Viktoriaanista lämmitystä kivihiilellä avotakassa

hehkuva kivihiili
Insinöörin pikimustaa sydäntä lämmittää mukavasti, kun avotakassa palaa kivihiili. Yleissivistyksen vuoksi suosittelen, että jokainen kokeilee edes kerran. Voi tuntea ja suorastaan haistaa viktoriaanisen Englannin tunnelman.

Suomessa on aina taivasteltu englantilaisten viehtymystä avotakkoihin. Tämän ymmärtää paljon paremmin, kun kokeilee kivihiilen polttoa. Kivihiilestä ei tule liekkejä, joten sen tuottama lämpö säteilee suoraan kivihiilestä huoneeseen. Savussa olevan energian talteenotto ei ole ollenkaan niin tärkeää kuin puunpoltossa.

Toisaalta kivihiilen palokaasut haisevat niin pahalta, ettei niiden ulospääsemisen tielle halua asettaa mitään esteitä. Mikäli haju leviää huoneeseen, se muistuttaa suolistokaasujen hajua lisättynä kitkerän pistävällä lisämausteella. Haju häviää, kun hiilen palamisen saa tarpeeksi kuumaksi.

Kivihiili vaatii hyvän ilmavirtauksen palaakseen. Tavanomaisen avotakan arinan päälle kannattaa laittaa erillinen hiilikori, jotta hiilet pysyvät kasassa ja saavat ilmaa alleen myös huoneesta. Puiden ja kivihiilen yhdistäminen edes sytyttämisvaiheessa ei toimi kovin hyvin. Puiden liekit irrottavat kivihiilestä kaasuja, jotka pikemimnkin sammuttavat puut kuin palaisivat.

Jos kivihiili uhkaa sammua, siihen on puhallettava. Tämän jälkeen koko huone on täynnä hiilen pinnalta lähtenyttä pientä nokihahtuvaa. Viktoriaaniset palkeet ovat hyvä lisä kivihiililämmittäjälle.

Minulla on mökillä muutama säkki kivihiiltä varmuuden vuoksi. Lapissa sähkölämmitys voi aina katketa ja silloin on löydyttävä muita vaihtoehtoja nopeasti. Avotakka polttaisi valtavan määrän puuta, jos sillä täytyisi tosissaan joskus lämmittää. Eikä avotakalla saisi taloa puilla lämmitettyä, vaan se on mahdollista vain kivihiilellä, joka säteilee lämmön koko huoneeseen. (Minä en suunnitellut Lappiin taloa, jossa on vain avotakka ja sähkölämmitys.) Takassa palava antrasiitti teoriassa riittää lämmittämään koko yön niin, ettei sitä tarvitsee lisätä yön aikana. En ole tosin tuossa onnistunut.

Miksi kivihiiltä?

Kivihiilen ehdoton etu on energiasisältö pienessä tilavuudessa. Neljänkinkymmenen kilon antrasiittisäkki on melko pieni, noin 40 litraa, mutta energiaa siinä on pitkäksi aikaa, 324 kWh. Kolme säkkiä vastaa lämmityksessä irtokuutiometriä koivua. Ero säilytystilassa on siis lähes kymmenkertainen. Yksi säkki riittää isommallekin mökille ainakin viikoksi. Auton takakontin pohjalla kulkee mukavasti muutama säkki muiden tavaroiden alla.

Antrasiitti on monessa suhteessa tavallista kivihiiltä parempaa, sillä se on ulkoselta ominaisuuksiltaan käytännössä kiveä. Tavallinen kivihiili voi imeä varastoinnissa vettä, mutta antrasiitti ei. Kivihiili sotkee, mutta antrasiitti ei. Antrasiitissa on enemmän energiaa ja vähemmän epäpuhtauksia. Antrasiitin ongelma on kuitenkin se, että sitä on hyvin vaikea saada takassa palamaan.

Kivihiili Suomessa

Suomesta kivihiiltä taitaa saada takkakäyttöön sopivissa yksiköissä vain yhdestä paikasta ja sen jälleenmyyjiltä: Vantaan Hakkilassa (Ikean lähellä) sijaitsevasta Kotterian varastosta.(*)

Sitten ensimmäisen vertailun (2011) hinnat ovat nousseet ja muiden energiavaihtoehtojen hinnat ovat laskeneet siten, että kivihiili ei ole enää muita edullisempi lämmitysvaihtoehto.

