energia on vain biomassaa, mutta eihän se ole kaikki. Vainikka melkein yllättää toteamalla, että Suomessa ongelmat voivat kasautua osin siksi, että kansallisesti biomassaa on paljon käytössä, ja kehityspanokset suunnataan tekniikkaan, jonka markkinat eivät globaalisti vedä.

– Jos veikkaat raveissa väärää hevosta, niin saattaahan se tuoda euron ja kaksikymmentä senttiä, jos on lähdössään neljäs. Mutta onko sillä kamalasti merkitystä, jos voittajahevonen saa kymmeniä tuhansia, hän kysyy.

Tilannekuvan muutos on Vainikan mukaan merkittävä myös hintatarkastelun näkökulmasta. Hän huomauttaa, että 1970-luvulla, kun energiapoliittisia ensiaskeleita Suomessa otettiin, aurinkosähkön hinta oli noin sata- ellei jopa tuhatkertainen nykyiseen verrattuna. Aurinkoenergian kehitystyön alku liittyi tiivisti avaruusteknologiaan.

– Sieltähän sitä säteilyä löytyi, avaruudesta. Realistinen vaihtoehto se ei silloin ollut, eikä siitä tarvinnut edes keskustella, hän sanoo.

– Nyt on break even -point, käännekohta, ja energiaan liittyvä päätöksenteko on erityisen vaikeaa, hän sanoo.

Tutkijana Vainikka on huolestunut bioenergiatuotteiden viennistä ja jalostusarvosta. Hän perustelee asiaa toteamalla, ettei tarvitse muuta kuin katsoa tilannetta alalla toimivien konepajojen kantilta.

– Ne toimivat uusiutuvan bioenergian ympärillä, mutta tekevät juuri ja juuri positiivista tulosta. Aina eivät sitäkään. Tulos olisi varmasti toisenlainen, jos bioenergia ja -talous olisivat globaaleja trendejä. Tämä pitää ottaa tilanne-analyysissä huomioon.

Vainikan mukaan asiasta ei kannatta kinastella, mutta jos tulosta ja kasvua halutaan, on kehitettävä myös jotakin muuta energiatekniikan sektoria.

– Meillä kehitystyön saralla ja valmistuksessa on käynyt viime aikoina vähän niin, että jalokivet ovat lipumassa ulkomaiseen omistukseen. Niin sanottuja veturiyrityksiä tarvittaisiin Suomessa kipeästi.

Heikotkin signaalit kannattaa ottaa vastaan

– Tutkijan roolissa minun tulisi pysyä valikoiduissa aihepiireissä, muodostaa tavoitetiloja ja esittää käyttökelpoisia tutkimusstrategioita tavoitteeseen pääsemiseksi. On yritettävä arvata, mitä tulevaisuudessa tapahtuu ja löydettävä esimerkiksi viisi skenaarioita ja mietittävä, miten käy, jos yksi tai useampi lähteekin viemään eri suuntaan, kun on oletettu, Vainikka sanoo.

Tutkimussuunnitelman liukuma on viidestä kymmeneen vuoteen. Sen verran on oltava edellä.

– Silloin kun joku liiketoiminto kypsyy, maturoituu, se ei ole meidän pihvi enää. On kyettävä katsomaan pitemmälle, hän sanoo ja korostaa, että armeijaperua olevan tilannekuvan perusteella on hyvä tehdä tutkimusagendaa.

– Kun rockefellerit joku viikko sitten vetivät pois huikean viidenkymmenen miljardin investoinnin hiili- ja kaasuteollisuudesta ja sijoittivat sen uusiutuviin energioihin, ei ollut vaikea päätellä, mitä klaanissa oli mietitty, Vainikka sanoo ja kertoo, että olivat juuri kollegaporukalla puhuneet brittiläisen tutkimusinstituutin julkaisemasta raportista.

