Aurinkopaneelit alkavat säästää energiaa vuonna 2020

Yhdysvaltalaisen Stanfordin yliopiston tutkijat ovat laskeneet, että vuonna 2012 uusien aurinkopaneelien elinaikanaan tuottama sähköenergia ylitti niiden valmistamiseen kuluneen energian (50% todennäköisyydellä).

Jos vuonna 2020 tuotetaan nykyisten optimististen aikomusten mukaisesti 10% maailman sähköntarpeesta (ei energian!), sen tuottamiseen nykytekniikalla kuluu enää 9% maailman vuotuisesta sähkönkulutuksesta. Aikaisemmin aurinkosähkön tuotanto on kuluttanut sähköä selvästi tuottoaan enemmän.

[2]

Tutkimuksessa ennakoidaan myös, että vuonna 2020 (hyvällä onnella jo 2015) aurinkoenergia on tuottanut niin paljon sähköä, että se palauttaa tähän asti aurinkoenergian kuluttaman energian. Siihen asti aurinkoenergiantuotanto on kuluttanut selvästi enemmän fossiilisia polttoaineita kuin mitä se on tuottanut puhdasta aurinkoenergiaa. Ehkä jo siis vuonna 2016 nautimme puhtaasta aurinkoenergiasta – mutta voi siihen mennä vielä vuoteen 2021:kin. Pohjoisella leveysasteilla positiiviseen tuottoon on paljon vaikeampi päästä kuin etelässä.

Aurinkokennot tuotetaan sulattamalla piitä 1600 asteen lämpötilassa. Jo tämä kuluttaa suuren osan kennon elinaikanaan tuottamasta aurinkoenergiasta. Vuosina 2000 – 2012 aurinkokennon tuottaminen keskimäärin kulutti 75% enemmän energiaa kuin mitä kenno elinaikanaan tuotti aurinkoenergiaa.

Nykytilanne kertoo myös sen, miksi aurinkopaneeleita tuotetaan lähinnä Kiinassa. Kiinan hiilidioksidipäästöistä ei välitä kukaan, ja länsimaiden saasteeton energiantuotanto on lisännyt päästöjä Kiinassa enemmän, kuin länsimaissa on säästetty. Länsimaissa tämä näyttää hyvältä ja kiinalaiset eivät välitä.

Alkuperäistä tieteellistä artikkelia voi lukea 48 tuntia nimelliseen 35 dollarin hintaan. Jätän siis yksityiskohdat lukijoiden aktiivisuuden varaan.

[1] Stanford Report: Global solar photovoltaic industry is likely now a net energy producer, Stanford researchers find
[2] Environmental Science & Technology: Energy Balance of the Global Photovoltaic (PV) Industry – Is the PV Industry a Net Electricity Producer?

Sahurin itku ja valitus – mutta puu kannattaa silti ennemmin polttaa

Lasketaanpas tämä jälleen kerran. Vaikka sahat itkevät, valittavat ja huutavat,[1] ne eivät maksa tukkipuustaan edes puun polttoarvoa.

Parhaasta mäntytukkipuusta maksetaan Talouselämän artikkelin mukaan 55 euroa kiintokuutiometriltä. Tämä sisältää kaadon ja kuljetuksen tien viereen.(*) Kuljetus tien vierestä tehtaalle maksaa muutaman euron lisää. Vuonna 2003 puun kuljetusmatka oli keskimäärin 143 kilometriä ja maksoi 5,9 euroa kuutiolta.[6]

Männyn energiamäärä on 810 kWh pinokuutiometrissä eli 2025 kWh kiintokuutiometrissä (kerroin 2,5). (Polttoarvot VTT:n raportista [2]) (**)

Vain sähköä tuottavan lauhdevoimalan hyötysuhde on parhaimmillaan 44%.[3] Sähköä kiintokuutiosta mäntyä syntyy siis 891 kWh.

