Kannattaako ruokaa tuottaa keinovalolla?

Yksi vihreistä ajatuksista, jonka kaikki tuntuvat keksineen yhtä aikaa, on tuottaa ihmisten tarvitsema ruoka tiiviisti pakatussa, esimerkiksi pystyyn rakennetussa kasvihuoneessa (vertical farm, [3]).

Lähinnä näin tuotetaan salaattia.

Kuulostaa hullulta tuottaa salaattia, jos tarkoitus on ruokkia kaupungillinen ihmisiä. Vitamiinipillereitä ja salaatteja on helppo tuoda keveinä kaupunkeihin ulkopuoleltakin. Energiaa sisältävä eli painava ruoka-aines kannattaisi tuottaa kaupungeissa lähellä ihmisiä, pienessä tilassa tai maan alla.

Vaikka viljelmän saisi pieneen tilaan, valon määrä auringosta ei siitä lisäänny. Valoa joudutaan lisäämään keinovalon avulla. Mitä sitten oikeasti tarkoittaisi se, että kaupunkilaisten tarvitsema ruoka viljeltäisiin keinovalolla?

Keinovaloviljelyn ergiatalouslaskelma antaa yllättäviä tuloksia. Tämäkään ajatus ei ole aivan niin kestävä kuin annetaan ymmärtää.

Paljonko energiaa ihminen tarvitsee ravinnosta?

Satakiloinen raskasta työtä tekevä mies tarvitsee vuorokaudessa noin 3000
kilokaloria, mikä on esimerkiksi sähköenergiaksi muutettuna 3,5 kWh,
35 sentillä sähköä.

Jotta tämä energia saadaan perunasta, tarvitaan kolme ja puoli kiloa perunaa päivässä.

Olisi tietysti terveellistä syödä päivän kalorit pelkästä salaatista, mutta salaattia pitäisi syödä 22 kiloa vuorokaudessa (salaatissa on 130 – 140 kcal/kg), mikä ei valitettavasti ole mahalaukkumme pienuuden vuoksi mahdollista.

Paljonko valon energiasta siirtyy kasviin?

Siitä, kuinka suuren osan valon energiasta kasvit saavat säästöön tuntuu olevan enemmän mielipiteitä kuin tutkimuksia. Lähteessä [1] viitataan hyötysuhteeseen 0,1 – 2%. Optimistit uskovat kymmeneen prosenttiin esimerkiksi geenimuunnellulla levällä ja täsmälleen oikeilla valon aallonpituuksilla.

Otetaan tässä tarkastelussa normaalitilanteeksi yksi prosentti ja optimistiseksi arvoksi 10 prosenttia.

Jos siis keinovalaistukseen käytetään esimerkiksi 100 kilowattituntia sähköä, siitä siirtyy ruokaan yhtä kilowattituntia vastaava määrä energiaa eli 860 kilokaloria. Ja optimistisesti kymmenen kertaa enemmän.

Paljonko päivän ruoan tuottaminen vaatii energiaa keinovalossa?

Jos kolme ja puoli kiloa perunaa tuotetaan keinovalolla yhden prosentin hyötysuhteella, yhden ihmisen päiväannos maksaa 35 euroa (35 senttiä * 100). Tämä päiväannoksen hinta pätee mihin tahansa keinovalolla tuotettuun kasvisruokaan, jonka hyötysuhde on 1%. Tässä ei ole muita kuluja kuin käytetty energia.

Jos hyötysuhde kasvaa kymmeneen prosenttiin, energiaa kuluu 3,5 eurolla
päivässä. Tämä on tällä hetkellä vielä kaukana tulevaisuudessa.

Mielenkiintoisia laskelmia on NASA:n dokumentissa [2], jossa suunnitellaan jatkuvaa ruoantuotantoa kuuasemalle.

Energia ei katoa, se muuttuu lämmöksi

Tärkeää on ymmärtää, ettei tässäkään prosessissa katoa energiaa. Kaikki se valoenergia, joka ei mene perunaan, menee lämmitykseen. Hukkaenergiaa voidaan Suomen 9,5 kuukauden lämmityskaudella käyttää talojen lämmitykseen.

Toisaalta ei se energia perunastakaan katoa. Lähes kaikki ihmisen syömä energia muuttuu lämmöksi. Sisätiloissa pysyttelevä ihminen on lämmitin, joka polttaa ravintoa. Asuntojen lämmitystä voidaan pienentää täsmälleen ravinnon energiamäärän verran.

Yhden ihmisen ruoantuotanto kuin kaksi sähkökiuasta

Yhden ihmisen päivittäisen kasvisruoan tuottaminen keinovalolla 1% hyötysuhteella tuottaa lämmitykseen 350 kWh ”ohimennyttä valoa” päivässä (100*3000 kcal).

