Kevät eteni ripeästi mutta otti kuun lopussa takapakkia

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Kylmän helmikuun jälkeen maaliskuu muodostui koko maassa tavanomaista lämpimämmäksi. Aikaisin alkaneen kevään eteneminen pysähtyi maaliskuun lopussa.

Ilmatieteen laitoksen mukaan maaliskuun keskilämpötila kohosi maan lounaisimmassa osassa hieman nollan yläpuolelle, kun taas Itä- ja Pohjois-Lapissa jäätiin -5 asteen alapuolelle. Pitkäaikaiseen keskiarvoon verrattuna lämpimintä oli Länsi-Lapissa ja Käsivarren Lapissa sekä Pohjanmaan rannikolla, jossa oli noin kolme astetta tavanmaista lämpimämpää. Sen sijaan maan itäisimmässä osassa poikkeama jäi vajaaseen asteeseen.

Lämpötilassa oli suuria vaihteluja, ja maan lounaisosassa päästiin ajoittain keväisiin lämpötiloihin. Kuukauden korkein lämpötila oli 15,8 astetta, joka mitattiin Ahvenanmaalla Jomalassa 22. päivänä. Tämä on Ilmatieteen laitoksen tilastojen mukaan mittaushistorian korkein maaliskuun lämpötila Ahvenanmaalla. Koko maassakin näin korkeita maaliskuun lämpötiloja on mitattu viimeisen 50 vuoden aikana aiemmin vain vuosina 1990, 2002 ja 2007. Kuukauden alussa esiintyi vielä kireitä pakkasia maan eteläosaa myöden.

Kevään eteneminen pysähtyi kuukauden lopussa

Terminen kevät alkoi maan etelä- ja länsiosassa jo 9.-10. päivänä, mikä on runsaat kaksi viikkoa tavanomaista aiemmin. Aivan kuukauden lopussa kevään eteneminen kuitenkin pysähtyi, kun pohjoisesta levisi vuodenaikaan nähden hyvin kylmää ilmaa maahamme. Pakkanen kiristyi Lapissa paikoin -25 asteeseen. Kuukauden alin lämpötila, -27,7 astetta, mitattiin Sallan Naruskassa vasta kuukauden viimeisenä päivänä. Koko maan keskilämpötila oli -2,9 astetta, mikä on 1,9 astetta tavanomaista korkeampi.

Lumipeitteessä suuria vaihteluja maaliskuun lopussa

Yhtenäinen lumipeite oli kuukauden päättyessä lähtenyt maan lounaisimmasta osasta ja paikoin etelärannikolta sekä Etelä-Pohjanmaalta, mutta Kainuusta Keski-Lappiin ulottuvalla alueella oli yleisesti yli metrin paksuiset hanget, mikä on selvästi tavanomaista enemmän. Eniten lunta oli Pellon Konttajärvellä, jossa sitä oli 110 senttimetriä.

Kuukauden aikana satoi eniten Kanta-Hämeestä ja Pirkanmaalta Kymenlaaksoon ja Pohjois-Karjalan eteläosaan ulottuvalla vyöhykkeellä, jossa sadetta kertyi yleisesti runsaat 40 mm. Tällä alueella oli myös pitkäaikaiseen keskiarvoon verrattuna sateisinta, kun sadetta kertyi runsaat 10 prosenttia tavanomaista enemmän. Sen sijaan maan länsiosassa sateet olivat selvästi niukempia, Pohjanmaan maakunnissa ainoastaan 10–20 milliä, mikä on noin puolet tavanomaisesta. Yksittäisistä havaintoasemista eniten satoi Enonkoskella, jossa sadetta kertyi 55,5 mm. Vähiten satoi Kalajoella, jossa sadekertymä oli 10,8 mm. Suurin vuorokautinen sademäärä oli 16,8 mm, ja se mitattiin Sallan Naruskassa 9. päivänä.

Ilmatieteen laitoksen kuukausitiedotteissa on siirrytty käyttämään vertailukautena vuosien 1981–2010 ajalta laskettuja tilastoja. Maaliskuussa uuden vertailukauden keskilämpötilat ovat maan etelä- ja keskiosassa muutaman kymmenyksen edellisen vertailukauden keskilämpötiloja korkeampia, mutta pohjoisosassa keskilämpötila on paikoin muutaman kymmenyksen edellistä vertailukautta alempi. Sademäärissä ei ole suurta muutosta edelliseen vertailukauteen verrattuna.

Lisätietoja:

Maaliskuun säätilastot: http://ilmatieteenlaitos.fi/maaliskuu
Sääennusteet palvelevalta meteorologilta 24 h/vrk numerossa 0600 1 0600 (3,98 e/min + pvm)
Säätilastoja Ilmastopalvelusta puh. 0600 1 0601 (3,98 e/min+pvm)

Uusi jäätämisatlas auttaa löytämään suotuisimmat tuulienergian tuotantopaikat

[Ilmatieteen laitoksen tiedote:]

Jäätämisatlas auttaa täydentämään Suomen Tuuliatlaksen antamaa kuvaa suotuisista tuulivoiman tuotantopaikoista Suomessa.

Kuva: Emilia Mänttäri

Jään kertyminen tuulivoimalan roottorin lapoihin heikentää tuulivoimalan sähköntuotantoa, kasvattaa jään lentämisen riskiä ja voi aiheuttaa tuulivoimalan komponenttien ennenaikaista kulumista. Jäätämisatlaksesta saatavaa uutta tietoa voivat hyödyntää erityisesti tuulivoimatuottajat, tuulivoimalavalmistajat, -suunnittelijat ja -rakentajat arvioidessaan jäätävien olosuhteiden vaikutusta voimaloiden käytettävyyteen. Uusi jäätämisatlas otetaan käyttöön 15. maaliskuuta klo 12 osana Suomen Tuuliatlas karttakäyttöliittymää osoitteessa http://tuuliatlas.fmi.fi/fi/.

Jäätämisolosuhteet vaikuttavat tuulienergian tuotantoon

Jäätämisatlakseen on tuotettu tietoa Suomen jäätämisolosuhteista tuulienergian tuotannon kannalta. Jäätämiskartasto täydentää olemassa olevaa Suomen Tuuliatlaksen tuulisuusaineistoa. Karttaliittymän avulla voidaan selvittää paikalliset jäätämisarviot koko Suomen alueelta yhdessä paikkatietojen ja maantieteellisten kohteiden kanssa.

–Jäätämisatlaksen tulosten perusteella jäätämisherkimmät alueet löytyvät Pohjois-Suomen tunturialueilta ja rannikkovyöhykkeiltä erityisesti Perämereltä. Näillä riskialueilla jäätämiskausi käynnistyy keskimäärin lokakuussa ja päättyy huhti- ja toukokuun vaihteessa, Ilmatieteen laitoksen ryhmäpäällikkö Sami Niemelä. Tavoitteena on ollut tuottaa kuvaus jäätämisolosuhteista, kuten jäätämisen aktiivisen ja passiivisen vaiheen kestosta sekä jäätämisen aiheuttamista tuulienergian tuotantotappioista. Jäätämisatlas on luotu yhdistämällä Tuuliatlaksessa tuotettu säämalleihin perustuva tuuli-, lämpötila- ja pilvien olomuotoaineisto jäätämisen voimakkuutta laskevan mallin kanssa.

Jäätämisen synnyttämiä tuulienergian tuotantotappioita arvioitiin tietokonemallinnukseen perustuen määrittämällä tuulivoimalan lapoihin kertyvän tyypillisen jään määrä ja muoto, laskemalla jään aiheuttamat aerodynaamiset muutokset sekä muutosten vaikutus tuotettuun sähkötehoon. Jäätämisatlaksessa on mallinnettu Suomen Tuuliatlaksessa käytetyt neljä referenssivuotta, jotka parhaiten edustavat Suomen tuuliolosuhteita viimeisten 20 vuoden osalta.

