Maksaako tuulivoima tukensa takaisin?

Flickr warrensky CC BY-SA

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.

Oikea tapa laskea uusiutuvan energian tuotanto asuntojen tarpeisiin: yksi ihminen kuluttaa asumiseen yhden kilowatin

Kuva: Flicr / Hiroshi Ishii, CC BY

Usein, kun puhutaan uudistuvasta energiasta kuten tuuli- ja aurinkoenergiasta esiintyy mystinen laskentayksikkö ”kuinka monen asunnon tarpeisiin”.

Ensinnäkin tietysti kumpikaan energiantuotantomenetelmä ei kelpaa yhdenkään suomalaisen asunnon sähköntuotantoon yksin, koska niiden tuotanto on satunnaista, kenelläkään ei ole mahdollisuutta varastoida sähköä, eivätkä ne kunnolla edes kompensoi toistensa puutetta (ks. [1]). Mutta unohdetaan tämä pikkujuttu tässä laskelmassa.

Asuntolaskelmassa viitattu asunto on joskus rivitaloasunto, mutta useimmiten kyseessä on kaukolämmössä oleva kerrostaloyksiö. Se, mitä keskivertomummon muutamalla 40 watin kattolampulla ja jääkaapilla on tekemistä keskimääräisen lämmitettävän suomalaisen asunnon tyypillisellä energiankulutuksella on aika vähän.

Paljon parempi mittari on se, kuinka paljon energiaa ihminen oikeasti tarvitsee asumiseen ja kuinka monen ihmisen asuminen katetaan voimalaitoksen tuotolla. Tämä on yllättävän helppoa laskea. Ja vastaus on yksi kilowatti henkeä kohden.

Keskimääräisellä suomalaisella on käytettävissään neljäkymmentä neliötä asuntoa. Tämä on tilastofakta [2].

Asuminen vie sekin hyvin ennustettavan määrän energiaa vuodessa neliötä kohden.[3] Kaikkein pahin ennen vuotta 1970 rakennettu talo kuluttaa kaikkineen (lämmitys, talotekniikka, lämmin vesi, kotitaloussähkö) 350 kWh/m² vuodessa. Kaikkein pihein passiivitalo kuluttaa 60 kWh/m² vuodessa. Aivan valtavassa enemmistössä Suomessa olevista taloista asuminen kuluttaa korkeintaan noin 200 kWh/m²/vuosi. Voimme pitää sitä erittäin hyvänä keskiarvona, jonka virhe on enintään joitakin kymmeniä prosentteja.

Tämä siis tarkoittaa, että yksi ihminen kuluttaa asumiseen 8000 kWh/vuodessa. Tällä ylläpidetään tämän ihmisen vaatima 40 neliömetrin tila, estetään sen tuhoutuminen kosteusvaurioihin, lämmin suihku ja erilaiset sähköhärvelit.

Vuodessa on 8766 tuntia, eli

yhden ihmisen asumiseen kuluttama teho = 8000 kWh / 8766 h = 912 W ≈ 1kW

Yksi ihminen kuluttaa asumiseensa joka hetki yhden kilowatin.

Tämänhetkisellä sähkön hinnalla tämä maksaa kymmenen senttiä tunnissa, 900 euroa vuodessa.

Jos siis mietimme esimerkiksi

  • 2 MW jättikokoinen tuuliturbiini täysillä ollessaan tuottaa sähkön 2000 ihmisen asumiseen
  • 2 kW aurinkopaneelisto (noin 13 m², [4]) tuottaa parhaalla auringonpaisteella sähkön kahden ihmisen asumiseen (mutta tuotanto ja kulutus eivät kohtaa)
  • Tätä kirjoitettaessa tuulivoimaa tuotetaan Suomessa Fingridin tilannekuvan mukaan mukavasti 107 MW. Tämä tuottaa tarpeeksi energiaa 107000 ihmisen asumiseen (eli noin Suomen kahdeksanneksi suurimman kaupungin Kuopion asukkaiden asumistarpeisiin). Tämä on noin 2% Suomen asukkaista.

Ns. kotitaloussähkö ei ole ihmisen asumisen energiankulutuksesta Suomessa kuin 10-20%.[3] Ei siis ole realistista säästää energiankulutuksessa siitä, varsinkin koska suurin osa kotitaloussähköstä muuttuu perimmiltään lämmöksi ja vähentää varsinaisen lämmitysenergian tarvetta.

Edellä lasketun asumiskulutuksen lisäksi tulevat liikenne, kauppa, teollisuus ja muut työpaikat.

Jos ihminen haluaa tinkiä energiankulutuksestaan, merkittävin tapa on vähentää asumisneliöitä. Mikäli asumisenergiankulutuksesta tingitään, tämä johtaa asuntojen tuhoutumiseen hyvin nopeasti kosteusvaurioihin. Asumisenergiankulutuksen osakulutukset (lämmitys/viilennys, talotekniikka, lämmin vesi, sähkölaitteet) ovat toisistaan riippuvaisia, ja yhdestä tinkiminen tarkoittaa toisen kulutuksen kasvua.