Tämä vastaa jatkuvaa lämmitystehoa 14,6 kW eli kahta saunan kiuasta täysillä.

Kymmenenkin prosentin hyötysuhteella tätä hukkatehoa tulee 1,5 kW, millä lämmittää yhden ihmisen asumuksen pahimpia pakkasia lukuunottamatta.

[1] http://www.quora.com/How-much-energy-does-it-take-to-grow-a-kilogram-of-potatoes-indoors
[2] http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19880002888.pdf
[3] http://en.wikipedia.org/wiki/Vertical_farming

Earth hour -spesiaali 2015

On aina ikävää olla ilonpilaaja.

Mutta sähkölamppujen sammutuksessa lauantai-iltana ei ole mitään järkeä.

Olen jo edellisinä vuosina osoittanut, ettei Suomen sähkön kulutus ole Earth hour -tuntina ollut yhtään tavallista matalampi. Pikemminkin päinvastoin.[4] Ja Suomeen ei ole laitettu katuvaloja, ellei niistä ole tehty liiketaloudellisia (tai pikemminkin kansantaloudellisia) laskelmia, että ne vähentävät onnettomuuksia ja rikoksia niin paljon, että ne kannattavat. Ja koska tuo laskelma kattaa myös valojen pystytyksen ja ylläpidon, mihin verrattuna niiden kuluttama sähkö on pikkusumma.[2]

Koko ajatus valojen sammuttamisen enegiansäästöstä on hölmöläisen peitonjatketta.

Suomessa on lauantaina ulkona muutama plusaste. Lämmitystarve on luokkaa 15 astepäivää. Sellaista nollaenergiataloa ei olekaan, jota ei tarvitsisi lämmittää. Jos talossa ei käytetä valoja tuomassa lämpöenergiaa, se on korvattava muilla lämmitystavoilla. Parhaimmillaankin hiilellä tuotetulla kaukolämmöllä.

Suomessa on ollut jo pari vuotta sellainen tilanne, että suora sähkölämmitys on yksi halvimmista lämmitysmuodoista. Kotitalouksien valaistus on suoraa sähkölämmitystä.

Lauantaina hintatietoinen kuluttaja maksaa sähköstään kello 21 – 22 9,2 c/kWh.(*) Käytetty sähkö menee sataprosenttisesti talon lämmitykseen kului se sitten nimellisesti valaistukseen tai vaikka pakastimeen. Talosta ulos loistava valo on merkityksetön energakulu ellei itse lamppu ole ulkona.

Huippuunsa viritetyn öljykattilan omistaja maksaa lämmityksestään 9,7 c/kWh eli 0,5 c/kWh suoraa sähkölämmittäjää enemmän.

Kaukolämmöstä on tullut sellainen korotusautomaatti, että useimmilla paikkakunnilla kaukolämpö maksaa vielä öljylämmitystäkin enemmän. Energiateollisuus ry:n tilastoilla [1] omakotitalon lämmittäjä maksaa kaukolämmöstään esimerkiksi:

Öljyä kalliimpia:
Kristiinankaupunki 16,3 c/kWh
Siuntio 14,2 c/kWh
Kirkkonummi/Veikkola 13,4 c/kWh
Mäntsälä 12,9 c/kWh
Tuusula/Jokela 12,3 c/kWh
Hanko 11,0 c/kWh
Levi 10,7 c/kWh
Hämeenlinna 10,5 c/kWh
Imatra 10,3 c/kWh
Tampere 10,2 c/kWh
Sipoo 10,2 c/kWh
Hamina 9,8 c/kWh
… ja monet muut, yhteensä 92 paikallista kaukolämpöyhtiötä

Öljyä halvempia, mutta sähköä kalliimpia:
Salo 9,6 c/kWh
Tammisaari 9,6 c/kWh
Inkoo 9,6 c/kWh
Kouvola 9,6 c/kWh
Pori 9,5 c/kWh
Turku 9,4 c/kWh
Kemijärvi 9,3 c/kWh
Tuusula 9,2 c/kWh
Järvenpää 9,2 c/kWh
… ja monet muut, yhteensä 37 paikallista kaukolämpöyhtiötä

Ja lopulta ne paikkakunnat, joissa kaukolämpö on earth hour -tuntina sähköä halvempaa;
Kauniainen 9,1 c/kWh
Kirkkonummi 9,1 c/kWh
Espoo 9,1 c/kWh
Kajaani 9,0 c/kWh
Kerava 9,0 c/kWh
Kotka 8,9 c/kWh
Jyväskylä 8,9 c/kWh
Savonlinna 8,8 c/kWh
Porvoo 8,8 c/kWh
Kemi 8,7 c/kWh
Lahti 8,7 c/kWh
Vantaa 8,6 c/kWh
Rovaniemi 8,6 c/kWh
Kuopio 8,5 c/kWh
Nurmijärvi 8,4 c/kWh
Joensuu 8,2 c/kWh
Helsinki 7,8 c/kWh
Rauma 7,8 c/kWh
Tornio 7,2 c/kWh
… ja yhteensä 81 paikallista kaukolämpöyhtiötä

Kaukolämpöyhtiöiden hinnan keskiarvo on 9,6 c/kWh ja suuruudella painotettu hinta on 8,4 c/kWh.