Hinnat pikkusäkeittäin arvonlisäveroineen ovat tällä hetkellä (2/2016):

  • Kivihiili 83 c/kg
  • Antrasiitti, iso, 100 c/kg
  • Antrasiitti, pieni, 69 c/kg

Ilman häviöiden ottamista huomioon, kivihiilellä tuotetun lämmityksen hinnaksi tulee (vrt. sähkö ja öljy noin 10 c/kWh):

  • Kivihiili 83 c/kg / 7,8 kWh/kg = 10,6 c/kWh
  • Antrasiitti, iso, 100 c/kg / 8,1 kWh/kg = 12,3 c/kWh
  • Antrasiitti, pieni, 69 c/kg / 8,1 kWh/kg = 8,5 c/kWh

Halvin vaihtoehto on pieni antrasiitti jättisäkeissä, joissa hinnaksi tulee 7,7 c/kWh.

2011 hinnat olivat noin kolmanneksen alemmat, jolloin kivihiili oli edullisempaa kuin öljy tai sähkö. 2016 kivihiili tulee selvästi kalliimmaksi kuin muut vaihtoehdot, öljy ja puu. Sähkökin on ollut viime aikoina edullisempaa kuin useimmat vaihtoehdot (helmikuussa 2016 9,2 c/kWh).

Kivihiili on kuitenkin kaikista vaihtoehdoista helpoiten säilytettävä.

Lisätietoja:

http://www.kotteria.com/hiilenhinnat.html

(*) Huomaa, että Kotterian sijainnissa Googlen kartan tiet ovat aivan väärin. Openstreetmap on ilmeisesti paljon paremmin ajan tasalla. Googlen satelliittikartta: Kotteria, Hakkila. Openstreetmap: Kotteria, Hakkila. Sijainti on Googlen satelliittikartassa näkyvä hiilenmusta alue Hakintien vasemman haaran päässä.

Artikkeli julkaistu ensimmäisen kerran 11/2011, tiedot tarkistettu ja päivitetty 29.2.2016.

Kuva: Flickr xlibber CC BY

Kuinka ison kasan polttoainetta voimala kuluttaa puolessa vuodessa?

Ilmalaiva-artikkeli herätti keskustelua varmuusvarastojen koosta.

Pikainen laskelma siitä, minkä tilavuuksinen on yhden tunnin polttoainevarasto eri polttoainetyypeillä 100 MW voimalassa (= 100 MWh/h): [1 s. 9]

                    m³/100 MWh

Kevyt polttoöljy       10
Kivihiili              17
Puupelletti            30
Koivuhalot             66 (pino-m³)
Jyrsinturve           111 (irto-m³)
Maakaasu            10000 (ei LNG)

Tiiveimpään tilaan menee kevyt polttoöljy, kivihiili vie tilaa lähes kaksi kertaa niin paljon. Kivihiili kuitenkin on selvästi toiseksi paras energiavarasto tilavuuteen nähden. Se on myös ainoa, jonka voi varastoida huoletta kasaan ulos. Pienimpään tilaan menevä biopolttoaine puupelletti vie kolme kertaa öljyn verran tilaa. Koivuhalot vievätkin sitten tilaa 7 kertaa enemmän ja jyrsinturve 11 kertaa enemmän. Ei-nesteytetty maakaasu on sitten omassa sarjassaan tuhatkertaisella tilavuudellaan.

Tämä aika kauniisti selittää sen, miksi Suomen huoltovarmuusvarastot ovat 80% öljyä ja 20% kivihiiltä eikä sitten muuta.[3]

100 MW vastaa noin Keravan kokoisen kaupungin voimalan tuotantoa. Helsingin voimaloissa kulutus pitää kertoa noin viidellä.

Jotkut kunnanäidit ovat hakoteillä kuvitellessaan, että hiilikasat pienenevät, kun siirrytään enimmäkseen biopolttoaineisiin. [2] Ei ihmeessä. Huoltovarmuusvarastot ovat varmasti tulevaisuudessakin kuuden kuukauden (*) kokoiset. Jos joudutaan varastoimaan jyrsinturvetta kivihiilen sijaan, kasan koko nousee yli kymmenenkertaiseksi (ja tuota kasaa on koko ajan kasteltava tai kuivattava – ja se voi räjähtää).