Jäätämisatlaksen tulokset ilmoitetaan vuosi- ja kuukausikeskiarvoina, jotka on laskettu kolmen tunnin välein mallinnetusta jäätämistiedosta. Jäätämisaineisto esitetään 2,5×2,5 kilometrin hilaruudussa sekä kolmella eri korkeudella: 50, 100 ja 200 metriä. Jäätämisprosessit ja muodostuvan jään muodot voivat todellisuudessa olla monimuotoisempia, kuin tietokonemallinnuksella voidaan ottaa huomioon. Sen vuoksi jäätämisen vaikutus tuotantotappioihin voi olla suurempi kuin Jäätämisatlaksessa on esitetty.

Jäätämisatlastyön on toteuttanut yhteistyössä Ilmatieteen laitos ja VTT. Työ on ollut osa TEKES:in rahoittamaa projektia, IEA R&D WIND 2009 – 2011.

Lisätiedot:

Ilmatieteen laitos, Säämallit ja jäätämismallinnus: ryhmäpäällikkö, Sami Niemelä, puh. 050 573 7738 etunimi.sukunimi@fmi.fi

VTT, Tuulivoima jäätävissä oloissa, tutkija, Tomas Wallenius, puh. 0400 174 953, etunimi.sukunimi@vtt.fi

Yleiset Ilmatieteen laitoksen tuulienergiapalveluihin liittyvät kysymykset: tuulipalvelut@fmi.fi

Yleiset VTT:n tuulienergiapalveluihin liittyvät kysymykset, asiakaspäällikkö, Geert-Jan Bluemink, etunimi.sukunimi@vtt.fi

Jäätämisatlaksen ohjeet Suomen Tuuliatlas ohjesivuilta: http://www.tuuliatlas.fi

Pohjoisten soiden metsäojitus vähentää niiden kasvihuonekaasupäästöjä

Lakkasuon koeala, Hyytiälä. Edessä luonnontilaista sarasuota, takana metsäojitettu osa samasta suosta.

Varsin yleinen käsitys on, että kun luonnontilainen suo metsäojitetaan, se muuttuu hiilinielusta hiilen lähteeksi, ja lähinnä on keskusteltu siitä, kuinka paljon päästöt lisääntyvät. Tämä käsitys saattaa kuitenkin olla väärin. Samaten paikkaansa ei näyttäisi pitävän se, että metsäojitettuja soita kannattaisi palauttaa luonnontilaisiksi ilmastonmuutoksen torjunnan nimissä, vaan pikemminkin päinvastoin. Miksi?

Lyhyt vastaus on luonnontilaisten soiden metaanipäästöt ja metsäojitettujen soiden parempi hiilensidontakyky. Pidempi vastaus perusteluineen alla.

Metaani (CH4)
Metaani on sadan vuoden aikajänteellä yleisesti määritelty noin 20-kertaa pahemmaksi kasvihuonekaasuksi kuin hiilidioksidi. 20 vuoden aikajänteellä vaikutus on noin 60 -kertainen. Metaani viipyy ilmakehässä keskimäärin noin 10 vuotta, joten lyhyellä aikavälillä se on todella tehokas ilmaston lämmittäjä. Tämä on hyvä pitää mielessä kun arvioidaan soiden ojitusten ilmastovaikutuksia.

Ilmakehän metaanipitoisuuksia vähentämällä voidaan ilmaston lämpenemistä hillitä varsin nopeasti, koska metaani pysyy ilmakehässä vain vähän aikaa, vaikka muuttuukin sitten hiilidioksidiksi joka pysyy ilmakehässä kauan. Jos siis pystyisimme nyt vähentämään merkittävästi metaanipäästöjämme, olisi ilmakehässä 10 vuoden päästä huomattavasti vähemmän metaania, ja siten kasvihuoneilmiökin olisi lievempi sen osalta. Hiilidioksidi sen sijaan säilyy ilmakehässä satoja tai tuhansia vuosia. Vaikka nyt lopettaisimmekin hiilidioksidipäästöt kokonaan, näkyisi se ilmakehän pitoisuuksissa vasta pitkän ajan kuluttua.

Metsäojitettu suo vs. luonnontilainen suo
Luonnontilaisten soiden hiilensidontaprosessit ovat hyvin hitaita ja perustuvat turpeen hitaaseen, mutta jatkuvaan muodostumiseen. Luonnontilaisissa soissa muodostuu myös merkittäviä määriä metaania, jolla on voimakas, mutta suhteellisen lyhytaikainen vaikutus ilmastoon. Soiden metaanipäästöt vaihtelevat suotyypin mukaan välillä 2-25 g CH4-C / m² / vuosi.

Soiden metsäojituksen tarkoituksena on yleensä ollut lisätä niiden puuston kasvua, joka luonnollisesti sitoo ilmakehän hiiltä itseensä. Tässä on onnistuttu Suomessa varsin hyvin, sillä sotien jälkeen ojitettujen suometsien puustoon sitoutuu tällä hetkellä hiiltä noin 3 miljoonaa tonnia vuodessa, kun puiden vuotuinen kasvu on noussut 1950-luvun 9,9 miljoonasta kuutiosta 17,4 miljoonaan kuutioon. Tästä valtaosa on ojituksen ja sen mahdollistaman aktiivisen metsänhoidon ansiota. On toinen kysymys, mitä tälle sitoutuneelle hiilelle teemme sitten kun metsä on hakkuukypsä.

Tämän lisäksi metsäojituksen jälkeiset muutokset suon kariketuotannossa mahdollistavat sen, että maaperään voi sitoutua hiiltä ojituksen jälkeenkin. Toisin sanoen lisääntynyt kariketuotanto saattaa pystyä kompensoimaan lisääntyneen turpeen hajotuksen aiheuttaman hiilipäästön.

Näiden lisäksi jo kevyt ojitus käytännössä lopettaa metaanipäästöt. Maan aerobisessa osassa metaania ravintonaan käyttävät bakteerit voivat jopa alkaa käyttämään ilmakehän metaania ravintonaan,  jolloin suosta voi tulla jopa metaanin-nielu. Tällä on nopea vaikutus kasvihuoneilmiöön, sillä metaani häviää ilmakehästä noin 10 vuodessa, jos sitä ei korvata uusilla metaanipäästöillä.

Karkeana yhteenvetona hehtaari metsäojitettua suota näyttää sitovan vuodessa vastaavan määrän kasvihuonekaasuja, kuin noin 40 000 kilometrin ajosta henkilöautolla pääsee ilmoille. Suomessa on lähteestä riippuen 4,7 – 5,7 miljoonaa hehtaaria metsäojitettuja soita.

Prosessi
Soiden anaerobisissa, eli veden pinnan alapuolella olevissa, kerroksissa muodostuu orgaanisen aineen hajotessa metaania. Suon ylemmissä aerobisen kerroksissa osa metaanista hapettuu sitä hajottavien bakteerien toimesta.  Luonnontilaisten soiden kasvillisuus, pääosin sarat, kasvattavat kuitenkin ns. ilmajuuria. Nämä ilmajuuret tarjoavat metaanille nopean ja helpon reitin suoraan ilmakehään ohi niiden maakerrosten, joissa metaani muuten voisi hajota.

