Aikakauslehti politiikasta, taloudesta ja kansainvälisistä ilmiöistä

Uuden energiatalouden kynnyksellä

Euroopan tarvitsema sähkö voidaan tuottaa vuoteen 2050 mennessä lähes täysin ilman hiilidioksidipäästöjä. Tulevaisuuden alhaisemmat polttoainekustannukset kompensoivat siirtymäaikana tarvittavat miljardi-investoinnit.

Sähkön tuottaminen ilman hiilidioksidipäästöjä on sekä teknisesti että taloudellisesti mahdollista. Se edellyttää kuitenkin laajaa energiateknologioiden kokoelmaa. Uuden energiajärjestelmän kulmakivenä ovat uusiutuvat energialähteet.

Lisäksi tarvitaan hiilidioksidin talteenottoa ja varastointia (CCS) sekä todennäköisesti jonkin verran ydinenergiaa. Myös EU:n sähköverkko on uudistettava, jotta suuria määriä uusiutuvaa energiaa voidaan kuljettaa pitkiä matkoja.

Vähähiilisen energiatalouden ensimmäinen pilari on niin kutsuttu superälykäs sähköverkko Supersmart grid. Siinä yhdistyvät monet nykyisen sähköverkon ominaisuuksista muodostaen varsin erilaisen kokonaisuuden. Euroopan laajuisilla energiamarkkinoilla sähköä kuljetetaan pitkien välimatkojen päähän. Pohjanmeren tuulivoima ja Välimeren alueen aurinkoenergia kulkevat rinnakkain uudessa sähköverkossa.

Tutkimukset osoittavat, että suunnitelma on taloudellisesti ja teknisesti toteuttamiskelpoinen, kun käytetään suurjännitteisiä tasavirtakaapeleita (HVDC). Tällöin kuljetuksessa tapahtuva energiahävikki on vain kolme prosenttia tuhannella kilometrillä.

Verkon "älykkyys" perustuu informaatioteknologian hyödyntämiseen. Sen avulla sähkön kysyntää ja tarjontaa voidaan koordinoida reaaliaikaisesti. Näin vältetään sekä kysyntäpiikit että liikatarjonta Lisäksi koko Euroopan kattava älykäs verkko mahdollistaisi uusiutuvien energialähteiden laaja-alaisemman yhdistelyn ja vähentäisi varalla pidettävän tuotantokapasiteetin tarvetta, mikä alentaa kustannuksia.

Toinen pilari muodostuu vähähiilisestä energiantuotannosta. Useiden eri teknologioiden yhdisteleminen suojaa "toimitusvaikeuksilta", vaikka jokin uusi tuotantoteknologia kohtaisi vaikeuksia. Samalla se tarjoaa valtioille mahdollisuuden hyödyntää omia resurssejaan ja kehittää kotimaista teollisuutta.

Uusiutuvan energian tuotantomuotojen portfolio koostuu vesi- ja tuulivoimasta, aurinkoenergiasta, biomassasta ja maalämpöenergiasta.

Kestävän kehityksen periaatteet täyttävän biomassan saatavuus on rajallista. Saatavissa oleva bioenergia täytyy siksi jakaa parhaalla mahdollisella tavalla kuljetus- lämmitys ja sähkösektoreille. Sähköntuotannossa biomassa voisi kattaa noin 8–12 prosenttia Euroopan sähköntarpeesta vuonna 2050. Vesivoiman osalta lähes koko tuotantopotentiaali on jo nyt käytössä. Vuonna 2050 vesivoiman osuus energiankulutuksesta saattaisi yltää noin 12 prosenttiin.

Tutkimusyhtiö McKinsey toteaa yhdessä eri tutkimuslaitosten kanssa tänä vuonna laatiman selvityksen Roadmap 2050 loppupäätelmissä: "Erilaiset teknologiayhdistelmät ovat osoittautuneet toteuttamiskelpoisiksi ja takaavat luotettavan energiansaannin kaikkina aikoina taloudellisesti kannattavaan keskihintaan aikavälillä 2010–2050."