Määrällisesti useimmilla kaukolämpöyhtiöillä kaukolämpö on earth hour sähköä kalliimpaa, mutta asiakasmäärältään useimmat kaukolämmön käyttäjät saavat kaukolämpönsä sitä halvemmalla.

Maakaasun hinnan arviointi on hankalaa vuosikulujen takia, mutta hinta on talvikaudella arviolta 9,5 c/kWh. Myöskään maakaasulla lämmittäjän ei kannata sammuttaa sähkövaloja earth hourin aikana.

Sähkön ja muiden energiamuotojen hintojen vertailu ei ole teoreettista vaan aivan oikea rahaa. Kodeilla ei ole vaihtoehtoa olla lämmittämättä. Koska energian hinnasta suuri osa on veroja (sähköstä kolmannes), hinta on yhteiskunnan vahva indikaatio siitä, mikä energiamuoto on yhteiskunnan kannalta paras, ja sillä tavalla ympäristöystävällinen, mihin yhteiskunnalla on varaa. Ja nyt se on suurimmissa kaupungeissa kivihiilellä tehty kaukolämpö ja kaikkialla muualla sähkö.

En aio sammuttaa valoja. Earth hour on Suomen ulkopuolelta tullut ajatus, joka on Suomen oloissa täysin väärä signaali ja soveltumaton energiansäästötapa.

(*) Sähkön tukkuhinta 2,679 c/kWh.
[1] http://energia.fi/tilastot/kaukolammon-hinnat-tyyppitaloissa-eri-paikkakunnilla
[2] http://www.sahkolamppu.com/2014/03/earth-hour-spesiaali-katuvalot-ovat.html
[3] http://www.sahkolamppu.com/2012/03/earth-hour-spesiaali.html
[4] http://www.sahkolamppu.com/2012/03/earth-hour-arvauskilpailu.html
[5] http://www.fortum.com/countries/fi/SiteCollectionDocuments/Kaukolampo/Hinnastot%20ja%20sopimusehdot/Maakaasuhinnasto_%2001012015.pdf

Saako auringonpimennys sähköverkon nurin?

Euroopassa laajalle alueelle osuu 20.3.2015 osittainen auringonpimennys. Tämän arvioidaan vähentävän tuon alueen aurinkosähkön tuotantoa 35000 MW. Tämä on kolme kertaa Suomen sähkönkulutus, 80 perinteistä keskikokoista voimalaitosta.

Tätä varten tätyy jo aivan oikeasti varautua.

Euroopan suurimmat aurinkosähkön tuottajat 2015 ovat raportin mukaan:

  • Saksa, 40000 MW
  • Italia, 20000 MW
  • Espanja, 7000 MW
  • Ranska, 5000 MW
  • Kreikka, 4000 MW
Kaikki eivät kuitenkaan ole auringonpimennyksen piirissä. Pahiten se osuu pohjoiseen, esimerkiksi Keski-Saksassa odotettu tuotannon pudotus on pahimmillaan 76%, Tanskassa ja Belgiassa 80%.
Saksan sähköntuotanto saattaa siis pahimmillaan hetkellisesti pudota jopa 30000 MW auringonpimennyksen takia.

Onneksi Suomessa ei raportinkaan mukaan ole ollenkaan aurinkosähkön tuotantoa.

Jos tulevaisuudessa aurinkosähköstä tulee merkittävin energianlähde, auringonpimennys tulee olemaan aikamoinen katastrofi. Se osuu niin laajalle alueelle, ettei naapurimaastakaan voi energiaa lainata auringonpimennyksen aikana.

https://www.entsoe.eu/news-events/announcements/announcements-archive/Pages/News/20-March-Solar-Eclipse.aspx
https://www.entsoe.eu/Documents/Publications/SOC/150219_Solar_Eclipse_Impact_Analysis_Final.pdf

Maksaako tuulivoima tukensa takaisin?

Tuulivoimayhdistykseltä pääsi tiedote ”Tuulivoima maksaa tukensa takaisin”. [1]

Tiedotteen pointti on se, että tuulisena päivänä tuulivoima pienentää sähkön hintaa enemmän kuin mitä tuulivoima saa tukea. Sillä tavalla kuluttaja saa veroissa maksamansa tukensa takaisin.

