Viime viikkoina Helsinki on lämmennyt aurinkovoimalla ihan luonnollisesti enemmänkin kuin tarpeeksi, mutta taas syksyn mittaan alkaa tulla tarvetta saada ainakin sisätilat lämpimään ihmistekniikalla eli epäluonnollisesti.
Merkittävimmässä roolissa tässä luonnottomuudessa on kaukolämpö, joka vastaa noin 93% kaupungin lämmityksestä. Kaukolämpö tuotetaan nykyisin maakaasulla ja pakkaskaudella myös kivihiilellä yhteistuotantovoimaloissa Vuosaaressa, Salmisaaressa ja Hanasaaressa. Yksikään mainituista ei muuten ole saari.
Kun kaasu ja hiili ovat molemmat fossiilisia polttoaineita, ne tietysti aiheuttavat ilmastonmuutosta, ja ymmärrettävästi niistä haluttaisiin eroon. Sepäs vaan onkin helpommin sanottu kuin tehty. Tässä kaksi ehdotusta:
- Fortum ehdotti ydinvoimaluvasta kisatessaan, että tehdään kaukolämpöä ydinvoimalla Loviisassa ja rakennetaan pitkä putki. Hiilivoimalat jätettäisiin varavoimaksi, ja Vuosaaren kaasuvoimalankin pääsisi naftaliiniin jos tehdään vähän isompi atomimylly.
- Helenin (o.s. Helsingin energia) päästövähennysohjelmassa taas yksi keskeinen keino on kaasuttaa puuta jossainpäin Kaakkois-Suomea ja kuljettaa se nykyistä maakaasuputkea pitkin Helsinkiin poltettavaksi. Tai vaihtoehtoisesti puuna rekoilla tai laivoilla Helsinkiin, jossa se kaasutetaan.
Kummassakin ideassa fossiilisten polttoaineiden käyttö Helsingissä vähenee ja niitä korvataan jollain muulla energiantuotannolla (ydinvoima tai biomassa). Mutta kummassakin tapauksessa maailman hiilidioksidipäästöt kokonaisuudessaan kasvavat, tai eivät ainakaan vähene. Tähän on kaksi syytä: Nordpool sähköpörssi ja EU:n päästökauppa. Kumpi tahansa yksinään riittää tekemään hankkeista hyödyttömiä ilmastonmuutoksen torjunnassa, ainakin nykyisellään.
Nordpool
Pohjoismailla (pl Islanti) on yhteinen sähköpörssi Nordpool, jossa kaikki tuottajat ja sähkön ostajat käyvät kauppaa vapaasti. Kyse on pörssistä, eli ostaja ei katso keneltä ostaa, vaan heittää tarjouksen ”ostan sähköä 40 eurolla per megawattitunti”, ja jos jonkun myyjän myyntitarjous on 40€/MWh tai halvempi, ostaja saa sähköä. Hinnan määrää käytännössä kallein energiantuotanto, koska sitä halvempien tuottajien kannattaa tietysti myydä ”ylihintaan” (tähän muuten perustuvat ns. windfall voitot).
Tuota kallenta tuotantoa on Nordpoolin alueella lähes aina, talvella aina, hiililauhdetuotanto, jossa hiiltä poltetaan pelkäksi sähköksi korkeintaan 44% hyötysuhteella. Suomessa hiililauhdetta on melko vähän, mutta esimerkiksi Tanskassa se on puolet tuotannosta.
Ktasotaanpa Nordpoolin vaikutusta päästövähennyksiin jo esiteltyjen esimerkkien avulla:
Ydinlämpö
Olettakaamme, että Fortum rakentaa suunnittelemansa ydinvoimalan, jolla lämmitetään Helsingin kaukolämpövesi ja tuotetaan sähköä. Helsingin nykyiset hiilivoimalat jäävät varavoimaksi, ja niiden hiilidioksidipäästöt siis laskevat lähelle nollaa. Lisäksi ydinvoimala korvaa lopulla sähköntuotannollaan vanhaa lauhdevoimaa sähkön tuotannossa.