Viimeaikaisella pörssisähkön hinnalla 4 c/kWh sähköä kiintokuutista mäntyä syntyy 36 euron arvosta. Sähkön tuotantoa ei veroteta (vasta pörssisähkön ostaja maksaa kaikki verot).

Uusituvaa energiaa käyttävä voimalaitos saa sähköstään takuuhinnan, joka on kaksinkertainen nykyiseen markkinahintaan verrattuna, 8,35 c/kWh. Erotuksen maksavat veronmaksajat. Hyväksytty voimalaitos saakin siis kuutiosta mäntyä sähköä 74 eurolla. Hyväksyttävän voimalaitoksen on oltava myös kaukolämmön tuottaja, eli kaikki, mitä kaukolämmöstä saa rahaa on tuon päälle.

74 euroa on paljon enemmän kuin sahojen maksama 55 euroa vaikka siihen lisättäisiin kymmenen euroa kuljetuskustannuksia. Ja tämä oli paras mahdollinen sahaukseen soveltuva mäntytukkipuu.

Kaikki muut puulajit kannattaa polttaa sähköksi vielä selvemmin kuin mäntytukkipuu. Koivutukkipuun suhteen on aivan selvää, että se kannattaa ennemmin polttaa. Koivu on neljänneksen halvempaa kuin mänty ja sen polttoarvo on neljänneksen korkeampi. Samoin kaikki paperintuotantoon päätyvä kuitupuu tuottaa paljon paremmin poltettuna. Kuitupuusta maksetaan vain neljännes siitä mitä tukkipuusta.

Tämän yksinkertaisen laskelman lisäksi on paljon muita syitä, miksi puun polttaminen on edullisempaa kuin sahaus tai ainakaan paperin tuottaminen:

  • Useimmat voimalaitokset tuottavat nykyään sähkön lisäksi myös kaukolämpöä ja prosessihöyryä, jolloin niiden hyötysuhde nousee kaksinkertaiseksi puhtaaseen sähköntuotantoon verrattuna.
  • Sähkön hinta oli kaksi vuotta sitten paljon korkeamalla kuin nyt ja voi myös nousta uudelleen.
  • Kotitarvekäyttöön lämmittäminen puilla esim. maatilalla on todella edullista verrattuna puun myyntiin.

Näitä käsiteltiin aikaisemmassa artikkelissa, josta myös oheinen kuva.[4]

Sahan omistajien kannattaa rukoilla ennemmin halpaa sähköä ja öljyä kuin itkeä puun kalleutta.

(*) Talouselämän artikkelissa puhutaan ilmeisesti kantohinnoista eli pystykaupoista. Mäntytukkipuun hankintakaupan (tukki toimitetaan tien viereen) ja pystykaupan (saha kaataa ja noutaa tukin) ero ei ole tilastoissa kuin euron verran kuutiolta.[5] Tällä tarkkuudella on siis sama, kummasta puhutaan.
(**) Polttoarvo on männylle, jonka kosteusprosentti on 20. Vaikka puu poltettisiin kosteampanakin, ero ei olisi kuin muutaman prosentin: 100 kg vettä höyrystyy noin 30 kilowattitunnilla.

[1] Talouselämä: Suomen mäntytukista tuli maailman kalleinta – ”Tilanne on kestämätön”
[2] VTT: Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia (Eija Alakangas, 2000)
[3] Wikipedia: lauhdevoimalaitos
[4] Sähkölamppu: Tee sähköä, älä paperia
[5] Metsälehti: puun hinnat
[6] Metla: tilastot 2004

Tee sähköä, älä paperia

Suomen puusektorin teollisuus on jatkuvasti valittamassa sitä, että puu on liian kallista. Voi olla, ettei teollisuus saa tuotteitaan kaupaksi, mutta kalliin puun syy se ei ole.

Öljyn hinnan nousun yksi vaikutus on se, että puun nykyinen ostohinta paperitehtaisiin ei ole yhtä paljon kuin puun polttoarvo.

