Nettoenergia, -päästöt ja -kustannukset

/in , /by

                                                                                                       16.9.2021

Timo Kalema

Nettoenergiahankkeessa koottua tietoa on seuraavassa liitteessä. Siinä käsitellään lyhyesti mm. 

  • Nettoenergian määritelmä Energy return/Energy Input (ERoEI). Tavoitteen pitäisi olla mahdollisimman suuri ERoEI.
  • Energia tuotannon tehotiheys. Esim. vesivoiman tehotiheyttä heikentää olennaisesti tarvittavien varastoaltaiden suuri koko
  • Päästöjen alentamisen kustannukset jaa tehokkuus
  • Aurinkoenergian potentiaali Suomessa
  • Tuulienergian pysyvyyskäyrä ja tuulienergia suhteessa sähköntarpeeseen Suomessa
  • Isot lämpöpumput
  • Joitakin johtopäätöksiä

Loppuraportointi-NE-8-6-2021-TK

Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Hyvä ja paha turve

/in , , /by

Timo Kalema                                                                                                18.3.2021

Suomi on tekemässä vihreää siirtymää ja pyrkii hiilineutraaliksi vuoteen 2035 mennessä. Tavoite on kova ja se tulee maksamaan. Esim. lyhyellä tähtäyksellä turpeen korvaaminen kaukolämmön tuotannossa metsähakkeella lisää lämmityksen ja asumisen kustannuksia. Nyt on jo näkynyt tietoja, että turve korvataan ulkolaisella hakkeella tai kuitupuusta rouhittavalla hakkeella.

Ulkolaisen puun käyttö energian tuotannossa tarkoittaa, että puun todelliset hiilidioksidipäästöt syntyvät Suomessa ja todelliset hiilidioksidinielut ovat maassa, jossa puu kasvaa. Laskennassa puun poltto on kuitenkin aina päästötöntä, mikä on monille se tärkein asia.

Turpeen korvaaminen lämmityksessä voi aiheuttaa myös ison haitan kasvihuoneviljelyyn, koska turvetta käytetään kasvihuoneissa taimien kasvualustana, jolle on vaikea löytää korvaajaa. Kun nykyisin soilta nostetaan turvetta, kolmannes nostettavasta turpeesta on pintaosista nostettavaa kasvuturvetta ja kaksi kolmannesta syvemmältä nostettavaa polttoturvetta. Kun polttoturpeen nosto loppuu, kasvuturpeen nosto yksinään tulee ainakin kalliimmaksi, jos se ei lopu kokonaan.

Kaikella on aina hyvät ja huonot puolensa. Toivottavasti liian raju vihreä siirtymä johda siihen, että vihreän salaatin tuotanto kallistuu liikaa, ja toivottavasti kasvuturpeelle löytyy hyvä korvaaja. Varsinkin, kun lihastakin pyritään eroon.

https://yle.fi/uutiset/3-11834583

Uusiutuvan energian käyttöönotto voi olla hidasta

/in , /by

Timo Kalema       25.1.2021

St1:n omistaja ja johtaja Mika Anttonen ottaa tiukasti kantaa Suomen ilmastopolitiikkaan Maaseudun tulevaisuuden haastattelussa https://www.maaseuduntulevaisuus.fi/tal…/artikkeli-1.1298249. Hänen mielestään päästöjen vähentäminen ei ole eri maiden välinen kauneuskilpailu, vaan että päästöjä pitää vähentää globaalisti verottamalla hiilen käyttöä tai vaatimalla hiilipäästöjen kompensointia esim. metsäistutuksilla. Päästövähennykset pitäisi tehdä globaalisti mahdollisimman kustannustehokkaasti.

Anttonen esittää myös oudolta tuntuvan mielipiteen, että Suomen ei tule pyrkiä ilmastopolitiikassa teknologiajohtajaksi, koska se tulisi Suomelle kalliiksi. Siitä miten ja mitä uutta teknologiaa otetaan käyttöön ei kukaan voi tietää etukäteen ja siksi kannattaa olla varovainen.

Uuden teknologian hitaasta käyttöönotosta ovat esimerkkinä lämpöpumput. Tein itse lämpöpumpuista diplomityön Teknilliseen korkeakouluun vuonna 1975. Tällöin lämpöpumput olivat tulossa Suomeen ja siksi diplomityökin tehtiin. Lämpöpumppujen tekniikka oli silloin täysin toimivaa. Nykyhetkeen verrattuna tietysti pumppujen hyötysuhteet ovat parantuneet ja maalämpöpumpuisssa on siirrytty vaakaputkistoista pystyputkiin.