Tässä vielä kuuden kuukauden varaston koko eri polttoainetyypeillä tuhansina kuutioina ja kokoa vastaavan varastokuution sivun pituutena:

                    1000 m³/6 kk varasto 100 MW kulutuksella

Kevyt polttoöljy       43
Kivihiili              77
Puupelletti           133
Koivuhalot            288
Jyrsinturve           480
Maakaasu            43200

                    Kuution muotoisen varaston sivun pituus (m)
                    6 kk varasto 100 MW kulutuksella

Kevyt polttoöljy       35
Kivihiili              43
Puupelletti            51
Koivuhalot             66
Jyrsinturve            78
Maakaasu              350

Pikkuvoimalan puolen vuoden maakaasuvarasto olisi Suomen korkeimman radiomaston korkuinen kuutio. [4] Jyrsinturvevarastokuutio olisi hieman korkeampi kuin Puijon torni eli myös samaa luokkaa kuin Suomen korkein asuinrakennus Cirrus Vuosaaressa (26 kerrosta). Koivuhalkovarastokuutiokin olisi vielä korkeampi kuin yksikään vesitorni Suomessa. Puupellettivarastokuutio olisi Linnanmäen korkeimman laitteen, Panorama-tornin korkuinen. Kivihiilikasa olisi Kerimäen kirkon kellotapulin korkuinen kuutio. Kevyt polttoöljysäiliö olisi vain kymmenkerroksisen kaupunkikerrostalon kokoinen (esim. samaa luokkaa kuin Sanomatalo Helsingissä).

Isolle voimalalle varaston koko kerrotaan ainakin viidellä. Olkiluoto kolmea vastaa 15 kertaa näin suuri polttoaineenkulutus. Ruotsista koko ajan tuotava sähkö vastaa 27 kertaa näin suurta polttoaineenkulutusta.

(*) Huomasin lopussa, että varmuusvarastojen vaadittu koko on 5 kuukautta, josta kolme kuukautta voimalassa. Pidin kuitenkin luvut kuudessa kuukaudessa.

[1] Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia. Eija Alakangas, 2000, VTT Energia tiedotteita 2045. http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2000/T2045.pdf

Päästöoikeudet, windfall ja tukipelleily

En kommentoi erityisemmin Europarlamentin hinkua vähentää päästöoikeuksia. Tulen aiheesta artikkeleita lukiessani lähinnä pahoinvoivaksi, joten olen jättänyt mahdollisuuksien mukaan ne väliin.

Toistaisin kuitenkin pari asiaa, jotka olivat mm. helmikuisessa artikkelissani ”Mikä ihmeen widfall?” Päästöoikeuksien kallistuminen pakottaa meidät tukemaan hiilivoimaloita.

Päästöoikeuksien kallistuminen tekee hiilivoimasta kalliimpaa.

Tämä kuulostaa helpolta ja ekologiselta, mutta ei ole sitä.

Mitä enemmän hiilivoimalla tuotettu sähkö maksaa, sitä enemmän vesi- ja ydinvoima saa windfall-voittoja. Koska näiden ei tarvitse maksaa päästöoikeuksistaan, ne saavat sähköstään enemmän rahaa – täysin ansiottomasti.

Koska windfall-tulot ovat täysin ansiottomia, valtiolla on suuri hinku päästä verottamaan ne pois. Kun windfall-tulot verotetaan pois, ei olekaan enää mitään erikoisrankaisua hiilivoimalle, joten olemme takaisin alkupisteessä, tosin byrokraatteja on työllistetty valtava määrä.

Oma lukunsa on sitten tuulivoima. Tuulivoima saa tuottamastaan sähköstä markkinahintaan verrattuna moninkertaisen takuuhinnan. Tuulivoimaa kannattaa siis myydä oli markkinahinta mikä tahansa. Siksi tuulivoimalat Suomessa myyvät sähkönsä pörssissä aina nollatarjouksella – he saavat rahansa vaikka hinta olisi nolla. Tanskassa ja Saksassa tuulivoimaa myydään negatiivisella hinnalla, ja markkinahintakin onkin silloin tällöin negatiivinen. Tuulivoimala tekee asiakkaan kanssa revenue sharen valtion tukiaisista.