Oletetaan, että sinulla on yksi kiintokuutiometri (eli vain puu lasketaan) jo hiukan kuivunutta mäntyä (kosteus 20%). Klapeina tuo on kaksi ja puoli (”irto”)kuutiota ja energiaa siinä on 2025 kWh.[1] Parhaassa täysin vedettömässä koivussa olisi samassa määrässä noin 2600 kWh ja huonoimmassakin märässä sekalehtipuussa on 1700 kWh. Käyttäkäämme laskelmissa tasan kahta tuhatta kilowattituntia.

Jos sinulla on mahdollisuus polttaa tuo kuutio puuta lämmitykseksi, polta ihmeessä. Oletko ajatellut, miksi valtio on niin hanakka kieltämään puun pienpolton? Tietenkin siksi, että se on todella järkevää ja valtio menettää siinä valtavasti verotuloja – sinulta. Jos poltat puuta varaavassa takassa tai levinuunissa, polton hyötysuhde on 70% luokkaa. Tällöin saat lämmitykseen mäntykuution 2000 kilowattitunnista 1400. Jos tuo lämmitys korvaa suoraa sähkölämmitystä, säästät nykyhinnoilla kymmenen senttiä kilowattitunnilta eli 140 euroa. Öljylämmittäjä säästää enemmän. 1400 kilowattituntia vähemmän lämmitystä tarkoittaa 156 litraa vähemmän öljyä (litrassa öljyä on 10 kWh, öljykattilan hyötysuhde 90%). Nykyhinnalla 156 litraa öljyä maksaa 168 euroa.

Paperitehdas ei ole kovin kiinnostunut kuutiostasi, mutta jos sinulla on metsällinen puuta, voit myydä sen paperitehtaalle. Hinta ei kuitenkaan ole lähelläkään 168 euroa kuutolta eikä edes 140 euroa kuutiolta. Paperitehdas maksaa tyypillisestä ”kuitupuusta” noin 30 euroa kiintokuutiolta, jos se toimitetaan heidän pihalleen – ja vain puolet siitä, jos he käyvät kaatamassa puut. Ja tuosta rahasta sinä maksat verot. Kuitupuu on sellaista puuta, joka on tarpeeksi isoa, että se pinoutuu nätisti, mutta ei kelpaa sahattavaksi kunnon lankuiksi. Sahat ostavat ”tukkipuuta”, josta maksetaan jopa 60 euroa kiintokuutiolta sahan pihalle toimitettuna.

Mitä siis sinun kannattaa tehdä kaikkein kauneimmille sahapuillesi? Pistää uuniin. Tukkipuunkin arvo sinulle poltettuna on moninkertainen siihen nähden, mitä saat siitä sahalle toimitettuna. Syynä tähän on tosin ensisijaisesti se, että sinun ei tarvitse maksaa itse kuluttamastasi puusta arvonlisäveroa eikä muitakaan veroja ja kuluja.

Mutta vaikka voimala maksaakin verot, kulut ja voitot, olisiko sillä silti varaa maksaa sinulle parempaa hintaa kuin paperitehtailla? On. Ainakin kuitupuun osalta.

Nykyaikainen sähkövoimala tuottaa sähköä ja kaukolämpöä. Jos oletamme, että voimala tuottaa 30% hyötysuhteella sähköä ja 30% hyötysuhteella lämpöä, kiintokuutiostasi mäntyä syntyy 600 kWh sähköä ja 600 kWh lämpöä. Nämä ovat malko pessimistisiä hyötysuhteita, ja odottaisin että hyvin toimiva voimala pystyy paljon parempaankin.

Voimalaitos saa 600 kWh:sta sähköä tukkumarkkinoilla tällä hetkellä noin 4 c/kWh eli sähkönä mäntykuutiosi arvo on 24 euroa.

Sähkövoimalat eivät maksa veroja polttoaineistaan, joten tukkuhinta on puhtaasti puu + tuotantokustannukset + voitot.