Ojituksen seurauksena sarat väistyvät varpujen ja puiden vallatessa alaa, ja metaania tuottava anaerobinen kerros pienenee ja vetäytyy syvemmälle. Ojituksessa siis:

• Suon pohjavesi laskee jolloin suon metaanipäästöt vähenevät.
• Metaania kuljettavat sarat häviävät varpujen ja puiden tieltä.
• Muuttunut kariketuotanto mahdollistaa, että maahan voi sitoutua hiiltä ojituksen jälkeenkin.
• Syntyy sopiva ympäristö puuston kasvamiselle, joka sitoo myös hiiltä.

Tilastoja ja määriä
Suomen soiden metaanin päästökehitys on tähänastisen ojituksen vuoksi laskenut vuositasolla 900 000 tonnista noin 400 000 tonniin metaanihiiltä (0,9 Tg -> 0,4 Tg). Eli hieman alle puoleen. Metaanihiilellä tarkoitetaan ainoastaan metaaniin sisältyvää hiiltä, eli metaanihiilessä jätetään metaaniin sisältyvä vety (metaanimolekyylissä on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia) ottamatta huomioon. Tämän takia metaanin massan ollessa 16 grammaa, metaanihiilen massa on vain 12 grammaa.

Metaanin lisäksi osa metsäojitetuista soista pystyy sitomaan maahan ja karikkeeseen myös hiilidioksidia luonnontilaista suota enemmän. Metsäojitettujen soiden maahan sitoutuvan hiilidioksidihiilen vuosittainen määrä Suomessa 1900 luvulta nykypäivään on lisääntynyt 3 100 000 tonnista 4 600 000 tonniin vuodessa (3,1 Tg -> 4,6 Tg).

Kun mukaan otetaan vielä se tekijä, että metsäojitettujen soiden puuston kasvu lisää niiden hiilen sidontakykyä verrattuna luonnontilaisiin soihin, muuttuu päästötase entisestään. Hiilen sitoutuminen puustoon riippuu paljon puuston iästä. Sotien jälkeen 1900-luvun puolivälissä metsäojitetuille soille istutettujen metsien hiilensidontakyky on tällä hetkellä parhaimmillaan, ja niihin sitoutuu noin 3 miljoonaa tonnia (3 Tg) hiilidioksidihiiltä vuodessa. Mikäli metsät hakataan, suuri osa hiilestä vapautuu takaisin ilmakehään seuraavina vuosikymmeninä, mutta osa jää myös pitkäaikaiseen säilytykseen joko kantoina maahan tai esim. rakennuksiin. Osa voidaan jopa muuttaa puuhiileksi ja käyttää maanparannukseen siten, että hiili ei palaudu ilmakehään. Uuden puuston kasvaminen alkaa aikanaan sitoa jälleen hiiltä.

Soiden pitämisellä luonnontilaisena on monia eri tavalla hyödyllisiä puolia, kuten esimerkiksi seuraavat:

• Suurempi biodiversiteetti, joka auttaa soiden elinympäristöjä selviämään paremmin muuttuvissa olosuhteissa.
• Ojitettujen soiden suurentunut riski palamiselle.
• Luonnontilaisten soiden pitkäaikainen (satojen vuosien aikana tapahtuva) viilentävä vaikutus, jossa turpeeseen sitoutunut hiili on pysyvästi poissa ilmakehästä, kun taas metaani muuttuu ilmakehässä hiilidioksidiksi alle kymmenessä vuodessa.
• Luonto- ja virkistysarvot, sillä luonnontilaiset suot ovat monien mielestä hienoja paikkoja.
• Avoimien sara-soiden heijastavuus (albedo) on huomattavasti parempi kuin havumetsien, varsinkin keväisin. Mikäli metsäojitetuille soille kasvaa havupuita, voi heijastavuuden heikkeneminen korvata vähentyneiden kasvihuonekaasupäästöjen viilentävät vaikutukset kokonaan, ja jopa ylittää ne.

Käsillä onkin vaikea kysymys: suojellako paikallista luonnontilaista suoluontoa, vai käyttääkö soiden täysi hiilensidontapotentiaali ilmastonmuutoksen hidastamiseksi? Alan tutkijat ovat myös arvelleet, että kiihtyvä ilmastonmuutos voi itsessään kuivattaa soita. Kun haihtuminen lisääntyy, suot muuttuvat puustoisempaan suuntaan ja metaanipäästöt vähenevät.

Ps.
Risto Isomäelle terveisiä, että 65. tapa jäähdyttää planeettaa ja sitoa ilmakehän hiiltä on viedä kaikki saatavilla olevat kaivinkoneet Siperian tundralle ojitushommiin siinä vaiheessa kun ikirouta rupeaa sulamaan ja suot uhkaavat päästää valtavia määriä metaania ilmakehään.

Lähteet
Hökkä, H., S. Kaunisto, K. T. Korhonen, J. Päivänen, A. Reinikainen, and E. Tomppo (2002), Suomen suometsät 1951–1994 (in Finnish), Metsätieteenaikakauskirja, 2B, 201–357.

Lohila, A., Minkkinen, K., Aurela, M., Tuovinen, J.-P., Penttilä, T., Laurila, T.2011. Greenhouse gas flux measurements in a forestry-drained peatland indicate a large carbon sink. Biogeosciences Discuss. 8, 5787–5825

Lohila, A., Minkkinen, K., Laine, J., Savolainen, I.., Tuovinen, J.-P., Korhonen, L., Laurila, T.,  Tietäväinen, H., Laaksonen, A. 2010. Forestation of boreal peatlands: Impacts of changing albedo and greenhouse gas fluxes on radiative forcing, J. Geophys. Res., 115, doi:10.1029/2010JG001327

Minkkinen, K. 1999. Effect of Forestry Drainage on the Carbon Balance and Radiative Forcing of Peatlands in Finland, Academic dissertation. http://urn.fi/URN:ISBN:951-45-8757-X

Ojanen P. 2011.  Reducing emissions with peatland drainage? Oral presentation in HENVI Global Environmental Change Research Program: Final Seminar, Wed 9th November 2011.

Strakova, P. 2010. Carbon dynamics in peatlands under changing hydrology: Effects of water level drawdown on litter quality, microbial enzyme activities and litter decomposition rates, Dissertationes Forestales 112, http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-651-314-3

Keinotekoinen fotosynteesi lähestyy käytännön sovelluksia

Tutkijat esittivät American Chemical Societyn 241. kansallisessa kokouksessa mahdollisen merkkipaalun pyrkimyksissä kohti uusiutuvaa energiaa – ensimmäisen käytännöllisen keinotekoisen lehden (eli kasvinlehteä matkivan laitteen). Kokouksessa he kertoivat kehittyneestä pelikortin kokoisesta aurinkokennosta, joka jäljittelee fotosynteesin (tai yhteyttämisen) nimellä tunnettua prosessia, jota vihreät kasvit käyttävät muuntaakseen auringonvalon ja veden energiaksi.

“Käytännöllinen keinotekoinen lehti on vuosikymmenien ajan ollut yksi tieteen Graalin maljoista”, sanoi tohtori Daniel Nocera, joka johti tutkimusryhmää. “Uskomme, että olemme tehneet sen. Keinotekoinen lehti on erityisen lupaava edullisena sähkönlähteenä köyhien kehitysmaiden kodeissa. Tavoitteenamme on tehdä jokaisesta kodista oma voimalaitoksensa”, hän sanoi. “Voidaan hyvin kuvitella kylien Intiassa ja Afrikassa lähitulevaisuudessa ostavan edullisen perusvoimajärjestelmän, joka perustuu tähän teknologiaan.”

Laite ei muistuta luonnossa esiintyviä vastineitansa tammissa, vaahteroissa ja muissa viherkasveissa, joita tutkijat ovat käyttäneet malleina pyrkiessään kehittämään uuden sukupolven aurinkokennoja. Laite on suunnilleen pelikortin muotoinen, mutta ohuempi. Se koostuu piistä, elektroniikasta ja katalyyteistä, eli aineista, jotka kiihdyttävät kemiallisia reaktioita, jotka muuten eivät joko tapahtuisi ollenkaan tai tapahtuisivat hitaasti.