Hanasaari ja Salmisaari tuottavat yhteensä 925MW lämpöä ja 380MW sähköä käydessään täydellä teholla. Yhteistuotantolaitoksen hyötysuhde on jopa 90%. Helenin voimalat ovat kai aika hyviä, eli 90% mukaan laskien hiiltä menee tähän tunnissa 1450MWh edestä. Yhden kWh:n kivihiiltä polttamisesta tulee 341 gramman hiildioksidipäästöt, joten tuntia kohden voimalat siis tupruttavat 495 tonnia.
Ydinkaukolämpöä tarvittaisiin siis 925MW. Fortumin ja Pöyryn mukaan tehtäessä ydinkaukolämmöllä 1000MW lämpöä kuluu tai hukataan yhteensä 287MW sähköä. Koska Pöyryn luvuissa eivät ole siirtohäviöt ilmeisesti mukana, lasketaan että Loviisasta lähtee tuo 1000MW, josta siis 7,5% hukkuu matkalla (en tiedä onko tämä realistinen suuruus hävikille, mutta ei se varmaan paljon pienempi voi ainakaan olla).
Olettakaamme vaihtoehtoisesti, että sama voimala tuottaa pelkkää sähköä (johon se on kykenevä). Erityisesti talvikaudella Nordpoolissa viimeiset gigawatit tuotetaan aina hiililauhdevoimalla. Näinollen sama voimala korvaa siis lauhdevoimaa koko sähköntuotannollaan, jos se ei tuota kaukolämpöä.
Eli jos ydinmiilu tuotaa kaukolämpöä eikä sähköä, vastaavasti 287MW enemmän lauhdevoimaa on jossain päin Nordpoolia käynnissä. Lisäksi sammutettujen yhteistuotantovoimaloiden 380MW tuotanto pitää korvata, sekin lauhdevoimalla. Koska lauhdevoiman hyötysuhde on korkeintaan 44%, kuluu tähän vähintään (287+380)/0.44 = 1470 MWh edestä hiiltä tunnissa, josta tulee 501 tonnin hiilidioksidipäästöt tunnissa. 6 tonnia enemmän kuin ilman ydinkaukolämpöä.
Ero on vain prosentin luokkaa, mutta ydinskenaarion tappioksi. Kivihiilikaukolämmön korvaaminen ydinkaukolämmöllä siis lisää kokonaisuudessaan päästöjä. Maakaasuyhteistuotannon päästöt ovat selvästi pienemmät kuin hiilen, joten siinä ero on vielä suurempi ydinkaukolämmön tappioksi.
Itse asiassa, jos Fortumin voimala rakennettaisiin, ja putki siitä Helsinkiin rakennettaisiin myös, olisi sekä taloudellisesti että päästöjen kannalta järkevämpää käyttää silti varavoimaksi tarkoitettua kaasuvoimalaa ja hiilivoimaloita yhteistuotantoon, ja ajaa Loviisassa pelkkää sähköä pörssiin myyntiin.
Puulämpö
Helenin suunnittelemalla puukaasulla on vastaava ongelma. Suomen metsistä kerätään nyt 10 TWh edestä metsähaketta, ja Pekkarisen risupaketissa tavoite on nostaa määrä 25 TWh:iin. Tämä on kokolailla maksimi, mitä haketta on mahdollista metsistä kerätä. Helenin kaukolämmön myynti on yli 6 TWh vuodessa, ja siihen liittyvä sähköntuotanto 7.7 TWh. Jos Helenin tavoittelemat 40% polttoaineesta korvataan puuhakkeella, tarvitaan 13.7/0,9 *0,4 = 6.1 TWh kaasutettua puuhaketta, neljännes tavoitellusta kokonaiskeruumäärästä. Suomen yhteistuotantovoimaloiden kokonaispolttonaineenkulutus on yli 100 TWh vuodessa, joten hakkeelle löytyy helposti muitakin ottajia.