Lämmön hintaa on vaikeampi arvioida, koska kaukolämpövoimalat myyvät lämpönsä itse loppuasiakkaille, eikä kilpailtua tukkumarkkinaa ole. Kaukolämpö ei kuitenkaan ole ollut viime aikoina yhtään suoraa sähkölämmitystä halvempaa, joten voimme olettaa kaukolämmön tukkuhinnan saman arvoiseksi kuin sähkönkin, 24 euroa.

Tuotetun sähkön ja lämmön lisäksi valtio tukee uusiutuvan energian tuotantoa. Jos puuvoimala hyväksytään syöttötariffin piiriin (sen on tuotettava myös lämpöä), se saa sähköstään taatusti 8,35 c/kWh.[2] Jos puuvoimalan hyötysuhde on riittävä, tähän tulee vielä 2 c/kWh korotus, yhteensä siis 10,35 c/kWh. Mikäli tukkuhinta on halvempi (on!), veronmaksajat maksavat erotuksen. Puuvoimala saakin siis mäntykuutiostasi tulevasta 600 kWh:sta sähköä 62 euroa eikä 24 euroa!

Valtio maksaa voimalaitokselle 38 euroa tukia puusta, josta paperitehdas maksaa sinulle 30 euroa!

Kun siis lämpö ja veronmaksajien tukema sähkön hinta lasketaan yhteen, voimalaitos saa kuutiostasi vähintään 86 euroa.

Tavarasta, josta paperitehdas maksaa 30 euroa pihalle toimitettuna sähkövoimala saa tukkuasiakkailtaan 86 euroa. Maksaako siis puukuutiosi polttaminen 56 euroa, jolloin sähkövoimalalla ei ole varaa maksaa sinulle yhtä paljon kuin paperitehdas? Tuskin.

Vaikka sähkövoimala ostaisi parasta tukkipuuta 60 €/kiinto-m³, sille jäisi 26 euroa sen polttamisesta. Sekin todennäköisesti kannattaa.

Sähkövoimalaitos on paljon pienempi yksikkö kuin paperitehdas. Se on siis todennäköisesti paljon lähempänä sinua kuin lähin paperitehdas. Sinun on paljon halvempi toimittaa kuutiosi lähimpään voimalaitokseen kuin paperitehtaaseen.

Mikäli paperitehtaat eivät kykene maksamaan puusta tämän enempää, ne pitäisi välittömästi kieltää kansantaloudelle vahingollisina negatiivisen lisäarvon pajoina. Mikäli öljyn hinta nousee yhtään, tilanne muuttuu yhä paljon pahemmaksi.

[1] http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2000/T2045.pdf
[2] http://www.finlex.fi/fi/laki/ajantasa/2010/20101396
[3] http://www.metsalehti.fi/Metsalehti/Puunhinta/Koko-maa (käytetty arvo 30€/kiinto-m³ on hankintakauppa/kuitupuu/koko maa)


Tässä artikkelissa olevat luvut on pyöristetty niin, että puun poltto näyttää mahdollisimman epätaloudelliselta.

Negatiivinen sähkön hinta tukiaisten seuraus

Kirjoitin aikaisemmin, että sähkön negatiivinen hinta Tanskassa johtui ensisijaisesti ylitarjonnasta tuulivoimassa ja sen vuoksi hinnaksi muodostui negatiivinen hinta. Tämä on aivan totta, mutta se ei ole aivan koko totuus.

Kun valtio tukee uusiutuvaa energiaa, on järjestelmään sisään rakennettu se, että asiakkaiden halutaan käyttävän mahdollisimman paljon sähköä. Joskus jopa niin, että asiakkaalle maksetaan, että hän käyttää sähköä.

Sähköyhtiö saa korvauksen jokaisesta myydystä kilowattitunnista vaikka sähköyhtiö olisi maksanut asiakkaalle siitä, että hän huolii sen.