Suomen lämpöpumppuyhdistyksen (Sulpu) tilaistoista näkyy, että Suomessa meni noin 30 vuotta ennenkuin lämpöpumppuja alettiin ottaa laajamittaisesti käyttöön. Energia-alan muutokset voivat olla hyvin hitaita ja edelläkävijyys voi olla riski.

Tuulienergian pysyvyys 2019 – 2020

/in , /by

Timo Kalema

Tuulienergian tuotanto lisääntyy vähitellen Suomessa. Sähköntuotannon keskiteho oli Suomessa vuonna 2019 noin 7280 MW. Tuulienergian tuotannon keskiteho oli puolestaan vuonna 2019 noin 650 MW ja vuonna 2020 aikavälillä 1.1 -15.12 noin 820 MW. Vuodessa tuulienergian tuotanto on siis kasvanut noin 25 %.

Tuulienergiaa pidetään ’katkeilevana’ tuotantona. Kuitenkin koko Suomessa tuulienergian tuotanto on tasaisempaa kuin koko sähkön tuotanto. Sen pysyvyyskäyrästä puuttuvat alku- ja loppupään jyrkät huiput. Koko Suomen tasolla tuulienergian tuotanto on suhteellisen lineaarinen.

Lähde: https://energia.fi/julkaisut/materiaalipankki/sahkon_tuntidata.html#material-view

 

 

Sähköntuotannon päästöt ovat pienentyneet huomattavasti, kaukolämmön tuotannossa päästöjen vähentäminen on vaikeaa

/in , , /by

Timo Kalema

Presidentti Niinistö otti kantaa Uuden Vuoden puheessaan ilmastonmuutokseen mm. lapsilta ja nuorilta saamiensa lukuisten viestien vuoksi. Niinistön mukaan ilmastonmuutoksen asettamaan vaatimukseen pitää pystyä vastaamaan.

Sähköntuotanto on Suomessa vastannut osaltaan jo hienosti asiaan.Vuosina 2010 – 2019 sähkön erillistuotannon polttoaineiden kulutus on tippunut vajaasta 40 TWh:sta noin 9 TWh:iin, josta noin puolet (4,7 TWh) on fossiilista energiaa ja turvetta.Vuonna 2010 sähkön erillistuotannosta tehtiin fossiiilisella energialla ja turpeella noin 33 TWh. Tuulivoiman tuotanto on kasvanut 10 vuodessa noin 10 TWh ja sähköntuonti noin 20 TWh.

Kaukolämmön tuotannossa tilanne on paljon huonompi. Vuonna 2019 kaukolämmön hankintaan käytettiin energiaa noin 37 TWh, josta 55 % oli fossiilisia polttoaineita ja turvetta. Noin 40 % oli puun ja muun biomassan polttoa, jossa hiilidioksidin piipunpääpäästöt ovat suuremmat kuin kivihiilellä. Puun polton puhtaus tulee ajatuksesta, että kun piipun päästä tulee hiilidioksidia, metsät imaisevat kasvuunsa ko. hiilidioksidin. Kaukolämmön tuotannon päästöjen pienentäminen on valtava haaste, johon ei nopeasti löydy isoja ratkaisuja.

 

 

Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Tuulienergia vuonna 2018 Suomessa

/in /by

Timo Kalema                                                                                                                                                          29.3.2020

Energiateollisuus julkaisee tietoja Suomen sähköntuotannosta ja sähkönkulutuksesta sekä vuosienergioina  /1/ että tuntidatana /2/. Vuonna 2018 Suomen sähköntuotanto oli 67 TWh, josta tuulienergian osuus on 9 % (noin 6 TWh), mikä on vuoden keskitehona noin 690 MW (kuva 1).

Tuulienergiasta on joskus sellainen kuvitelma, että tuulisina päivinä saadaan energiaa, mutta sitten on pitkiä jaksoja, jolloin tuulienergia ei tuota mitään. Kun puhutaan, että tuulienergian huipun käyttöaika on esim. 30 %, tulee ajatus, että tuulienergia tuottaa 30 % vuodesta täyttä tehoa ja seisoo 70 % ajasta tuottamatta mitään.