Laite sijoitetaan muutamaan litraan vettä kirkkaaseen auringonvaloon, jolloin laite voisi tuottaa tarpeeksi sähköä kehitysmaiden talon yhden päivän tarpeiksi, Nocera sanoi. Sähkön raaka-aineita se tekee jakamalla vettä sen perusosiin, eli vedyksi ja hapeksi. Tuotettu vety ja happi otettaisiin talteen polttokennoon, joka käyttää näitä kahta ainetta sähkön tuottamiseen. Laite sijoitettaisiin joko talon katolle tai ulkoseinälle.

Nocera, joka työskentelee Massachusetts Institute of Technologyssa, huomauttaa, että keinotekoinen lehti ei ole uusi käsite. Ensimmäisen keinotekoisen lehden kehitti yli kymmenen vuotta sitten John Turner, joka työskentelee Coloradon Boulderissa sijaitsevassa U.S. National Renewable Energy Laboratoryssa (Yhdysvaltain kansallinen uusiutuvan energian laboratorio). Turnerin laite yhteytti tehokkaasti, mutta se ei ollut käytännöllinen, sillä se koostui harvinaisista, kalliista metalleista ja oli lisäksi erittäin epävakaa – se ei tahtonut kestää edes yhtä päivää.

Noceran uusi lehti voittaa nämä ongelmat. Se on valmistettu edullisista materiaaleista, jotka ovat yleisesti saatavilla. Se toimii yksinkertaisissa olosuhteissa ja on erittäin vakaa. Laboratoriokokeissa keinotekoisen lehden prototyyppi saattoi toimia toimia yhtäjaksoisesti vähintään 45 tuntia tehon kärsimättä tippaakaan.

Tämän läpimurron tekivät mahdolliseksi Noceran äskettäin löytämät voimakkaat ja edulliset katalyytit, jotka on tehty nikkelistä ja koboltista, ja jotka pystyvät jakamaan vettä tehokkaasti vedyksi ja hapeksi yksinkertaisissa olosuhteissa. Tällä hetkellä Noceran lehti on noin 10 kertaa tehokkaampi yhteyttäjä kuin luonnolliset kasvien lehdet. Hän on kuitenkin toivekas, että voi parantaa keinotekoisten lehtien tehokkuutta vielä paljon suuremmaksi tulevaisuudessa.

“Luonto saa käyttövoimansa yhteyttämisestä ja uskon, että tulevaisuuden maailma saa myös käyttövoimansa yhteyttämisestä tämän keinotekoisen lehden muodossa”, Nocera sanoi.

Lähde: Debut of the first practical “artificial leaf” – American Chemical Societyn tiedote

Sulasuolareaktori – energiaa toriumista

Tässä artikkelissa kerrotaan ydinvoimatekniikasta, joka tarjoaa lähes ehtymättömän ja päästöttömän energialähteen, sekä ratkaisun ydinjäteongelmaan. Tekniikan avulla voidaan muuntaa myös nykyiset ydinjätteet huomattavasti helpommin hävitettävään muotoon samalla kun niistä saadaan vielä paljon energiaa talteen. Polttoainetta tämä tekniikkaa kuluttaa vain noin sadasosan nykyisiin ydinvoimaloihin verrattuna, eikä polttoaine ei ole uraani, vaan kolme kertaa yleisempi alkuaine torium. Laskennallisesti koko maailman energiantarve voitaisiin tyydyttää alle kymmenellä tuhannella tonnilla toriumia vuodessa.

Teksti on yritetty kirjoittaa mahdollisimman helppotajuiseksi. Vaikeita termejä on linkitetty selittäviin lähteisiin.

Nykyiset ydinvoimalat toimivat poikkeuksetta uraanilla, tarkemmin sanottuna uraani-isotoopilla 235, (isotooppi?) joka neutronipommituksessa halkeaa vapauttaen lämpöenergiaa. Uraani-isotooppi 238 ei halkea, mutta muuttuu neutronisäteilyssä muutamien välivaiheiden kautta plutonium-isotoopiksi 239, joka uraani-235 tavoin halkeaa. Uraani-238 ei siis ole fissiili, eli halkeava. Uraani-238 on sen sijaan fertiili, mikä tarkoittaa, että se voidaan neutronisäteilyn avulla muuttaa fissiiliksi plutonium-239:ksi. Alkuaineen muuttumista toiseksi alkuaineeksi sanotaan transmutaatioksi, ja kun sitä tehdään ydinreaktorissa, puhutaan hyötämisestä. Uraani-238 voidaan siis hyötää plutonium-239:ksi, ja sillä tavalla käyttää polttoaineena.

Hyötäminen on englanniksi breed, (synnyttää, lisääntyä, kasvattaa), mikä sanana kuvastaa paremmin mistä tässä on kysymys.

Käytössä olevat kevytvesireaktorit toimivat ns. hitailla neutroneilla. Niissä käytetään vettä neutronien hidastamiseksi, ja niitä kutsutaankin hitaiksi, tai termisikisi reaktoreiksi. Ne hyötävät U-238:aa plutoniumiksi jonkin verran, mutta varsinaiset hyötöreaktorit ovat nopeita reaktoreita. Niissä ei ole hidastinta, ja nimensä mukaisesti ne toimivat nopeilla reaktoreilla. Esim. aiemmin käsitelty IFR on nopea reaktori. Ne voivat tuottaa enemmän polttoainetta kuin kuluttavat.

Torium on kolme kertaa uraania yleisempi alkuaine. Se on uraani-238 tavoin fertiili, eli se voidaan neutronisäteilyssä hyötää, jolloin siitä tulee fissiili uraani-233. Toisin kuin uraani-238, toriumia voidaan hyötää myös hitaissa reaktoreissa. Sitä on suunniteltu käytettäväksi lisänä nykyisissäkin kevytvesireaktoreissa, sekä Kanadalaisissa raskasvesireaktoreissa.

Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, jonka mielenkiintoista historiaa käsiteltiin edellisessä artikkelissa. Seuraavaksi keskitytään tekniikkaan ja sen suomiin mahdollisuuksiin.

Sulasuolareaktori, MSR (Molten Salt Reactor) tai LTFR (Liquid Torium Fluoride Reactor) eroaa täysin muista reaktoreista. Sen polttoaine on nestemäisessä muodossa, suolaseoksena, esim. LiF-BeF₂-ThF₄-UF_4. Suola toimii myös jäähdytteenä.

MSR on hidas reaktori. Hidastimena toimii grafiittisydän, jonka läpi suola kierrätetään. Ydinreaktiot tapahtuvat hitaiden neutronien alueella grafiittisydämessä. Lämmennyt suola johdetaan lämmönvaihtimeen jossa lämpöenergia otetaan talteen ja muutetaan sähköksi perinteisellä höyryturbinilla. Kuvassa 1 nähdään MSR-laitoksen periaatekaavio.

Kuva 1.

MSR:n korkea toimintalämpötila, jopa yli 700˚C mahdollistaa myös kaasuturbiinin käyttämisen lämpövoimakoneena. Energiantuotannossa käytettäisiin työaineena heliumia ja hermeettistä kaasuturbiinia suljetulla kierrolla. Tämä teknisesti hyvin vaativa ja kallis turbiinikoneisto tuottaisi höyryturbiinia paremman hyötysuhteen, mutta MSR:n ensimmäiset sovellukset tultaneen näkemään perinteisellä, edullisella höyryturbiinilla toteutettuna.