Suomessa on käytössä syöttötariffi. Tämän vuoden alusta se on ”enää” 8,35 c/kWh (tyypillinen pörssihinta on alle puolet tuosta). Tuulivoimalalle taataan siis hinta 8,35 c/kWh tuotetulle sähkölle riippumatta pörssihinnasta. Jos tukea ei ole rajoitettu, tuulivoimala voi myydä sähköä pörssiin vaikka hintaan -100 c/kWh ja tehdä vielä voittoa. Suomessa lainsäätäjä huomasi rajoittaa korvauksen positiiviseen markkinahintaan,(*) mutta Tanskassa ja Saksassa tuo rajoitus ilmeisesti unohtui, ja voimalat saavat syöttötariffinsa vaikka hinta olisi kuinka alhainen. Tanskassa kaikkein negatiivisin tapaus tapahtui 25.12. ja pörssi päätti leikata hinnan ”vain” tasoon -20 c/kWh, vaikka ilmeisesti vapaa hinta olisi ollut vielä alempi.

Tanskan Jyllannissa ollaan niin pitkällä, että negatiivinen sähkön hinta on säännöllinen ilmiö.

Joulun pyhien negatiivisia hintoja alueella DK1 (Jyllanti):
– 31.12.2012 kuusi tuntia, alin -6,5 c/kWh
– 30.12.2012 kolme tuntia, alin -0,4 c/kWh
– 26.12.2012, neljä tuntia, alin -5,5 c/kWh
– 25.12.2012, yhdeksän tuntia, alin -20 c/kWh
– 23.12.2012, yksi tunti, -0,001 c/kWh

Muualla Tanskassa (DK2) negatiiviset luvut eivät ole yhtä suuria, mutta tunteja on melkein yhtä monta.

Ilmiö ei ole vain pohjoismainen, vaan myös Saksassa sähkön hinta on ollut negatiivinen yhtä aikaa Tanskan kanssa. joulupäivän aamuna Saksan sähkön hinta oli jopa yhden tunnin -47 c/kWh.

Ruotsin läpi negatiivinen sähkön hinta ei kuitenkaan kulkeudu meille saakka.

Tuulivoiman aiheuttamat hintahäiriöt vahvistuvat tuulivoiman osuutta suuremmaksi, koska esimerkiksi ydinvoimaa ei voi ajaa alas muutaman halvan tunnin takia. Ydinvoimalat ja isot hiilivoimalat joutuvat tarjoamaan pörssiin negatiivisen tuotantohinnan, jos on minkäänlaista vaaraa, että tuulivoimaloiden tuotantotuet vetävät pörssihinnan negatiiviseksi.

(*) Suomen lain sanamuoto on mielenkiintoinen: ”Sähkön tuotanto ei kuitenkaan oikeuta tavoitehintaan eikä muuttuvaan tuotantotukeen niiltä tunneilta, joina voimalaitoksen sijaintipaikan sähkön markkinahinta on negatiivinen”. Siis tuulisähköyhtiön ei kannata tarjota negatiivista hintaa, koska se menettäisi tukensa. Mutta tuulisähköyhtiö menettää tukensa myös kokonaan, jos naapurimaiden hinta pakottaa Suomen sähkön hinnan kokonaisuutena negatiiviseksi. Ehkä kuitenkin hieman teoreettinen tapaus.

Clean Techinca: Negative European Power Prices Seen Sunday Through Thursday Due To Strong Wind Power Supply
Laki uusiutuvilla energialähteillä tuotetun sähkön tuotantotuesta

Neljän gallonan sääntö

On yleismaailmallista, miten hallinnot paikkaavat huonoja säännöksiä aivan uskomattomilla säännöksillä. Tämä tarina on tosi.

USA:ssa tuotetaan maissia ylen määrin, joten ylijäämästä tehdään alkoholia polttoaineeksi. Maissiteollisuuden kovan lobbauksen jälkeen myyntiin on tullut 15% alkoholia sisältävää E15 bensiiniä.

15% on selvästi sen rajan yli, että useimmat moottorit kärsivät ja pienkoneet voivat jopa syttyä tuleen.

Virallinen varoitus USA:ssa E15-pumpuissa
[1] (public domain)

Tästä sitten tietenkin tehtiin varoituslappu: tämän polttoaineen käyttö on laitonta pienkoneissa, ennen vuotta 2007 tehdyissä autoissa jne.