Vuoden 2018 sähköntuotannon tuntidatasta /2/ näkyy, että Suomen tuulienergian tuotantoteho on melko lineaarinen välillä 0 – 2000 MW keskitehon ollessa noin 690 MW. Sen pysyvyyskäyrä melko lailla samanmuotoinen kuin vesivoiman, jonka tuotantomäärä on noin kaksinkertainen tuulienergiaan verrattuna (kuva 2).

Sähkön tuotantoteho vaihtelee vuoden 2018 aikana noin välillä 6000 – 10 000 MW niin, että kesällä tuotantoteho on pienin. Tuulienergian tuotantoteho vaihtelee puolestaan koko vuoden melko tasaisesti välillä 0 – 2000 MW (kuva 3). Vuositasolla tuulienergian tuotanto on siis melko tasaista.

Tuulienergiasta on selvästikin tulossa merkittävä sähköntuotantomuoto Suomeen.  

Lähteet:

  1. https://energia.fi/julkaisut/materiaalipankki/energiavuosi_2018_-_sahko.html#material-view
  2. https://energia.fi/julkaisut/materiaalipankki/sahkon_tuntidata.html#material-view

 

Kuva 1. Suomen sähköntuotanto vuonna 2018 /1/.  

 

Kuva 2. Tuulienergian,vesivoiman, sähkön tuotannon ja sähkön tuonnin pysyvyyskäyrien muodot vuodelle 2018 tuntidatasta /2/ laskettuina. Käyrien pisteet ovat eri ajanhetkien tehoja ja käyristä nähdään vain pysyvyyden muoto kullekin tuotantotavalle.

 

 

Kuva 3. Sähkön tuotantotehon ja tuulienergian ajallinen vaihtelu vuonna 2018.

 

 

 

 

Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Saksan Energiewenden tuloksia

/0 Comments/in /by
Lue lisää
Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Kerrostalolämpöpumppujen kannattavuus

/in , , , /by

Markus Kolehmainen ja Mikko Vuorenmaa tekivät tänä keväänä Aalto-yliopiston Insinööritieteiden korkeakoulussa (pääaine Energia- ja ympäristötekniikka) kandityöt kerrostalolämpöpumppujen kannattavuudesta ja niillä saatavasta energiansäästöstä ja päästövähennyksistä. Lämpöpumppujen ominaisuuksia arvioitiin toteutuneiden kohteiden mukaan, joista oli mittaus- ja kustannustietoa. Tarkastelussa oli mukana sekä maalämpöpumppu että poistoilmalämpöpumppu.


Markus Kolehmaisen työn aihe on
Kerrostalojen lämpöpumppujen sähköntarpeen ja kannattavuuden suunnittelulaskelmat ja toteumat


ja Mikko Vuorenmaan työn aihe on
Maalämpöpumppujen ja kaukolämmön hiilidioksidipäästöjen ja kokonaiskustannusten vertailu pienessä kerrostalossa Helsingissä ja Oulussa


Markus Kolehmainen analysoi työssään vuonna 2012 maalämpöön siirtynyttä, Helsingissä sijaitsevaa kerrostaloa ja vuonna 2013 poistoilmalämpöpumpun käyttöön ottanutta, Jyväskylässä sijaitseva kerrostaloa. Näissä taloissa lämpöpumppuinvestoinneilla on saavutettu noin 30–50 % vuosittaiset säästöt lämmityskustannuksissa. Toteutuneiden kulutustietojen perusteella laskettujen kustannusten nykyarvojen mukaan molemmat lämpöpumppuinvestoinnit vaikuttavat kannattavilta.


Mikko Vuorenmaa vertaili maalämpöpumppu- ja kaukolämmitystä Helsingissä ja Oulussa. Oulussa kaukolämmön hinta on selvästi halvempi kuin Helsingissä. Nykyisillä energian hinnoilla maalämpöön siirtyminen on kannattavaa Helsingissä, mutta ei Oulussa johtuen Oulun edullisesta kaukolämmön hinnasta. Kuitenkin maalämpöön siirtymisen kannattavuus on talokohtaista, joten tuloksia ei voi yleistää liikaa. Hiilidioksidipäästöt vähenevät lämpöpumppulämmityksessa noin kolmasosaan kaukolämmön päästöistä.

Timo Kalema

 

Kandityöt ovat alla linkkeinä

eng_2019_kolehmainen_markus

Kandityo-2019_vuorenmaa_mikko

 

 

Tieto ilmastotoimien nettopäästöistä ja nettoenergiasta parantaa tuloksia.