[1] http://www.sahkolamppu.com/2014/06/aurinko-tuuli-kaksi-kolmasosaa.html
[2] http://www.stat.fi/til/asas/2008/asas_2008_2009-12-15_kat_001_fi.htmlhttp://www.stat.fi/til/asas/2013/asas_2013_2014-05-21_tau_003_fi.html
[3] http://www.vtt.fi/liitetiedostot/cluster5_metsa_kemia_ymparisto/Nieminen.pdf
[4] http://www.yinglisolar.com/assets/uploads/products/downloads/YGE_60_Cell_Series_EN.pdf

Aurinko + Tuuli = kaksi kolmasosaa maksimista

Maalaisjärkikin sen sanoo, että harvoin tuulee ja on aurinkoista yhtä aikaa. Siispä aurinkosähkön ja tuulisähkön yhteenlaskettu tuotanto on harvoin maksimissaan yhtä aikaa. Tai itse asiassa ei koskaan.
Lähde: [1]
Saksan alkuvuoden sähköntuotantotilastosta [1] selviää mielenkiintoinen seikka, että tuulisähkön ja aurinkosähkön tuotanto ei ole ikinä ollut enempää kuin 2/3 yhteenlasketusta maksimituotannosta.
Kun Saksassa maksimi aurinkoenergiantuotanto on 20 GW ja tuulisähköntuotanto 25 GW eli yhteensä 45 GW, yhdessä ne eivät ole koskaan olleet enempää kuin 30 GW.
Kuvan mukaan on melko tavallista, että on aurinkoista mutta tuuletonta. Kuitenkaan kuvassa ei ole sellaista hajontaa, joka viittaisi siihen, että tuuli ja aurinkoenergiat kompensoisivat hyvin toisiaan. Suurin osa pisteistä on lähellä nollaa kummallakin akselilla.

A-studio: Saksan ydinvoimapäätös sotkee sähkömarkkinoita

A-studio kertoi Saksan uusiutuvan energian ihmeellisyyksistä 8.7.2013.

”Saksan ydinvoimapäätös sotkee sähkömarkkinoita. Kuka maksaa energiapelin miljardilaskun?”
http://areena.yle.fi/tv/1931970 (noin 20 minuutin kohdalta).

Kohokohdat olivat:

”Päästöt ovat meillä tosiasiassa lisääntyneet energiakäänteen myötä.” 

”Varastointitekniikka ei ole vielä tarpeeksi kehittynyttä. Kaikki kehitysideat ovat uskomattoman kalliita.” ”Kestää vähintään 10-30 vuotta ennen kuin insinöörit saavat tekniikasta kilpailukykyistä.” 

”Koska tuuli- ja aurinkovoimalla tuotettua sähköä ei tällä hetkellä voida varastoida, Saksa myy sitä tappiolla valtion tukiaisten turvin naapurivaltioille. Se taas uhkaa niiden oman tuotannon kannattavuutta.”

”Hyvin tuulisina päivinä verkossa on liikaa sähköä. Tarjoamme sitä Hollantiin, Puolaan, Tšekkiin. Ne eivät halua sähköämme, koska niiden pitäisi katkaista omien voimaloiden tuotanto. Sen ne tekevät vasta, kun sähkön hinta on negatiivinen. Se on kuin nykyajan jätehuoltoa rajan yli.”

”Uusiutuvan energian tukiaiset ovat EU:ssa karanneet käsistä.”

Ja ei-sanatarkasti yksinkertaistaen ja korostaen:

  • Kodeissa, joissa on aurinkoenergiapaneelit, itse käytetään tavallista verkkosähköä ja kaikki aurinkosähkö myydään verkkoon, koska siitä saa tukiaisten vuoksi niin paljon paremman hinnan. Saksassa ei siis kukaan asenna aurinkosähköpaneeleja omaan käyttöönsä! Jutussa käytetään termiä ”rahanpainolupa”.
  • Jokainen saksalainen maksaa sähkössään 5,3 senttiä kilowattitunnilta tukiaisia niille, jotka tekevät uusiutuvaa energiaa. Suomessa sähkö on siis tukkuhintana maksanut noin 4 senttiä kilowattitunnilta ja kuluttaja maksaa siitä veroineen noin 10 senttiä kilowattitunnilta.
  • Kalliin sähkön tukeminen kirpaisee erityisesti köyhiä, koska hinta on tasainen per kilowattitunti. 800 000 asunnosta on katkaistu sähkö maksamattomien laskujen vuoksi. ”Tämä johtaa suureen sosiaaliseen konfliktiin.”
Hyvän journalistisen tavan mukaisesti ohjelmassa oli myös pari vihreää maailmanparantajaa selittämässä toista näkökantaa, mutta luoja kiitos tässä ei tarvitse noudattaa hyvää journalistista tapaa. Emme toista satuja.

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.

Minkälaisesta tuulipuistosta Suomi saisi kaiken sähkönsä?

Sattuipa silmiini mielenkiintoinen väittely Quora-verkkopalvelussa.