Sitten osoittautui, ettei tämä riitä. Ihmiset tankkasivat halvinta bensaa. Ja polttivat ruohonleikkurinsa.

Bensiiniasemat myös käyttivät innovatiivisuutta ja kehittivät pumpun, josta saa kaikkia alkoholipitoisuuksia. Alkoholi lisätään bensiiniin vasta pumpussa, jolloin asiakas voi valita E10 tai E15 samasta pumpusta.

Kun pumpun letkussa on 15%:sta bensiiniä ja siitä tankataan viiden litran jerrykannu, lopputulos on yli 10% alkoholillista bensiiniä, vaikka tankkaaja pyytäisikin E10:tä. Ihmiset laittoivat tätä ruohonleikkureihinsa ja polttivat ne.

Tätä korjaamaan kehitettiin ”neljän gallonan sääntö”. Sellaisten huoltoasemien, jotka myyvät E15:ta on laitonta antaa tankata mitään laatua vähempää kuin neljä gallonaa — 15 litraa.[2]

Jos joku alieni — tai suomalainen — joskus vierailee USA:laisella bensiiniasemalla, hänen voi olla aika vaikea keksiä, miksi hän ei voi tankata alle 15 litraa tavallista bensiiniä.

(Alkuperäistä säädöstä en verkosta löytänyt, mutta lähde [4] on senaattorin blogi. Tosin tässä kuten useimmissa muissakin yhteyksissä tätä säädöstä käytetään haukkumaan Obaman hallinnon idiottimaisuuksia presidentinvaalin alla, joten ehkä totuus on hieman värittynyt.)

[1] http://www.epa.gov/otaq/regs/fuels/additive/e15/420f10054.pdf
[2] http://www.motherjones.com/kevin-drum/2012/09/whats-behind-epas-new-4-gallon-minimum-purchase-mandate
[3] The ”Four-Gallon Rule”: Another Unintended Consequence of Ethanol Policy | The Energy Collective
[4] http://thehill.com/blogs/congress-blog/energy-a-environment/249857-epas-four-gallon-minimum-mandate

190 MW biopolttoainevoimala seisokkiin – ei ole polttoainetta

Jyväskylässä tulee viileä syksy.

Juväskylän Keljonlahden voimalaitos on ilmoittanut sähköpörssiin ”The plant is not available for the market due to fuel shortage”. Kyseessä on noin lokakuun mittainen seisokki. Tämä tulee sen päälle, että yksikkö on ”vuosihuollossa” kesä-, heinä-, elo- ja syyskuun.

Keljonlahti on turvetta ja puuta polttava voimalaitos. Voimalaitos on kaksi vuotta vanha, ja sen rakentaminen maksoi 250 miljoonaa euroa. Voimalaitoksen teho on pörssi-ilmoituksen mukaan 190 megawattia sähköä ja Wikipedian mukaan lisäksi 240 megawattia kaukolämpöä. Kyseessä on siis iso voimala.

Kun asiaa tutkii hieman kauemmalta ajalta, selviää, että voimalaitos on suunniteltu ikuisen kasvun ja vihreisten tukiaisten toivossa. Tutkija analysoi vuonna 2010, että voimalaitos tuottaa tappiota, jos sähkön hinta on alle viisi senttiä kilowattitunnilta.

”Tässä on ehkä otettu sellainen kanta, että rakennetaan jotakin ja ajatellaan, että jossain vaiheessa sähkön hinta saa toiminnan kannattavaksi. Tietysti se on mielenkiintoinen kysymys, että missä vaiheessa sitten hyvät vuodet alkavat.”

Sanoo professori Esa Vakkilainen YLE:n haastattelussa vuonna 2010.

Hyvät vuodet ehkä loppuivat juuri nyt.

Tuleepa mieleeni, että seisokki saattaa olla painostustoimi, jolla yksikkö haluaa luvan polttaa myös kivihiiltä.

Kallis vihreä kokeilu.