Aurinkoenergian huima potentiaali

Todellisen kasvun odotetaan tulevan tuuli- ja aurinkoenergiasta, eli maalla ja merellä toimivista tuulivoimaloista, aurinkokennoista (PV eli photovoltaic) sekä keskittävän aurinkoenergian tuotannosta (CSP eli concentrated solar power).

Tuuli- ja aurinkovoiman tuotantokustannukset ovat laskeneet nopeasti ja kannattavuuden odotetaan edelleen paranevan. Myös aurinkovoiman ennakoidaan olevan joissain tapauksissa kilpailukykyistä perinteisen energiantuotannon kanssa 5–10 vuoden kuluessa. Keskittävällä aurinkoenergialla on myös potentiaalia perusvoimatuotannoksi, sillä sähköntuotannossa syntyvää ylijäämälämpöä on mahdollista säilyttää tehokkaasti ja muuttaa tarvittaessa sähköksi.

Kansainvälisen energiajärjestön IEA:n mukaan tuulivoimasta voidaan saada vuoteen 2050 mennessä vähintään 21–30 prosenttia EU:n tarvitsemasta sähköstä, ja aurinkoenergiasta vielä 17–24 prosenttia lisää. Keskittävän aurinkoenergian osuus voi olla suurempikin, jopa 15 prosenttia EU:n energiantarpeesta, jos laajamittainen tuonti Pohjois-Afrikasta ja Turkista toteutuu.

Edellä olevat prosenttiluvut ovat alustavia arvioita. Ne ovat kuitenkin enemmän kuin linjassa uusiutuvan energian sektorin nykyisten kasvulukujen kanssa. Euroopan komission tutkimuskeskuksen JRC:n tuore raportti

Renewable Energy Snapshots 2010 toteaa, että "jos nykyinen kasvutahti…voidaan säilyttää, vuonna 2020 voidaan tuottaa jopa 1600 terawattituntia (45–50 prosenttia energian kokonaiskysynnästä) uusiutuvaa sähköä."

Hiilidioksidi maan alle

Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin tekniikoita on käytetty öljy- ja kaasuteollisuudessa jo useita vuosikymmeniä liian hiilidioksidin puhdistamiseksi maakaasusta sekä tyhjäksi pumpattujen öljy- ja kaasukenttien kunnostamisessa.

CCS-tekniikkaa käytetään hiilidioksidin talteenottoon perinteisistä fossiilisia polttoaineita käyttävistä voimaloista, kuljettamiseen ja turvalliseen varastointiin maaperän muodostumiin. Teknisesti on vielä ratkaisematta, miten prosessien mittakaavaa voidaan kasvattaa huomattavasti nykyisestä, jotta ne vastaisivat kaupallisessa mittakaavassa toimivien voimalaitosten tuotantomääriä. Myös tehokkuutta on vielä lisättävä ja teknologiakustannuksia alennettava.

Australialaisen Global CCS Institute -tutkimuslaitoksen mukaan tällä hetkellä suunnitteluvaiheessa on 80 laajamittaista testihanketta, joissa yhdistyvät kaikki tuotantoketjun ulottuvuudet. IEA on antanut ymmärtää, että vähintään sadan ison testilaitoksen pitää olla toiminnassa vuoteen 2020 mennessä, jotta CCS-tekniikan skaalattavuus voidaan osoittaa käytännössä.

Erityisesti hiilidioksidin pumppaaminen maaperään ja pitkäaikainen varastointi ovat aiheuttaneet huolta. Kansainvälisen ilmastopaneelin IPCC:n erityisraportissa todetaan kuitenkin, että hyvin valituissa geologisissa muodostumissa "… [o]n erittäin todennäköistä, että varastoidusta hiilidioksidista yli 99 prosenttia on tallessa ensimmäisten sadan vuoden kuluttua… ja todennäköistä, että varastoidusta hiilidioksidista 99 prosenttia on tallessa ensimmäisten tuhannen vuoden kuluttua".

Loppujen lopuksi tarjolla ei ole juuri muita mahdollisuuksia kuin CCS-teknologian kehittäminen, koska sen avulla voidaan lieventää päästövaikutuksia hiiltä paljon käyttävissä maissa kuten Kiinassa. Lisäksi teknologiaa tarvitaan myös teollisuustuotannossa esimerkiksi sementin valmistuksessa syntyvien hiilipäästöjen vähentämisessä.