Koska suolan kiehumispiste ylittää reaktorin käyttölämpötilan, reaktori toimii ilmakehän paineessa, eikä raskasta ja kallista paineastiaa tarvita. Laitoksen aktiivisella alueella ei voi tapahtua höyryräjähdyksiä.

Suola ei missään olosuhteissa syty palamaan, eikä reaktorin polttoaine voi sulaa koska se on jo sulassa muodossa.

Reaktori koostuu kevytrakenteisesta säiliöstä, jonka sisällä on grafiittisydän ja yksinkertainen säätösauvakoneisto. Kuvassa 2 nähdään MSRE koereaktorin grafiittisydän ja reaktorisäilö, jossa sydän sijaitsee.

Kuva 2.

Säiliön pohjassa on kiinteällä suolalla tukittu aukko. Suolatulppa pidetään kiinteänä jäähdyttämällä sitä. Jos sähköenergian saanti katkeaa ja suolatulpan jäähdytys pysähtyy, tai reaktori muusta syystä ylikuumenee, suolatulppa sulaa ja reaktorin sisältö valuu putkea pitkin alapuolella olevaan varastosäiliöön. Reaktori pysähtyy itsestään, koska fissiota ei voi tapahtua grafiittisydämen ulkopuolella. Varastosäiliö on passiivisesti jäähdytetty, eikä se voi ylikuumentua jälkilämmöstä.

MSR omaa voimakkaan negatiivisen lämpötilakertoimen, joka tarkoittaa sitä, että sen teho pienenee lämpötilan noustessa. Ilmiö johtuu suolan lämpölaajenemisesta. Mitä kuumempaa suola on, sen vähemmän sitä mahtuu grafiittisydämeen ja sen vähemmän fissiota tapahtuu. Reaktorin teho säätyy itsestään sen mukaan, paljonko tehoa siitä otetaan ulos. Säätösauvoja ei tehonsäätöön välttämättä tarvita lainkaan. (Yhden lähteen mukaan kokonaislämpötilakerroin olisi positiivinen)

Koska polttoaine on suolaliuoksessa, polttoainesauvoja ei tarvitse valmistaa. Reaktorin yhteydessä on suolaliuoksen käsittelylaitteisto, jossa fissiotuotteet erotetaan, aktinoidit palautetaan ja tuoretta toriumia lisätään kiertoon. Reaktoria ei tarvitse pysäyttää polttoaineen latausta varten. Useita muitakin mahdollisia polttoainekiertoja on tutkittu. Esimerkiksi nykyisten ydinvoimaloiden korkea-aktiiviset jätteet voitaisiin tässä järjestelmässä käsitellä siten, että loppusijoitukseen menevän jätteen määrä vähenee muutamaan sadasosaan nykyisestä, ja loppusijoitusajan tarve vähenee kymmenistä tuhansista vuosista noin kolmeensataan vuoteen.

MSR:n polttoaineenkulutus vastaa IFR:n kulutusta, ollen n. 1000 kg vuodessa 1000 MW:n laitosta kohti. Kuvan 3 kahdensadan litran tynnyriin mahtuisi 1000 MW toriumvoimalan kahden vuoden polttoaineet.

Kuva 3.

IFR:n tavoin MSR:n käytetty polttoaine sisältää pääasiassa fissiotuotteita, ei pitkäikäisiä aktinoideja. Jätteen radioaktiivisuus vähenee luonnonuraanin tasolle n. 300 vuodessa. Tätä pidempää loppusijoitusta ei tarvita.

Kuvassa 4 on verrattu torium-voimalan polttoainekiertoa käytössä olevien ydinvoimaloiden polttoainekiertoon.

Kuva 4.

Nykyinen voimala:

• tarvitsee 250 tonnia luonnonuraania kaivoksesta
• rikastuksessa saadaan 35 tonnia rikastettua polttoainetta, josta valmistetaan polttoainesauvoja
• rikastuksessa jää yli 215 tonnia köyhdytettyä uraania
• polttoaine ladataan reaktoriin, jossa U-235 palaa, osa U-238:sta muuttuu Pu-239:ksi josta osa palaa ja osaa jää käytettyyn polttoaineeseen
• käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy 35 tonnia
• jäte sisältää 33,4 tonnia U-238, 300 kg U-235, 300 kg plutoniumia, 1000 kg fissiotuotteita

MSR-toriumvoimala:

• tarvitsee yhden tonnin toriumia kaivoksesta
• rikastusta ei tarvita
• torium syötetään reaktorin suolakiertoon
• käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy yksi tonni
• jäte sisältää fissiotuotteita
• 83% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi kymmenessä vuodessa
• loput 17% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi 300 vuodessa, tämän pidempää loppusijoitusta ei tarvita
• jätteessä on plutoniumia n. 30 grammaa

Käytetyn polttoaineen plutonium ei sovellu pommin valmistamiseen, koska se ei ole riittävän puhdasta.

MSR voidaan rakentaa hyvin monen kokoiseksi, alle megawatin kokoisesta aina tuhansiin megawatteihin asti. Sen mekaaninen rakenne on erittäin yksinkertainen. Periaatteessa mikä hyvänsä levyrakenteita valmistava, erikoisterästen muokkaamisen ja hitsaamisen taitava konepaja pystyisi niitä valmistamaan. Se soveltuu erinomaisesti sarjatuotantoon, jolloin hintaa saadaan pudotettua. Koska reaktori on paineeton, suojarakennuksen ei tarvitse olla yhtä massiivinen kuin nykyisissä laitoksissa. Onkin esitetty arvioita, että MSR-laitoksen rakentamiskustannukset voisivat olla nykyisiä ydinvoimaloita alhaisemmat ja rakentamisaika lyhyempi.

MSR toimii korkeammassa lämpötilassa kuin IFR, jopa yli 700˚C. Näin ollen sillä voidaan suoraan korvata myös ylikriittisten hiilivoimaloiden kattilat ja hyödyntää jo olemassa oleva turbiinikoneisto, sähköverkko ja muu infrastruktuuri. Tämä saattaisi olla kaikkein tehokkain tapa lopettaa suurimman yksittäisen CO2-lähteen, kivihiilen polttaminen.

Korkea lämpötila tekee myös sähkön ja lämmön yhteistuotannon edulliseksi.

Koska torium ei ole fissiili, MSR-reaktoria ei voi käynnistää pelkällä toriumilla, vaan se tarvitsee alkulataukseen riittävän määrän fissiiliä uraani-235, uraani-233 tai plutonium-239 -isotooppia.

Kuten IFR, tämäkään tekniikka ei ole valmis kaupallistettavaksi. Kiina ilmoitti tammikuun lopussa käynnistävänsä MSR-reaktorin kehityshankkeen. Lähempänä toteutumista on Japanin 10 MWe:n demonstraatiolaitos miniFUJI, jota seuraisi 200 MWe:n FUJI.

Kuva 5. Japanin suunnitelma, 200 MWe:n FUJI MSR-toriumvoimala.

FUJIn on ennakoitu tuottavan sähköä 30% nykyisiä ydinvoimaloita halvemmalla tarjoten siten kaupallisen kilpailijan myös suurimmalle hiilidioksidilähteelle, kivihiilelle.

(Tekstiä editoitu 28.2.2011, sisältöön ei muutoksia.)