Tuulivoimalat toimivat markkinoilla kuitenkin vain satunnaisesti – silloin, kun tuulee. Siksi tarvitaan riittävästi perusvoimaa ja säätövoimaa, että nuo markkinahäriköt saadaan kuriin. Ongelma kuitenkin on, että Suomessa on tuontisähköä, ja ennen kaikkea Saksasta muiden maiden läpi tulevaa tuontituuli- ja aurinkovoimaa on saatavissa todella halvalla silloin, kun hiilivoimaloillakin olisi paras hetki saada katetta huonojen hetkien varalle. Siksi tänäkin kesänä hiilivoimaloita on käynnissä niin vähän kuin mahdollista. Siksi sähkö on koko ajan kallista.

Hiilivoimalat eivät tietenkään tuota silloin, kun ne ovat kiinni. Siksi ne ovat hyvin pian hätää kärsimässä, eivätkä ne kannata ympärivuotisena investointina. Siksi niille vähitellen käy kuten maakaasuvoimaloille on jo käynytkin: ne pistetään kiinni.

Suomeen, jossa ei ole hiilivoimaloita, meillä ei ole varaa. Suomessa lämmitys ei ole ylellisyyttä. Yksi ihminen tarvitsee koti+työtilakseen noin 100 neliömetriä rakennettua tilaa, yhden neliön lämmittäminen vaatii noin 150 kWh vuodessa ja 5,4 miljoonaa ihmistä tarvitsevat siis pelkkään olemiseen ja rakennuskannan ylläpitoon vuodessa:

  150 kWh * 100 * 5,4 miljoonaa = 81 TWh

Mikä on aika lähellä Suomen sähköntuotantoa vuodessa.

Meidän on siis pakko saada pidettyä hiilivoimalat päällä. Niillä menee huonosti – ja toisaalta ne ovat tajunneet, että niillä on vahva kiristysmahdollisuus.

Jos päästöoikeuksien hinnankorotus menee läpi – ja todennäköisesti vaikka eivät menisikään – tulemme aivan lähiaikoina näkemään hyvin perusteltuja vaatimuksia hiilivoimaloiden ja ehkä jopa atomivoimaloiden tukemisesta. Eikä meillä ole mitään muuta vaihtoehtoa kuin maksaa.

Toinen vaihtoehto voisi olla pistää rajat kiinni sähköltä, lopettaa sähköpörssipelleily, johon Suomi on selvästi liian pieni maa, ja siirtyä voimalaitoksissa suunnitelmatalouteen.

Maakaasusta kivihiileen

Maakaasun tilanne Suomessa on valitettava.

Maakaasu on ekologinen ja halpa tapa tuottaa energiaa. Poliitikot ovat vain kämmänneet.

Suurin syyllinen on se, että venäläisillä on monopoli Suomeen tuotavaan maakaasuun. Venäläiset ovat tunnetusti tehokkaita hyödyntämään monopoleja gogolilaisella perusteellisuudella. Suomeen tuotavan maakaasun hintataso verrattuna maailmanmarkkinahintaan on täysin absurdi.

Suomeen tuotavan maakaasun hinta on sidottu öljyn maailmanmarkkinahintaan eikä kaasun maailmanmarkkinahintaan.

Toinen syyllinen on suomalainen verottaja, joka verottaa kaikkea niin suurella innolla, ettei reaalimaailmalla ole enää mitään ohjausvaikutusta.

Kaukolämpövoimalat ovat perinteisesti käyneet ympäristöystävällisesti maakaasulla. Maakaasu palaessaan tuottaa lähinnä vettä. Nyt voimalat joutuvat etsimään halvempia vaihtoehtoja. Halvin realistinen vaihtoehto on kivihiili.

Kivihiiltä ei voi pitää millään perusteella ympäristöystävällisenä.

http://yle.fi/uutiset/kalliista_maakaasusta_luovutaan_kaukolammon_tuotannossa/6280729