Vaihtehtoiset skenaariot puun poltossa ovat siis
- Kaasutetaan puuta jossain Kouvolassa ja pistetään putkeen kohti Helsinkiä, kun samaan aikaan poltetaan hiiltä Kouvolassa. Vaikkei hiiltä juuri Kouvolassa poltettaisikaan, niin kuitenkin jossain, missä voitaisiin polttaa myös sitä helsinkiin kaasutettavaa haketta.
- Poltetaan puu Kouvolassa ilman kaasutusta ja vastaavasti hiiltä Helsingissä.
Vaihtoehdossa 2. jää pois energiaa hukkaava kaasutus (hyötysuhde on kai noin 80%) ja hiilen kuskaus Vuosaaren satamasta Kouvolaan. Lienee aika selvää, kummassa skenaariossa tulee vähemmän päästöjä.
Jos kaasutuksen sijasta kuljetetaan puuta rekoilla tai laivoilla, ongelma vaan kärjistyy, koska nekin aiheuttavat päästöjä, toisin kuin putki. Ja vaikka tukkipuutakin alettaisiin polttaa, senkään määrä ei riitä muuttamaan tätä kuvioa, ks Kaj Luukon laskelmat.
—
Kummassakin esimerkissä virheellinen ajatus päästöjen vähentämisestä johtuu liian kapeasta kontekstista: kun asiaa tarkastellaan pelkästään Helsingin lämmityksen kannalta, jää huomaamatta miten eri operaatiot vaikuttavat Helsingin rajojen ulkopuolella. Pohdittaessa sähköntuotantoon edes osittain liittyviä hankkeita (kuten yhteistuotantoa) pitää aina tarkastella päästöjen kehitystä koko Nordpoolin alueella. Tosin sekään ei vielä ole riittävä tarkastelun taso, johtuen päästökaupasta.
Sivuhuomautus väliin: jos hiilidioksidin talteenottotekniikka (CCP) kehittyy tarpeeksi tai lauhdetuotannosta luovutaan käytännössä kokonaan Nordpoolin alueella, yllä esitetyt laskelmat menevät uusiksi. Tämä ei kuitenkaan ole ihan lähitulevaisuutta: CCP on aivan kehitysasteella ja Nordpoolin sähköstä 6% prosenttia tuotetaan hiililauhdevoimalla, talvisin paljon enemmän)
Päästökauppa
Vaikka jompi kumpi esitellyistä hankkeista, tai jokin muu hanke, aidosti vähentäisi päästöjä Pohjoismaissa, se ei silti vähennä globaaleja päästöjä.
EU:ssa on sovellettu päästökauppaa vuodesta 2005. Ideana on, että hiilidioksidia ilmaan päästävä taho (esimerkiksi voimala) ostaa päästöoikeuksia vastaavan määrän kuin se päästää CO2:ta ilmaan. Päästöoikeuksien määrä on rajattu, ja hallitukset laskevat ne liikkeelle (käytännössä esim. Suomessa lahjoittavat suurimmille saastuttajille). Kun oikeudet on kerran jotenkin saatu, niitä voi ostaa ja myydä vapaasti.
Ideana on siis asettaa tietty hyväksytty päästömaksimi poliittisella päätöksellä, mutta jättää määrittelemättä, kuka sen saa lopulta käyttää. Jos päästöt uhkaavat nousta yli päästöoikeuksien määrän, oikeuden hinta nousee kunnes joku potentiaalinen tupruttelija luopuu leikistä. Missään tilanteessa päästöt eivät voi nousta yli maksimin.
Sama toimii alaspäinkin: jos päästöt näyttävät jäävän alle päästörajan, oikeuksien hinta laskee, ja ilmaantuu uusia potentiaalisia käyttäjiä niin, etteivät päästömäärät laskekaan. Näin kävi ensimmäisen päästökauppakauden oikeuksille vuoden 2007 lopulla.
Eli jos päätämme poliittisella päätöksellä sulkea Helsingin hiilivoimalat ja korvaamme ne päästöttömällä keijupölyllä, seurauksena Helen myy päästöoikeutensa (tai jättää ostamatta, kuinka vaan), joten joku muualla Euroopassa ostaa ne ja käyttää ne. Hiilidioksidipäästöt ovat tällöin laskeneet tasan 0g.