Lähteet:

1. Wikipedia: Molten salt reactor
2. Energy from Thorium
3. The Nuclear Green Revolution
4. ThoriumMSR
5. LFTRs to Power the Planet
6. Thorium Energy
7. MOLTEN-SALT REACTORS—HISTORY, STATUS, AND POTENTIAL
8. PHYSICAL PROPERTIES OF MOLTEN-SALT REACTOR FUEL, COOLANT, AND FLUSH SALTS
9. Molten Fluorides as Power Reactor Fuels
10. MOLTEN-SALT REACTORS
11. Molten Salt Reactor (MSR) – sulasuolojen ominaisuudet
12. Molten Salt Reactors and Possible Scenarios for Future Nuclear Power Deployment
13. China enters race to develop nuclear energy from thorium

Sulasuolareaktori – katsaus historiaan

Olen aikaisemmin kirjoittanut IFR-ydinvoimakonseptista, joka on yksi varteenotettava vaihtoehto fossiilienergialle tulevaisuudessa. IFR käyttää polttoaineena uraania kuten nykyisetkin ydinvoimalat, mutta käyttää sen sata kertaa nykyistä tehokkaammin. Uraanin riittävyys ei aseta esteitä vaikka kaiken ihmiskunnan tarvitseman energian tuottamiseksi tällä tekniikalla tuhansia vuosia eteenpäin.

IFR ja uraani eivät ole ainoat vaihtoehdot. Torium, alkuaine numero 90, kelpaa myös ydinpolttoaineeksi. Toriumia on maankuoressa kolme kertaa enemmän kuin uraania. Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, josta käytetään lyhennettä MSR sanoista Molten Salt Reactor. Se on tekniikkana ilmeisesti vielä huonommin tunnettu kuin IFR:n kaltaiset nopeat reaktorit, eikä ole harvinaista, että täyden uran palvelleet ydinvoimainsinöörit eivät ole kuulleetkaan siitä.

Suolasulareaktorin historia alkaa Yhdysvalloista 1940-luvulta, jolloin sitä suunniteltiin lentokoneen voimanlähteeksi. Kehitystyö tehtiin Oak Ridge National Laboratoryssa vuosina 1946-1961. Ensimmäinen pieni koereaktori oli toiminnassa marraskuussa 1954. Se tuotti yhteensä 96 megawattituntia 221 käyttötunnin aikana, saavutti 2,5 MWt:n tehon ja 860˚C lämpötilan, mikä riittää mainiosti lentokoneen kaasuturbiinille. [4]

Kuva 1.

Kuvassa 1 nähdään hahmotelma lentokoneen ydinvoimamoottorista. Sen sijaan, että kaasuturbiinissa kokoon puristettu ilma lämmitetään kerosiinia polttamalla, se lämmitetään ydinreaktorista saatavalla lämmöllä. Radioaktiivinen polttoaine on suljetussa kierrossa eikä sitä vapaudu moottorista ilmakehään. Moottorista tulee vain kuumaa ilmaa. Onnettomuustilanteessa riski radioaktiiviselle päästölle on luonnollisestikin suuri.

Yksi B-36 pommikone (Kuva 2.) varustettiin toimivalla reaktorilla ja sillä tehtiin 47 koelentoa vuosina 1955-1957. Kone lensi omilla moottoreillaan, ei siis reaktorin voimalla. Tarkoituksena oli aluksi ainoastaan testata, miten reaktoria voidaan käyttää lentokoneessa. Kone oli varustettu 12 tonnia painavalla lyijysuojauksella miehistön suojaamiseksi säteilyltä. [2]

Kuva 2.

Kylmän sodan aikaan suurvalloilla oli tapana partioida pommikoneilla Pohjoisnavan yllä valmiina nopeasti hyökkäämään vihollisen kimppuun. Ydinvoimalla toimiva lentokone olisi voinut pysytellä ilmassa viikkoja yhteen menoon ja lentää ilman välitankkauksia minne tahansa Maapallolla. Sitten keksittiin mannertenväliset ohjukset ja tämä suunnitelma kävi tarpeettomaksi.

Reaktorin kehitystyö kuitenkin jatkui. Alettiin tutkia sen soveltuvuutta siviilikäyttöön. Kymmenen megawatin koereaktorin suunnittelu aloitettiin vuonna 1960. Rakentaminen aloitettiin 1½ vuotta myöhemmin ja reaktori (Kuva 3.) käynnistettiin kesäkuussa 1965. Laskuvirheen takia se toimi vain 8 megawatin teholla, mutta sillä ei ollut kehitystyön kannalta merkitystä. Polttoaineena oli aluksi uraani-235, joka myöhemmin vaihdettiin uraani-233:ksi, ja plutonium-239:kin kokeiltiin.

Kuva 3.

Reaktorin toiminta päättyi joulukuussa 1969 lupaavin tuloksin. Suunnitelmissa oli rakentaa uusi, kertyneiden kokemusten perusteella parannettu koereaktori, mutta tammikuussa 1973 projekti määrättiin lopetettavaksi. Vuotta myöhemmin se kuitenkin käynnistettiin uudelleen, kunnes se 1976 päättyi lopullisesti ”säästösyistä”, sekä joihinkin vuonna 1971 havaittuihin teknisiin ongelmiin vedoten, jotka kuitenkin oli sittemmin jo ratkaistu. [1]

Suolasulareaktorilla ei ollut käyttöä pommimateriaalin valmistuksessa, joten puolustusvoimia se ei lentokonesuunnitelman hautaamisen jälkeen kiinnostanut.

Kehitystyö ei päättynyt kokonaan vuoteen 1976, vaan on jatkunut eri puolilla maailmaa. Yhtään uutta koereaktoria ei ole rakennettu, mutta kehitystyötä on tehty ”paperilla” sekä reaktorin, että polttoaineenkäsittelyn ja vaihtoehtoisten polttoainekiertojen ympärillä.

Kuluvan vuoden tammikuun lopussa Kiina ilmoitti ryhtyvänsä suolasulareaktorin kehitystyöhön. Projektin kestoksi on suunniteltu 20 vuotta. Koska ensimmäinen toimiva suolasulareaktori rakennettiin vain muutamassa vuodessa, ja koska Kiinalla on todennäköisesti tehdyn kehitystyön tulokset hallussaan, on hyvin mahdollista, että Kiina pystyy kaupallistamaan tämän tekniikan huomattavasti 20 vuotta lyhyemmässä ajassa. Silloin Kiinalla olisi käytössä ylivoimaisen edullinen, ehtymätön ja päästötön energiamuoto. Ydinvoiman synnyinmaa Yhdysvallat on pahasti putoamassa tämän kehityksen kelkasta. Myös Japanissa on suunnitelmia MSR:n kaupallistamiseksi.

Euroopassakin olisi osaamista MSR:n kehitystyöhön, ja jonkin verran työtä tehdäänkin ainakin Tsekeissä, Italiassa ja ehkä vähän yllättäen Norjassa, jolla on runsaita toriumesiintymiä. Suunnitelmia on myös vastustettu, etenkin Ranskassa, koska Ranskan ydinvoimateollisuudella on vielä myyntituloja saamatta nykyisistä G3+ laitoksistaan, joihin mm. Olkiluoto 3:n EPR kuuluu.

Seuraavassa, maanantaina 21.2. ilmestyvässä artikkelissa, perehdymme suolasulareaktorin tekniikkaan ja mahdollisuuksiin tulevaisuuden energianlähteenä.

Lähteitä:

1. The Molten Salt Reactor Adventure
2. Nuclear Powered Aircraft
3. Aircraft Nuclear Propulsion
4. The Aircraft Reactor Experiment-Operation
5. Molten-Salt Reactor Experiment
6. A Brief History of the Fluid Fuel Reactor

Leijatuulivoimala

Nykyisten tuulivoimaloiden ominaisuuksia ovat suuret, massiiviset, jopa parin sadan metrin korkeuteen ulottuvat rakenteet, ja sen vuoksi merkittävät maisemahaitat. Voimalat vaativat vahvat perustukset, jotka lisäävät kustannuksia etenkin meriasennuksissa. Leijatuulivoimala saattaa ratkaista tukun nykytuulivoimaloita vaivaavia ongelmia.