James Lovelock on keskustelun mukaan kirjassaan ”The Vanishing Face of Gaia” (2009) väittänyt seuraavaa:

  • Gigawatti tuulivoimatehoa pilaa tuhat neliömailia (2600 neliökilometriä) maaseutua
  • Tuulivoimala tuottaa sähköä 25% ajasta
  • Yhden gigawatin tuulifarmin tekemiseen tarvitaan kaksi miljoonaa tonnia betonia, yhtä paljon kuin sadan tuhannen asukkaan kaupungin rakentamiseen
  • Tuon betonimäärän tekeminen vapauttaa ilmakehään miljoona tonnia hiilidioksidia
  • Gigawatti tuulivoimaa tarvitsee gigawatin varakapasiteettia, esim. samantehoisen hiilivoimalan
Mike Barnard väittää Quorassa vastaan:
  • Gigawatti tuulivoimatehoa vaatii vain 200 neliömailia (500 neliökilometriä), mutta vain yksi prosentti siitä on poissa muusta käytöstä
  • Nykyaikaiset tuulivoimalat tuottavat sähköä 35 – 47% nimellistehostaan ja myös  35 – 47% ajasta
  • Nykyaikainen tyypillinen 2,5 megawatin tuulivoimala tarvitsee vain 300 kuutiometriä betonia
  • Varakapasiteettia tarvitaan vain 4% tuulivoiman tehosta, kun tuulivoimaa on 10 – 20% verkon sähköstä (viittaa Suomessa tehtyyn tutkimuseen, mikä ei kyllä herätä Suomen tuulivoimakapasiteetilla kovin paljoa luottamusta)
Alkamatta nyt väitellä yksityiskohdista, mielenkiintoista tässä on se, että Barnardin väitteistä saadaan optimistisin mahdollinen tuulivoimaskenaario.
Minkälainen on tuulivoimapuisto, joka optimistisesti voisi tuottaa kaiken Suomessa tarvittavan sähkön?
Suomen sähkönkulutus keskitalvella on noin 15 gigawattia. Barnardin optimistisen 47% eli vielä optimistisemmin 50% sähköntuotannon nimellistehosta perusteella tarvitsemme tuulivoimaa nimellisteholtaan 30 gigawattia.
Olettakaamme, että tulevaisuudessa keksitään joku tapa säilöä hieman sähköä talteen niin, että selviämme nykyisillä ydinvoimaloilla varavoimalähteenä (nykyiset ovat yhteensä noin kaksi gigawattia eli 7% tarvittavan tuulivoiman nimellistehosta).
30 gigawattia on siis kaksitoista tuhatta 2,5 megawatin isoa tuulivoimalaa.
Barnardin optimistisella kaavalla 500 neliökilometriä per gigawatin nimellisteho tilaa tarvitaan 15000 neliökilometriä. Voimaloita on siis hieman alle yksi per neliökilometri.
Tilaa haaskaantuu tästä suoraan pois esim. viljelysmaasta yksi prosentti eli 150 neliökilometriä. Se on noin Lahden kaupungin kokoinen alue (154 km2).
15000 neliökilometriä olisi Etelä-Suomeen sijoitettuna suunnilleen alue Helsinki – Salo – Hämeenlinna – Heinola – Kouvola – Kotka – Helsinki.
Kukaan tuolla alueella ei ole viittäsataa metriä kauempana tuulivoimalasta.
(Kuva: Area calulator / Google)
Lapissa tuo alue näyttäisi hieman pienemmältä, mutta sekään tuskin edistäisi turismia. 15000 neliökilometriä Lapissa olisi suunnilleen Kittilä – Sodankylä – Kemijärvi – Kuusamo – Ranua – Rovaniemi – Kittilä.
(Kuva: Area calulator / Google)
Kahdentoista tuhannen tuulivoimalan rakentaminen veisi betonia optimistisesti 3,6 miljoonaa kuutiota. Kuutioon betonia kuluu noin 250 kiloa sementtiä, eli sementtiä tarvitaan 0,9 miljoonaa tonnia.
Suomen sementinkulutus on vuodessa kaksi miljoonaa tonnia, ja sen tekeminen tuottaa hiilidioksidia 1,6 miljoonaa tonnia. Sementintuotanto on teollisuuden mukaan Suomen hiilidioksidipäästöistä 1,5 prosenttia (Wikipedian mukaan maapallonlaajuisesti betonintuotanto aiheuttaa 5% kaikista hiilidioksidipäästöistä).
Tuulivoimaloiden rakentamiseen tarvittava betoni vastaisi siis Suomen puolen vuoden betoninkulutusta ja aiheuttaisi vajaan prosentin Suomen yhden vuoden hiilidioksidipäästöistä.
Ja tämä oli siis kaikkein optimistisin skenaario. Itse kyllä käyttäisin varmuuden vuoksi ainakin kerrointa kaksi kaikkiin näihin alueisiin ja lukuihin. Jos Suomea verrataan Amerikan keskilännen preerioihin ja autiomaihin, täällä ei todellakaan tuule.