Päästökaupan vaikutuspiirissä ainoa tapa laskea päästöjä poliittisella päätöksellä, on vähentää vuosittain liikkeelle laskettavien oikeuksien määrää. Mikä tahansa oikeuksien käyttöä rajoittava keino vaan johtaa siihen, että joku muu käyttää ne samat oikeudet.
Tämä on ilemisesti aivan tarkoitettu ominaisuus päästökaupassa, ja ideana on ehkä hillitä paikallispoliittisia ad hoc-ratkaisuja joilla pyritään osittaisoptimoimaan toimintaa tai lähettämään viestejä ympäristöystävällisyydestä. Valitettavasti mekanismia ei vaan ole kaikkialla ymmärretty, joten hillintävaikutus ei oikein toimi.
Energiapolitiikkaa meille amatööreille
Yllä selitin, kuinka korvattaessa hiilivoimala, sanokaamme Hanasaari, energianlähteellä X, tulee tehdä vaihtoehtoistarkastelu, jossa katsotaan mitä X tekee, jos sillä ei korvatakaan Hanasaaren voimalaa ja kumpi skenaario tuottaa suuremmat päästöt.
Samaten selitin, että jos päästöjä vähennetään päästökaupan piirissä, tämä tarkoittaa, että päästöoikeuksia vapautuu markkinoille, niiden hinta laskee hiukan, ja joku muu sitten päästelee tasan sen saman määrän. Ainoa tapa laskea päästöjä on vähentää vuosittain jaettua oikeuksien määrää.
Noin yleisesti, maallikon syvällä rintaäänellä, järkevä ilmastonmuutosta hillitsemään tähtäävä energiapolitiikka toimii suunnilleen näin:
- A) Fossiilisten polttoa verotetaan (verolla tai päästökaupalla) poliittisella päätöksillä riittävän rankasti, että paljon päästävä tuotanto muuttuu kannattamattomammaksi kuin vähemmän päästävä.
- B) Rakennetaan lisää päästötöntä energiantuotantoa (uusiutuvia, tai ydinvoimaa käytännössä), ensisijaisesti yksityisellä rahalla kaupallisista lähtökohdista. Tarvittaessa tätä voidaan sitten tukea tuotantotuilla, takuuhinnoilla tai muilla tavoin jos vaikuttaa siltä että uutta kapasiteettia ei tule tarpeeksi nopeasti
- C) Annetaan sähkömarkkinoiden (ja päästömarkkinoiden) tämän jälkeen vapaasti ratkaista, mikä voimala sammuu milloinkin. Koska vero/päästökauppa rankaisee eniten pahimpia saastuttajia, sammuu pahiten saastuttava voimala siis ensimmäisenä. Tai ainakin ensimmäisten joukossa.
Julkisen vallan rooli on tässä siis kohdassa A, ja tarvittaessa kohdassa B. Sen sijaan kohtaan C, eli yksittäisten voimaloiden sammutus- tai purkupäätöksiin poliittisesti sekaantuminen aiheuttaa todennäköisesti korkeammat päästöt kuin niihin sekaantumatta jättäminen. Kuten nähtiin esimerkeissä yllä.
Käytännön sovelluksena tästä: parhaan ymmärrykseni mukaan Helsingin kaukolämpö on julkisuudessa esitetyistä vaihtoehdoista ympäristöystävällisintä tuottaa nykyisillä voimaloilla. Tilanne toivottavasti muuttuu tulevaisuudessa, mutta toistaiseksi ei ole esitetty mitään tapaa korvata nykyiset hiilivoimalat kokonaan niin, että päästöt vähenisivät tämän seurauksena. Paljon kaikenlaista pienimuotoisempaa on toki tehtävissä. Tästä on kommenteissa vähän lisää keskustelua.
Käytetyissä luvuissa voi olla kaikenlaisia pikkuvirheitä, ja niihin tulisi suhtautua muutenkin lähinnä esimerkin havainnollistuksena. Oleellista on periaate, eivät numerot.
Samaa aihetta ovat käsitelleet myös:
Edit: selvennys lopetuskappaleessa