Tämä mielenkiintoinen leijavoimala esitellään tässä videossa.

Kiinteän roottorin sijaan tuulen energia kaapataan kankaasta valmistetulla leijalla. Kun leija kohoaa korkeuksiin, se vetää siimaa keloilta pyörittäen samalla generaattoreita kehittäen sähköä. Leijan saavutettua lakikorkeuden, se lekotetaan päästämällä toista siimaa löysäksi. Leija menettää aerodynaamisen nosteensa, se vedetään alas ja kierros alkaa uudelleen. Tehoelektroniikka huolehtii siitä, että kehitetty sähkö muutetaan verkkoon sopivaksi.

Etuja nykyisiin tuulivoimaloihin verrattuna:

• Koska korkeaa tornia ei ole, massiivista perustusta ei tarvita. Periaatteessa laite valmistetaan tehtaassa, tuodaan asennuspaikalle, ankkuroidaan maahan ja laitetaan ”töpseli seinään”.
• Asennustyö on huomattavasti helpompi, nopeampi ja turvallisempi.
• Rakennusmateriaalin tarve on murto-osa nykyvoimaloihin verrattuna.
• Em. syistä johtuen voimala on halvempi valmistaa.
• Asennus merelle onnistunee suhteellisen helposti pohjaan ankkuroidun lautan päälle. Asennuspaikan syvyys ei ole esteenä, koska ankkurointi onnistuu syväänkin veteen.
• Leija saavuttaa helposti moninkertaisen korkeuden nykyvoimaloihin verrattuna, jopa kilometrien korkeuden. Korkealla tuulee enemmän ja säännöllisemmin.
• Leija ei (ehkä) näy maisemassa yhtä räikeästi kuin kiinteä roottori.
• Rakennusluvan saaminen saattaisi olla helpompaa, koska laite voidaan helposti siirtää muualle, jos siitä aiheutuu haittaa.

Mahdollisia ongelmia:

• Suurissa korkeuksissa operoivat leijat ovat lentoliikenteelle todellinen riski.
• Karkuun päässyt leija aiheuttaa vaaraa laajalle alueelle. Se voi pudota esim. moottoritielle peittäen autojen tuulilasit. Katkennut siima putoaa ruoskan tavoin maahan.
• Lähekkäin toimivat leijavoimalat voivat sekaantua toisiinsa.
• Riittävän kestävän leija- ja siimamateriaalin löytyminen voi olla vaikeaa.
• Toistaiseksi käytännössä testaamaton teknologia, joten yllätyksiä voi ilmetä.

Yhden leijan voimalan lisäksi kehitteillä on useista kymmenistä leijoista koostuva karusellin tyyppinen ratkaisu, jonka teho alustavien laskelmien mukaan voisi olla jopa 1000 MW.

Kaiken kaikkiaan tämä tekniikka on hyvin mielenkiintoinen. Kehitys on parhaillaan etenemässä täyden mittakaavan testeihin, joten lähivuosina ehkä näemme, onko leijatuulivoimala niin hyvä kuin miltä se näyttää, vai jääkö se vain yhdeksi lupaavaksi keksinnöksi tuhansien muiden joukkoon.

Aiheesta lisää: http://www.kitegen.com/en/

Mihin tietoon luottaa palmuöljydieseliin liittyen?

Neste Oilin pääosin palmuöljystä valmistama NExBTL-diesel (arkikielessä palmuöljydiesel tai biodiesel) on ollut lähiaikoina näkyvästi esillä mediassa. Kati Juuruksen toimittama ohjelma MOT: Nesteen pulmaöljy esitteli maanantai-iltana 18.10. YLE TV1:ssä palmuöljypohjaiseen biodieseliin liittyviä todennäköisiä ongelmia mm. tutkijahaastatteluihin perustuen (katsottavissa YLE-areenalla). Neste Oil reagoi jo ennen MOT-ohjelman tv-esitystä lehdistötiedotteella, jossa kerrottiin että kyseisen ohjelman väite EU:n kriteereihin nähden riittämättömistä päästövähenemistä on väärä. Yhtiö ei ole antanut uutta lehdistötiedotetta ohjelman televisioesityksen jälkeen. Myös eri ympäristöjärjestöt (Greenpeace ja WWF) ovat olleet aktiivisia palmuöljyyn liittyvässä viestinnässä. Palmuöljyyn liittyy paljon ristiriitaisia viestejä, joten asiaan paneutumattoman on vaikea päättää mihin tietoon voi luottaa. Mikä oikein on todellinen tilanne näiden EU:n kriteerien täyttymisen suhteen? Ja jos nämä kriteerit täyttyvät, niin saavutetaanko Neste Oilin palmuöljypohjaisella biodieselillä kasvihuonekaasupäästövähenemiä myös todellisuudessa? Vai voiko palmuöljyn lisääntyvä käyttö jopa kasvattaa kasvihuonekaasupäästöjä kriteerien täyttymisestä huolimatta? Olen päässyt perehtymään tutkimustöissäni tähän aiheeseen, joten haluan osaltani antaa vastauksen näihin osin avoimeksi jääneisiin kysymyksiin.

Metaanipäästöt palmuöljypuristamoilta ja EU:n kriteerien täyttyminen

Maanantain MOT-ohjelmassa haastateltu EU:n energiakomissaarin tiedottaja Marlene Holzner kertoi seuraavaa:

“Jos haluaa tuottaa biodieseliä palmuöljystä, silloin pitää myös rakentaa puristamo, jossa metaani otetaan talteen. Eli jos dieseliä tuotetaan palmuöljystä jonka metaania ei ole otettu puristamossa talteen, se ei ole meidän standardiemme mukaista.”

Ohjelmassa myös todettiin, että metaania ei oteta tällä hetkellä talteen Neste Oilillekin palmuöljyä toimittavilla Kaakkois-Aasian palmuöljypuristamoilla. Neste Oilin lehdistötiedote vaikuttaa siis olevan ristiriidassa energiakomissaarin tiedottaja Holznerin MOT:lle antaman lausunnon kanssa. Mikä siis on todellinen tilanne näiden EU direktiivin päästövähenemäkriteerien täyttämisen suhteen?

Yllättävää kyllä, molemmat tahot ovat nähdäkseni oikeassa. Neste Oil viittaa lehdistötiedotteessaan siihen, että se aikoo käyttää direktiivin mukaisesti omia elinkaarilaskelmia tuotantoketjun kasvihuonekaasupäästöjen todentamiseksi. Toki näitä laskentamenetelmiä ei ole vielä lyöty lopullisesti lukkoon. MOT-ohjelman mukaan Neste Oilin ympäristöjohtaja Simo Honkanen oli kuitenkin ilmoittanut, ettei elinkaarilaskelmia ole toistaiseksi saatavilla ohjelman käyttöön. Tämä lausunto voi monien silmissä vaikuttaa epäilyttävältä, mutta todellisuudessa se ei sitä ole. Palmuöljypohjaisesta NExBTL-dieselistä on julkisesti saatavilla elinkaariarviointeja ja esimerkiksi tässä julkisessa konferenssiesitelmässä ja -artikkelissamme on perehdytty palmuöljypuristamojen päästötaseisiin. Näiden tietojen perusteella voidaan laskea, että Neste Oil tulisi saavuttamaan 35 % laskennallisen päästövähenemän palmuöljydieselillä. Näin riippumatta siitä, otetaanko metaania talteen palmuöljypuristamojen jätevesialtailta vai ei. Palmuöljypuristamon teknisistä ratkaisuista riippuen saavutetaan laskelmissa n. 32…80 % päästövähenemät. Ja alle 35 % laskennallisiin päästövähenemiin jäädään vain siinä tapauksessa, että metaanipäästöjen lisäksi puristamon öljynpuristusprosessi on huomattavasi tehottomampi kuin se keskimäärin näillä puristamoilla on. Toki plantaaseilla maaperästä vapautuvien päästöjen laskennan vielä toistaiseksi avoimet kysymykset voivat vaikuttaa lopullisiin lukuihin (VTT 2010).

