Maapallon väestö käyttää tällä hetkellä energiaa 12 terawatin teholla (terawatissa on ykkösen perässä 12 nollaa). Yhtä maapallon asukasta kohti energiaa kuluu noin 2 kilowattia. Teollisuusmaat käyttävät energiaa tunnetusti eniten, huippuna USA:n yli 10 kW.
 |
| Pohjoinen metsä tuottaa uusiutuvaa energiaa ja varastoi sen talveksi |
Monista säästötoimista huolimatta energian kulutus kasvaa ilmeisen todennäköisesti edelleen teollisuusmaissa omien selittämättömien lakiensa mukaan, ja kehitysmaissakin vääjäämättä mikäli niiden talouden kasvu toteutuu. Mistä huomisen lisäenergia oikein otetaan?
Öljyn tie apteekkitavaraksi alkoi vuonna 1973, ensimmäisestä energiakriisistä. Nykytietojen mukaan raakaöljy loppuu 42 vuoden kuluttua. Öljyn varaan eivät voi enää laskea edes arabimieliset kehitysmaat.
Myös ydinvoima on ihmiskunnalle kestämätön ratkaisu. Vaikka sen turvallisuus ja jätekysymykset voisi ratkaista, uraani loppuu yhtä nopeasti kuin öljy, nykytietojen mukaan 65 vuodessa.
Aurinkoenergiassa kestävä ratkaisu
Aurinkoenergian teho maapallolle on 7500-kertainen ihmiskunnan energiatarpeeseen verrattuna. Aurinko on paistanut nykytehollaan viimeiset 5 miljoonaa vuotta, ja ainakin saman ajan sen lasketaan vielä jatkavan.
Aurinkoenergian riittävyyden varaan voisi rakentaa ihmiskunnan energiatalouden kestävän ratkaisun. Ratkaisu olisi jätteetön: ei happosateita, ei hiilidioksidipäästöjä. Ratkaisu olisi myös turvallinen: vaikka auringon sisustassa toimiikin ydinvoimala, sen jätteet jäävät joko aurinkoon tai sen lähiavaruuteen.
Miksi aurinkovoimaa ei ole vieläkään valjastettu ihmisen käyttöön? Miksi etsimme edelleen tilapäisiä, uudistumattomia ratkaisuja?
Aurinkosähkö halpuu parhaillaan
Aurinkosähköä on kehitetty pisimmälle USA:ssa. Uuden tekniikan aurinkovoimala on hajuton ja meluton, maankamarasta löytyvää piialkuainetta käyttävä kennosto, jolla auringon valo muunnetaan valosähköisellä ilmiöllä suoraan sähköksi. Aurinkovoimalan huolto on helppoa koska kennoissa ei ole liikkuvia osia.
Aurinkosähkö on halpunut 1970-luvulta lähtien energialähteistä nopeimmin. Kun sen hinta USA:ssa oli vuonna 1980 vielä 2,5 mk/kWh, vuonna 1990 oltiin jo tasolla markka kilowattitunnilta. Muiden teollisuuden alojen kokemuksen perusteella insinööritieteilijät laskevat että 1990-luvun loppuun mennessä aurinkosähkön hinta putoaa edelleen neljännekseen, noin 25 nykypenniin kilowattitunnilta. Aurinkosähkön hinta painuu USA:ssa kivihiilestä lauhdevoimalalla tehdyn sähkön hinnan alle noin vuonna 1995.
Suomessa aurinkosähköstä tulee aina kalliimpaa kuin eteläisemmissä maissa. Se johtuu pimeästä talvestamme, eivätkä kesäpäivämmekään ole niin aurinkoisia kuin esimerkiksi Mojaven autiomaassa Yhdysvalloissa.
Suomalainen etevän teknologian (high tech) teollisuus on jo aurinkosähkön kehittämisessä näkyvästi mukana. Nesteen NAPSilla (Neste Advanced Power Systems) on merkittävä aurinkokennojen ja akkujen tuotannon maailmanmarkkinaosuus.
Tuuli on Tanskan turve
Auringon säteilyn ja tuulen energiatiheyttä vertaillen tuulivoiman saattoi ennustaa kehittyvän kaupalliselle tasolle ennen aurinkosähköä. Näin kävi tuulisessa Tanskassa. Siellä pyörii jo 3000 modernia tuulimyllyä. Vielä pidemmällä tuulivoiman kehittäminen on Kaliforniassa. Siellä on 15,000 tuulivoimalaa.