Keskeisiä asioita päästöjen vähentämisessä

/in , /by

Seuraavassa on lyhesti lueteltu asioita, jotka ovat tärkeitä mietittäessä haitallisten ilmastopäästöjen vähentämistä.

1. Tieteen tulosten mukaan ilmastonmuutos tosiasia, jota pitää nopeasti torjua kustannustehokkaasti. Ilmastonmuutos aiheuttaa ympäri maailmaa suuria vahinkoja.

2. Torjunnassa ovat käytettävissä energian säästö, vähäpäästöinen energian tuotanto ja nielut. Marginaalinen merkitys toistaiseksi on energian varastoinnilla. 

3. Päästövähennyksiä tulee kohdentaa isoihin päästölähteisiin, joita ovat mm. rakennusten energiankäyttö, liikenne, teollisuus ja maatalous.

4. Eri toimien kustannustehokkuus (€/säästetty CO2-tonni) on hyvin erilainen. McKinseyn raportissa haarukka on hyvin kannattavien toimien kustannuksesta -100 €/CO2-tonni hyvin kalliisiin toimiin 50 €/CO2-tonni. Negatiivinen kustannus tarkoittaa, että toimi on kannattava. Edelliseen ryhmään kuuluu arkisia asioita, kuten valaistuksen tehostaminen, lämmön talteenotto, lämpöpumput ja lämmön eristyksen parantaminen. Jälkimmäiseen kalliiseen ryhmään kuluu mm. hiilidioksidin talteenotto savukaasuista. Kustannukset ovat kuitenkin tapauskohtaisia ja niitä ei voi yleistää.

5. Eri toimien käyttöönotto tapahtuu hyvin erilaisille nopeuksilla. Tuulivoimaloita ja biolämpökeskuksia voidaan rakentaa muutamassa vuodessa, mutta uusien ydinvoimaloiden tai täysin uusien teknisten ratkaisuiden käyttöönotto voi viedä kymmeniä vuosia.

6. Puun polttaminen on hiilidioksineutraalia pitkällä tähtäyksellä, jos päästönielut ovat riittävän suuret. Lyhyellä tähtäyksellä puun poltosta syntyy enemmän hiilidioksidia energiayksikköä kohti kuin kivihiilen poltosta.

7. Puun polttoa lukuunottamatta uusiutuva energia (tuulienergia, aurinkosähkö, ympäristön lämpö hyödynnettynä lämpöpumpulla) ovat itsessään vähäpäästöisiä. Uusiutuvan energian vähäpäästöisyys kokonaisuudessaan riippuu kuitenkin ratkaisevasti siitä mitä energiaa uusiutuva energia korvaa. Jos esim. tuulienergia korvaa kivihiililauhdesähköä, se on vähäpäästöistä energiaa, mutta jos se korvaa ydinvoimaa, se ei vähennä hiilidioksidipäästöjä ollenkaan. Uusiutuvan energian päästövaikutusta ei voi käsitellä itsenäisesti, vaan sen päästövaikutus riippuu aina siitä, mitä energiaa se korvaa.

8. Tekniikat kehittyvät eri vauhdilla. Ei ole ollenkaan varmaa, että sähköauto olisi autoilun ainoa lopullinen tekniikka. Myös kaasuautot ovat mahdollisia.

9. Sähkön varastointi on nykytekniikalla kallista ja tehotonta. Akkujen hinta on muutamia satoja euroja/kWh. Yhden MWh:n akku voisi näin maksaa muutaman satatuhatta euroa. Olkiluodon ydinvoimala tuottaa noin 3 sekunnissa yhden MWh:n verran sähköä, joten yhden MWh:n sähkövaraaja on sähköntuotantojärjestelmässä mopoluokan kallis ratkaisu toistaiseksi. Jos sähkön varastointikustannus alenee olennaisesti, aurinkosähkön potentiaali Suomessa kasvaa huomattavasti, koska valtaosa Suomen auringonsäteilystä tulee keväällä ja kesällä.

10. Erittäin halpa ja tehokas päästöjen alentamiskeino on ihmisten käyttäytymisen muuttuminen, toivottavasti mm. valistuksella ja motivoinnilla. Esim. kohtuullinen sisälämpötila ja veden kulutus asunnoissa, julkisen liikenteen käyttäminen ja lihan syönnin vähentäminen ovat esimerkkeinä tällaisesta.

 

                                                                      Timo Kalema