– Siinä laskettiin, kuinka paljon nykyisistä fossiilisista varoista voidaan käyttää, jos ilmastonmuutosta todella halutaan torjua. Lopputulema oli noin 20 prosenttia. Loput ovat hiili- ja kaasuyhtiöiden taseissa tuotantoreservinä, mutta käyttökelvottomina ne vievät tuon samaisen 80 prosenttia yhtiön taseen arvosta.

Mitä tämä käytännössä tarkoittaa? Pasi Vainikka tarkastelee asiaa taas tutkijan näkökulmasta ja toteaa, että pienet, heikotkin signaalit maailmalta kertovat, mitä myös Suomessa tulisi tehdä. Kyse on siitä, seurataanko näitä viestejä ja millaisiin toimenpiteisiin ryhdytään.

Sähköntuotanto Saksassa viikolla 27 tänä vuonna. Pääosa sähköstä tuotetaan ydinvoimalla (Uranium) ja ruskohiilellä (Brown Coal). Kivihiiltä (Hard Coal) käytetään säätövoimana kompensoimaan aurinkosähkön (Solar) suurta vaihtelua. Kivihiilen käytölle on selitys: säätövoimaa voitaisiin tehdä kaasullakin, mutta amerikkalaisen liuskekaasun hintapolitiikasta johtuen se on kiivihiiltä kalliimpi vaihtoehto. (Lähde: Fraunhofer Institute)

Kuin vertaisi omenoita ja appelsiineja

– Oletko ikinä käynyt hiilivoimalassa, kysyi ydinvoimaa kannattava toimittaja kollegaltaan.

– Erittäin hyvä kysymys joka liittyy juuri oikeaan tilannekuvaan, Pasi Vainikka sanoo ja kaivaa kannettavastaan saksalaista energiantuotantoa esittelevän graafisen esityksen vuoden takaa.

– Saksassa sähkö tehdään niin, että biomassaa on pohjalla, sitten lähivuosina alas ajettava ydinvoima, ja sitten brown coal, saksalaisten oma ruskohiili. Kivihiiltä käytetään säätövoimana ja sen käyttö on lisääntynyt muutamana viimevuotena.

– Jos nyt joku sanoo, että Saksassa kivihiilen käyttö on lisääntynyt sitä mukaa kun aurinko- ja tuulivoimaa on tullut lisää, niin hän sujuvasti vertailee omenoita ja appelsiineja.

Saksan sähkön tuotannon absoluuttinen vertailu vuosien 2013 ja 2014 yhdeksän ensimmäisen kuukauden aikana. Ydinvoima/Uraani (punainen), ruskohiili (ruskea), kivihiili (musta), kaasu (oranssi), vaalean vihreä (tuuli), aurinko (keltainen), bioenergia (vihreä), pumppu-/vesivoima (sininen). (Lähde: Fraunhofer Institute)

Vainikan mukaan kivihiilen käytön lisäys johtuu päästökaupan toimimattomuudesta, eli päästöoikeuden matalasta hinnasta, ja siitä, että USA:n liuskekaasutuotannosta johtuen kivihiilen maailmanmarkkinahinta on alhainen.

– Kun energiavarastoja ei ole, päiväkohtainen piikki on napattava kiinni. Se tehdään toistaiseksi hiilellä tai kaasulla markkinatilanteen mukaan.

Vainikan mukaan omenat ja appelsiinit ovat yhtä lailla vertailussa, jos puhutaan veden tarjoamasta säätövoimasta.

– Huippukulutus on Suomessa talviaikaan 15 gigawattia. Vesivoiman iso rooli on skandinaavinen erikoisuus ja sillä me balansoimme sähköverkkoa nytkin. Vesivarastoja on, mutta ongelma tässä on se, että energiavarastomielessä olisi kyettävä erottelemaan energian teho ja tarjolla oleva energian määrä, hän sanoo. Kun säätövoiman muotoseikkoihin yhdistää kysymyksen hinnoista, on päästy Vainikan mukaan perusasioiden äärelle.