Sähkötehoa Tanska saa tuulimyllyistään 250 megawattia, neljänneksen nykyaikaisen ydinvoimalan tehosta. Tanskan tuulivoimalla on maassa sama energian prosenttiosuus kuin Suomessa turpeella. Tuulivoimateollisuus on nyt myös osa Tanskan etevän teknologian ulkomaanvientiä.
Suomessa tuulivoimalle otollisinta aluetta on Pohjanlahden rannikko Merenkurkusta etelään. Tämän päivän tekniikalla tuulivoiman hinnaksi on arvioitu Suomessa noin 50 penniä kilowattitunti. Tanska, USA ja Ruotsi ovat laskeneet toisistaan riippumatta tuulisähköön hinnaksi 20-30 p/kWh. Taloudellisin tuulimyllyn koko on 200-300 kilowattia.
Imatran Voima Oy:n Kopparnäsin koealueella (50 km Helsingistä länteen) pyörii maamme ensimmäinenverkkosähköä tuottava tuulivoimala. Seuraava tavoite voisi olla tanskalaistyyppisen tuulivoimafarmin rakentaminen Vaasan - Kaskisten tienoille.
Unohdettu suomalainen aurinkovoimala
Biomassa - polttopuu sekä maa- ja metsätalouden jätteet - on suomalaisille ehkä liian tuttu, liian vanhanaikainen ratkaisu suuren luokan energiavaihtoehdoksi. Sitähän ei maassamme enää edes mainita mahdolliseksi ratkaisuksi. Kansainvälisiä energiatilastoja silmäilemällä toiseen johtopäätökseen olisi kyllä pitänyt tulla jo viime vuosikymmenellä. Biomassa on edelleen maapallon merkittäviä energiavaroja. 1980-luvulla se kattoi 14 prosenttia koko ihmiskunnan energiatarpeesta.
Vuonna 1989 Suomenkin energiatarpeesta saatiin noin 14 prosenttia biomassasta, meillä nimenomaan puusta. Puun energiakäyttö on maamme energiatilastoissa samassa sarjassa kuin ydinvoima (15.8 %), kivihiili (13.4 %) ja vesivoima (11.2 %).
Energiapuu erityisesti ja biomassa ylipäänsä on oiva auringon energian pyydys, joka muista aurinkovoimaloista poiketen voi myös varastoida keräämänsä energian. Se vapautuu puun poltossa myöhemmin.
Energiapuu soveltuu juuri Suomeen, missä pinta-alat ovat laajat. Sisämaassamme ei tuule riittävästi tuulivoimalle. Pohjan perukoilla auringon säteilyteho vaihtelee kiusallisen paljon sähkökennoille, eikä lisäsähköä sitäpaitsi tarvita yöttömän yön aikaan. Energiapuu sen sijaan kasvaa aina kun kohtuullisen lämmintä ilmaa, valoa ja makeaa vettä on saatavilla. Energiapuun voi korjata sitten kun energiaa tarvitaan, nykykonein vaikka kaamoksen yössä.
Energiapuuvaramme nousussa
1980-luvun alussa istunut energiametsätoimikunta näki ehkä ensimmäisenä virallisena tahona metsiemme biomassan merkittävän energiapotentiaalin. Polttopuun havaittiin jo silloin korvaavan tuontiöljyä 3,6 miljoonan tonnin edestä. Metsäntutkimuslaitos selvitti tämän lisäksi että metsiimme jää korjaamatta, mutta teknisesti korjuukelpoista pienpuuta ja hakkuutähdettä noin 15 miljoonaa kuutiometriä vuodessa. Sen käyttöönotto kaksinkertaistaisi bioenergian määrän maassamme, suuruusluokaltaan koko nykyisen ydinsähkön verran.
Suomen metsissä kasvava puuvarasto on parhaillaan nousussa. Tämän vuoden alussa ylittyi 1900 miljoonan kuutiometrin raja. Kuutiomäärä lisääntyy edelleen 20 miljoonalla vuodessa.
Merkittävä osuus metsien lisäkasvusta on energiapuuta. Lähestyttäessä 2000-lukua voi vuosittain kasvavan, kestävästi hyödynnettäväksi, ja teknisesti korjuukelpoiseksi energiapuun lisämääräksi arvioida 20 miljoonaa kuutiometriä vuodessa. Energiayksiköissä se vastaa 160 petajoulea vuodessa (vuonna 1989 Suomi sai neljästä ydinvoimalastaan 183 petajoulea).