Biomassan polttaminen CCS-voimaloissa saattaa lisäksi tarjota keinon poistaa hiilidioksidia ilmakehästä, mikä voi hyvin olla tarpeen pitkällä aikavälillä.

Nykyinen ydinvoima riittää

Monissa EU-maissa rakennetaan parasta aikaa uusia ydinvoimaloita tai ainakin harkitaan niiden rakentamista. Ydinvoimahankkeita on vireillä Suomen ohella muun muassa Britanniassa, Tšekissä, Liettuassa ja Puolassa.

Ydinvoima ei ole mikään patenttiratkaisu ilmastonmuutokseen. Toisaalta sekään ei ole todennäköistä, että EU sulkisi ydinvoiman kokonaan pois hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen tähtäävästä strategiastaan. Kun otetaan huomioon ydinjätteen hävittämiseen liittyvät ratkaisemattomat ongelmat, ydinaseiden leviämisen uhka ja julkinen mielipide, täysimittaista "ydinvoiman renessanssia" on vaikea kuvitella EU:hun.

Kehityskomissaari Andris Pielbalgsin kabinettipäällikkö Christopher Jones argumentoi tuoreessa MIT:n CEEPR-tutkimuskeskuksen julkaisemassa artikkelissa, että jos käytössä on nykyinen ydinvoimakapasiteetti ja suppea määrä CCS-teknologiaa, kaikki tarvittava energia on mahdollista tuottaa lähes täysin ilman hiilidioksidipäästöjä aiheuttavia energianlähteitä vuoteen 2050 mennessä. Ydinvoima kattoi noin 29 prosenttia sähkön tuotannosta Euroopan OECD-maissa vuonna 2007.

Muut mallinnukset osoittavat, että hiilivapaa sähköntuotanto olisi teknisesti mahdollinen vähäisemmällä ydinvoimalla.

Muutos alkaa nyt

Pääosin hiilidioksipäästöttömän sähköntuotannon saavuttaminen vuoteen 2050 mennessä edellyttää koko poliittisen välineistön käyttöä. Siirtymä on aloitettava tosissaan muutaman vuoden sisällä, jotta vältytään hirttäytymästä runsaspäästöisiin investointi- ja infrastruktuuriratkaisuihin. Tästä syystä EU:n pitäisi harkita vuodelle 2020 asetetun päästövähennystavoitteen tiukentamista päästökauppajärjestelmän antaman hintasignaalin vahvistamiseksi. Tämä tarkoittaa käytännössä korkeampaa hintaa kasvihuonepäästöille.

Myös tuotekehitysponnistuksia ja uuden teknologian käyttöönottoon liittyviä kannustimia tulee lisätä, jotta teknologiaa saataisiin kaupallistettua.

EU:n on lisäksi nopeutettava energian sisämarkkinoiden kehitystä. Tämä voi tapahtua harmonisoimalla energian kuljetus- ja jakeluverkostoja, vauhdittamalla eri maiden ja alueiden välisten yhteyksien rakentamista ja pidemmällä aikavälillä myös uusiutuvan energian tukijärjestelmiä yhdenmukaistamalla.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että siirtymä vähähiiliseen talouteen on teknisesti toteutettavissa ja taloudellisesti mahdollista, vaikkakin poliittisesti valtavan suuri haaste. IEA:n mukaan EU voi joutua investoimaan vielä 7100 miljardia dollaria (5500 mrd euroa) ennen vuotta 2050 ilmastotavoitteiden toteuttamiseksi

Suurelta tuntuva menoerä voi vähintäänkin kompensoitua, kun polttoainekustannuksia saadaan alennettua. On syytä muistaa, että EU:n energiakaupan alijäämä oli vuonna 2008 lähes 400 miljardia euroa.

Thomas Spencer

Kirjoittaja on tutkimusassistentti Ulkopoliittisessa instituutissa

Suomennos: Martina Ahola/UP