Saksassa tehtyjen tilastojen mukaan sähkön hinnan vaihteluja voidaan suoraan verrata tuotetun aurinkoenergian määrään. Kun (keltainen) aurinko paistaa taivaan täydeltä, niiailee sähkön hinta (sininen ja vaalean sininen käyrä) sen tahdissa. Kuvan tilasto (graafinen kuvaus) on tämän vuoden viikolta 27. (Lähde: Fraunhofer Institute)

Se päivä on nyt

Järjestelmän on oltava valmis, kun tilanne tulee syliin.

Pasi Vainikka on vakuuttunut, että jollakin tavalla varastofunktiosta tulee oma energiamarkkinansa.

– Joku elää sillä, että duunaa käpin, hän sanoo.

– Varasto-operaatio on valtava. Varastotekniikan kehitystyö perustuu oletukseen, että viidentoista vuoden kuluttua aurinkoenergia on halvin tapa tuottaa sähköä. Kysymys on strategiasta. Järjestelmän on oltava valmis, kun tilanne tulee syliin, hän sanoo ja huomauttaa, että kymmenen vuoden kuluttua on turha miettiä, mitä nyt olisi pitänyt tehdä.

– Now it’s some day, Vainikka siteeraa Financial Timesin päivän kulutuspiikkiä koskevaa uutista.

Pasi Vainikan mielestä asioita on mietittävä Suomen näkökulmaa laajemmin.

– Kun astut maamme rajojen ulkopuolelle, huomaat, että uusiutuvaa energiaa on aurinko ja tuuli. Näiden järjestelmien operaatiot ovat ne, joihin me keskitymme Neo-Carbon Energy -hankkeessa. Arvioimme, minkä kokoinen energiavarasto tarvitaan kompensoimaan hetkiä, jolloin aurinko ei paista eikä tuulienergiaa ole tarjolla.

– On mallinnettava vähintään tuntikeskiarvona, paljonko pitää laittaa aurinkoa ja tuulta purkkiin, Vainikka raottaa professori Cristian Beyernin tehtäväkenttää. Hän muistuttaa, että tilanteeseen oman mausteensa tuo liikenteen vaatima energia.

– Yksi skenaario on, että yhtenä päivänä joku keksii halvan akun. Me lähdemme siitä, miten käy, jos näin ei tapahdu. Varasto-asiaa kytätään nyt globaalisti laajalla rintamalla, Pasi Vainikka sanoo.

– Hiilivetyjen valmistaminen voi olla siltavaihe, joka voi pitkittyä, ja jäädä jopa päälle, hän myöntää, mutta korostaa, että tutkijalle on tähän mennessä ollut selvää, että matka on kohti tuulta ja aurinkoa.

– Kilpailu on käynnissä ja kello käy. Katsotaan, ketkä tulevat voittajina.

Teksti Hannele Koskinen

Osta oma aurinkopaneeli

Aurinkosähkön tuotto Helsingissä eri kuukausina. Huhtikuun alun ja elokuun lopun välillä saadaan 75 prosenttia aurinkosähkön vuosituotosta.

Helsingin Suvilahteen valmistuu maaliskuussa 2015 Suomen suurin aurinkovoimala, josta voi hankkia nimikoidun aurinkopaneelin neljän euron kuukausimaksulla. Ostaja saa kaiken paneelin tuottaman sähkön käyttöönsä ja se hyvitetään sähkölaskussa. Sähkö-aseman katolle tulee 1 188 aurinkopaneelia. 285 watin yksikidepaneeli tuottaa parhaimmillaan sähköä yli 25 energiasäästölampun verran. Voimalan tuotantoa voi seurata verkossa. Livekamera kertoo, kuinka aurinko paistaa voimalaan ja se näyttää myös, kuinka tuotanto muuttuu paisteen mukaan. MH