Rivakkaa energiametsätutkimusta 1980-luvun alussa
Metsäenergian tutkimus ja kehitystyö lähti maassamme rivakkaan vauhtiin 1980-luvun alussa. Uusia korjuumenetelmiä kehitettiin ja hakelämpökeskuksia rakennettiin. Työpaikkoja luotiin etenkin Keski- ja Pohjois-Suomeen.
Metsiimme jäävän jätepuun hyödyntämisen lisäksi ruvettiin tutkimaan metsäbiomassan tuottamista energialähteeksi nopeakasvuisia, puuvartisia kasveja viljelemällä. Paitsi Suomea, vastaava tutkimus käynnistyi 1980-luvun alussa myös Ruotsissa ja Kanadassa ja viime vuosina EY-maissa.
Merkittävimmin biomassasta peräisin olevaa energiaa käytti ja kehitti edelleen metsäteollisuus. Energiaa tuottavia prosesseja, jätepuun ja selluteollisuuden jäteliemien polttoa optimoitiin. Metsäteollisuuden oma puun energiakäyttö on lisääntynyt muun tuotannon myötä. Etenkin kuoren polton ratkaiseminen lämpötaloudellisesti tehokkaalla tavalla on metsäteollisuuden merkittäviä energia-alan saavutuksia 1980-luvulla. Mutta, jos metsäteollisuuden tuotanto kääntyy laskuun, niinkuin nyt näyttää, biomassaenergian käyttö pienenee maassamme.
Biomassan aktiivi tuottaminen polttoaineeksi alkoi lupaavasti ja jatkui aina vuoteen 1984 saakka, mutta sitten tapahtui käänne: metsätähteen ja metsähakkeen energiakäyttö kääntyi laskuun. Siitä lähtien kotimainen energia on ollut alamäessä.
Mitä 1980-luvun puolivälissä oikein tapahtui? Miksi ote kotimaisesta lipesi? Pienpuuta ei juuri enää osteta hakkeena; hakkeella ei ole 1990-luvun alussa edes neuvoteltua markkinahintaa. 1980-luvun alussa rakennettuja, hake- ja palaturvekäyttöisiä aluelämpölaitoksia muunnetaan parhaillaan öljykäyttöisiksi.
Energiapuu odottaa uutta tulemistaan
Etevä energiatekniikka parantaa 1990-luvulla biomassapolttoaineiden kilpailukykyä. Lämpökemiallinen reitti: puun poltto sellaisenaan tai osaksi kaasutettuna on 1990-luvulla uudessa vaiheessa kun leijukerrospoltto on mahdollista yhä pienemmissä kattiloissa. Typen oksidit vähenevät ja rikki saadaan nykyään yhä tarkemmin talteen.
Suurissa laitoksissa tullaan siirtymään kombivoimatekniikkaan, jossa biomassasta tuotetaan ensisijaisesti sähköä, sivutuotteena lämpöä. Uuden tekniikan ansiosta energian saanto paranee ja sähkön tuotannon hyötysuhde nousee entisestään. Metsäbiomassaa ei tarvitse enää kuivattaakaan metsässä; uudet laitokset saavat energian talteen märkänä syötetystä puusta.
Biomassan osuus energialähteenä lisääntyisi lähivuosina nopeimmin kuten 1980-luvulla: metsäteollisuudessa. Keinoja olisivat korjattavan puun minimiläpimitan laskeminen nykyisestä 78 cm:stä esimerkiksi 3 cm:iin kuten 1980-luvun alkupuolella, sekä kokopuun ja hakkuutähteiden korjuu. Monitoimikoneella korjattavalta puulta voisi sitäpaitsi poistaa latvaläpimitan kokonaan. Pienpuun energia otettaisiin talteen kuoren polton yhteydessä.
Pienpuun ja hakkuutähteen tekniset menetelmät sekä ekologiset ja taloudelliset vaikutukset selvitettiin 1980-luvulla Metsäntutkimuslaitoksessa. Puun polton ympäristövaikutusten hallinta on paljon helpompaa kuin kivihiilen polton rikki, typpidioksi ja hiilidioksipäästöjen hallinta.
Keskisarjan, kunnalliset, hakelämpökeskukset on mahdollista aktivoida nopeasti 1980-luvun puolivälin tasolle. Pienpuun korjuu vaatii kuitenkin hakkeelle riittävän houkuttelevaksi neuvotellun hinnan.