Saman asian voi nähdä myös niin päin, että tuulivoima pilaa perusvoiman markkinoita vielä saamaansa tukeaan enemmän.

Suomessa tuskin on kiva olla, kun perusvoima on kuristettu tuulivoimatukiaisilla hengiltä.

[1] http://www.tuulivoimayhdistys.fi/ajankohtaista/tiedotteet/1028/tuulivoima_maksaa_tukensa_takaisin

PS. Suomen tuulivoma tuskin vaikuttaa kovin paljoa Suomen hintaan, koska Ruotsin tuulivoima on ainakin viisinkertainen Suomeen verrattuna, ja tuonti Ruotsista Suomeen on tuon viisinkertaisen tuotannon luokkaa. Korrelaatio sille, että tuuli halventaa sähköä Suomessa, voi olla vahva, mutta syy sähkön hinnan putoamiseen tuulisella säällä löytyy kyllä siitä, että todennäköisesti silloin Ruotsissakin tuulee.

Kuva: Flickr warrensky CC BY-SA

Onko lämmitysöljy lämmitysöljyä?

Sattui silmään öljyalan keskusliiton sivulla [1] seuraava kommentti:

Kevyessä polttoöljyssä rikkipitoisuus vaikuttaa verotasoon, ja käytännössä tämä on johtanut rikittömiin lämmitysöljyihin. Fossiilisen rikittömän kevyen polttoöljyn polttoainevero on vuoden 2013 alusta lukien yhteensä 16,34 senttiä litralta. Jos lämmitysöljyyn lisätään biokomponentteja, niiden vero on alempi.

Tässä kiinnittää huomion mahdollisuus, että lämmitysöljyssä on ”biokomponentteja”.

Arvatkaapa, miksi biokomponentit ovat vähemmän verotettuja? Koska niissä on paljon vähemmän energiaa litrassa kuin lämmitysöljyssä. Bioeettereissä ja alkoholeissa on jopa kolmannes vähemmän energiaa kuin öljyssä. Jopa bensiinissä on vähemmän energiaa kuin lämmitysöljyssä.

Onko siis lämmitysöljyssä vähemmän energiaa kuin puhtaassa lämmitysöljyssä olisi?

En tiedä, eikä sitä näköjään ole mahdollista tietää. Yksikään tarkastamani toimittaja ei sitä kerro. Myöskään viitatuissa laeissa ei olla kiinnostuneita lämmitysöljyn vähimmäisenergiapitoisuudesta. Lämmitysöljyn tuotetietoja etsiessä parhaimmillaan päätyy esitteen [2] tapaiseen hyvin tieteellisen näköiseen tuote-esitteeseen. Siinä kerrotaan pakkaskestävyys ja rikkipitoisuus, mutta ei kerrota, mitä öljy on tai kuinka paljon siitä tulee palaessa energiaa.

[1] http://www.oil.fi/fi/lammitysoljy/lammitysoljyn-verotus
[2] http://www.abcasemat.fi/lataa-tiedosto/30/tuotetieto—produktdata-polttooljy—brannolja-talvi-vinter.pdf

Se on nyt virallista: aurinkosähköä ei saa kytkeä talon verkkoon

Sain omalta sähköyhtiöltäni kirjeen uusista verkkopalveluehdoista. Nämä ovat yleiset Energiateollisuus ry:n ehdot. Muutoksia vanhaan on vähän, oikeastaan vain yksi todella merkittävä.

Ohjeissa lukee nyt selvästi (kohta 4.3):

Sähköä syöttävien laitteistojen kytkeminen kiinteistön sähköverkkoon, kun kiinteistän sähköverkko on kytkettynä jakeluverkkoon, on kielletty ilman erillistä sopimusta.

 Jos joku ei heti tajunnut, tässä kielletään aurinkopaneeleiden ja tuulivoimaloiden käyttö.

Jos haluaa käyttää aurinkopaneeleita, talo on joko kytkettävä kokonaan irti valtakunnanverkosta tai sähköyhtiön kanssa on tehtävä ”sopimus”. Sopimuksen hyväksyminen ja hinnoittelu on täysin auki.

No, on toinenkin muutos, tämä on ilmeisesti viimeinen kerta, kun sähköyhtiö lähestyy kirjeellä ehtojen muutoksista. Tämän jälkeen ehdot ovat ”linkki yleisten ehtojen tallennettavissa olevaan versioon”.

Tarkennus 24.11.2014: Huomatkaa, että tämä kieltää aurinkopaneeleiden kytkemisen talon verkkoon vaikka sähköä ei ikinä siirtyisi sähköyhtiölle päin.