Pienpuun korjuun suotuisat vaikutukset metsien hoitoon ja maaseudun työllisyyteen osoitettiin jo 1980-luvun alussa. Ne ovat edelleen kiistattomat.
Energiapuun aktiivin viljelyn voi käynnistää maatilan mittakaavassa välittömästi. Esimerkiksi energiapajun viljely hallitaan maamme oman tutkimuksen ja sen tietotaidon pohjalta mikä Ruotsissa kehitettiin 1980-luvulla. Biomassojen aktiivi energiaviljely tulisi käynnistymään sopimusviljelynä hyväkuntoisilla pelloilla.
Ilmakehä ja ympäristömuutos
1990-luvulla biomassan merkitys energialähteenä korostuu uudelta kannalta. Biomassa ei lisää hiilidioksidin päästöjä. Kun metsiemme puuta poltetaan, ilmakehän hiilidioksidi pysyy tasapainossa. Mikä puuta poltettaessa savuaa taivaalle, palautuu metsien kasvussa takaisin puihin.
Erityisasemassa on biomassan aktiivi viljely: viljelyn laajenemisvaiheessa hiilidioksidia sitoutuu ilmakehästä. Uudistuvistakin energiavaroista biomassa on ainut, millä kasvihuoneilmiötä voi paitsi ehkäistä, myös vähentää. Viisaasti biomassaa viljelemällä ilmakehän hiilidioksidia siirtyy kasvustoihin ja niiden alla olevaan humukseen. Puun energiakäytöllä, energiaviljelyllä ja metsänhoidolla ylipäänsä on tulevaisuuden Suomessa aivan uusia päämääriä.
Säästäminen energiapalvelujen tehtäväksi
Mutta uudistuvat energiavaratkaan eivät riitä ellei säästämistä mielletä 1990-luvun energiaratkaisujen kivijalaksi. Säästäminenhän ei ole maassamme uutta, sillä jo 1970-luvulla, ensimmäisen energiakriisin jälkeen kansalaisia kannustettiin ja yhteisöjä velvoitettiin energiatalkoisiin. Katuvaloja vähennettiin ja asuntojen lämpötilaa laskettiin. Omakotitaloja tiivistettiin. Säästämisen vaihe, jota kesti vuoden pari, näkyy nyt pienenä notkahduksena pitkäaikaisessa energiatilastossamme.
1990-luvulla energian säästämisessä on toinen ote. Enää säästäminen ei voi ainakaan tarkoittaa palelemista pimeässä. Itse asiassa sanonta energian säästäminen voi johdattaa 1990-luvulla harhaan. Nyt säästämisellä tarkoitetaan energian järkiperäisempää käyttöä.
1990-luvun energian säästön kulmakivi on käsite energiapalvelut. Se tarkoittaa etevään tekniikkaan perustuvaa teollisuutta, joka tuottaa sellaisia energiaratkaisuja ja laitteita, joilla energian käyttö järkiperäistyy.
Jo käytössä oleva esimerkki on maalämpöpumppu. Sähköllä pyörivä lämmönvaihdin siirtää maahan varastoitunutta auringon lämpöä omakotitaloon. Sähkön kulutus on vähäisempää kuin suorassa sähkölämmityksessä.
Toinen esimerkki on pienitehoisten loistelamppujen kehittäminen korvaamaan vanhanaikaisia hehkulamppuja. Energiapalvelujen tekniikka kehittää loistelamput pienemmiksi, pitkäikäisemmiksi ja halvemmiksi.
Uusimmissa omakotitaloissa lämmitystä ohjaa energiapalvelujen automatiikka, joka parhaimmillaan tarkoittaa pientä tietokonetta. Se säätelee kotona / poissa kytkennällä kodin lämpötilaa, se tunnistaa halvan yösähkön, ja se osaa talteenottaa ilmanvaihtimesta karkuun pyrkivän lämmön.
Automatiikkaan perustuvat energiapalvelut kehittyvät ja halpuvat parhaillaan yhtä nopeasti kuin mikrotietokoneet. Energiapalveluista on tulossa pienteollisuuden ala, jolla on yhteiskunnassamme laajempikin merkitys kuin vain energian säästö; siitä voi kehittyä maahamme uutta etevän teknologian vientiä.
Käsikirjoitus 4.3.1991
No comments:
Post a Comment