Edellä kuitenkin kirjoitin, että myös Marlene Holznerin lausunto oli täysin oikeassa. Tavallaan. Tämä johtuu siitä, että Marlene Holzner viitannee lausunnossaan EU direktiivissä annettuihin päästöjen oletusarvoihin. Näissä komission antamissa oletusarvoissa tälle kriteerien täyttymisen kannalta merkitykselliselle puristamovaiheelle lasketaan rasitteeksi noin 1,5 kertaa todellisia päästöjä suurempi arvo (tätä on selvitetty yksityiskohtaisesti edellä annetuissa konferenssimateriaaleissa). Näiden oletusarvojen perusteella EU:n 35 % kriteeri ei täyttyisi. Mutta säännöthän ovat sellaiset, että näitä suurempia oletusarvoja ei sovelleta, jos biopolttoaineen toimittaja pystyy toimittamaan varsinaiset elinkaarilaskelmat tuotteelleen. Komissaarin tiedottaja Holzner ei siis ilmeisestikään ole tietoinen siitä, että Neste Oil aikoo toimittaa tällaiset elinkaarilaskelmat laskennan perusteiksi. Palmuöljyä raaka-aineena käyttävä NExBTL-diesel tullee siis täyttämään EU:n asettamat kriteerit ilman metaanin talteenottoakin. Toki edellä mainittu ja toistaiseksi avoin plantaasin maaperästä vapautuvien päästöjen laskentamenetelmä voi vielä muuttaa tilanteen.

Aiheutuuko toiminnasta maankäytön muutoksia ja siten lisäpäästöjä?

Vaikka siis EU:n asettamat laskentakriteerit täyttyvät, niin saavutetaanko Neste Oilin palmuöljypohjaisella biodieselillä päästövähenemiä myös todellisuudessa? VTT:n erikoistutkija Sampo Soimakallio, Lappeenrannan teknillisen yliopiston ympäristöjohtamisen professori Lassi Linnanen ja CIFOR:n tutkimusjohtaja Markku Kanninen kertoivat asiasta MOT-ohjelmassa näin:

Kanninen:
”[Bioenergiakäytön mielekkyys] riippuu niin paljon siitä mikä on ollut sen palmuviljelmän alkuperäinen maankäyttö. Jos se tuotetaan näillä maataloustuotannosta poistuneilla huonotuottoisilla mailla, niin se negatiivinen puoli ei ole mikään suuri. Jos siitä on kaadettu iso täysikäinen sademetsä pois se on ihan selvä että siinä menee 400-500 vuotta ennen kuin siinä saavutetaan se hiilitasapaino.”

”Viime vuosina Indonesiassa on istutettu noin 400-500.000 hehtaaria uutta palmuöljytuotantoa viljelmää niin näistä noin puolet on soilla.”

Linnanen:
“[Epäsuora maankäytön muutos] kannattaisi ottaa mukaan, koska silloin huolimatta siihen aiheeseen liittyvistä monista epävarmuuksista ja sen laskelmien tekemisen vaikeudesta, niin se tuo hyvin tärkeitä näkökulmia päätöksen tekoon mukaan siitä, että mihin, mihin maapallon rajalliset resurssit, biomassaresurssit mukaan lukien, niin riittää”

”Ei palmuöljyn hiilijalanjälki [epäsuorien maankäyttövaikutusten huomioinnilla] parane”

Soimakallio:
”Se suuri ongelma tässä on oikeastaan juuri nämä tällaiset epäsuorat vaikutukset ja tämän hallitsematon kysynnän kasvu.”

”On todennäköistä, että keskimäärin palmuöljyn tuotanto aiheuttaa fossiilisia polttoaineita suuremmat päästöt.”

Näiden kolmen alan asiantuntijan näkemykset perustuvat julkisesti saatavilla olevaan puolueettomaan tutkimustietoon. Neste Oilin palmuöljydieselin elinkaaren välittömät kasvihuonekaasupäästöt ovat siis luokkaa 20-60 g CO2e/MJ, mistä tulee tuo laskennallinen n. 30-80 % päästövähenemä verrattuna perinteiseen dieseliin. Lukuisat vertaisarvioidut tutkimustulokset antavat kuitenkin viitteitä siihen suuntaan, että maankäytöstä aiheutuvat päästöt ovat monta kertaa näitä puristamon metaanipäästöjä suurempia (mm. Fargione ym. 2008, Reijnders & Huijbregts 2006, Upham ym. 2009 ja Wicke ym. 2008). Maankäytön muutoksista aiheutuvien päästöjen suuruus eri lähteiden perusteella on kyllä epävarma (mm. Liska & Perrin 2009), mutta tutkimustulosten perusteella näiden päästöjen taso olisi luokkaa 0-800 g CO2e/MJ. Tämän seurauksena on todennäköistä, että biopolttoaineen tuotanto palmuöljystä aiheuttaakin fossiilisia polttoaineita suuremmat päästöt (mm. UNEP 2009, kuva alla).

EU:n nykyisten laskentasääntöjen täyttäminen ja todelliset ympäristövaikutukset ovat siis kaksi täysin eri asiaa. Nuo EU direktiivin nykyiset laskentasäännöt ovat sellaiset, että palmuöljyä raaka-aineena käyttävä NExBTL-diesel tullee ne täyttämään ilman metaanin talteenottoakin Kaakkois-Aasian palmuöljypuristamoilla – ainakin vuoteen 2017 asti, milloin kriteerit päästövähenemistä tiukkenevat 50 %:iin. EU selvittää parhaillaan, miten myös nuo välillisestä maankäytöstä aiheutuvat päästöt voitaisiin luotettavimmin sisällyttää laskentasääntöihin.

Neste Oil Oyj:n Rotterdamin ja Singaporen NExBTL-dieseljalostamot avataan 2012 mennessä, minkä seurauksena aiheutuu 5 % suuruinen lisätarve tuottaa palmuöljyä maailmanmarkkinoille (Neste Oil 2010). Pelkästään tämän johdosta lisääntyneen palmuöljyn tarpeen tyydyttämiseen tarvitaan noin EDIT 26.10. 5 700-7 000 km2 uusia plantaaseja (* ei 11 – 14 000 km2) eli alue joka vastaa Uudenmaan maakunnan pinta-alaa. Voiko todella olla niin, että tämän suuruisesta lisääntyvästä viljelyalan tarpeesta ei aiheudu välillistä trooppista metsäkatoa? Alueella, jossa jo nyt hakataan arviolta yli 7000 km2 sademetsää vuosittain maa- ja metsätalouden tarpeisiin?

Jos toiminnasta todella aiheutuu metsäkatoa, niin silloin syntyy lisäpäästöjä tästä maankäytön muutoksesta johtuen, yllä viitattujen tutkimustulosten mukaisesti. Tämä ongelma koskettaa yhtälailla kaikkea palmuöljyn käyttöä – ei vain biopolttoaineita. Noin 75 % kaikesta viljellystä palmuöljystä päätyy elintarviketeollisuuden käyttöön (Panapanaan ym 2009 s. 14). Se on tällä hetkellä edullisin kasviöljy ja siten lukuisat kaikkien päivittäin käyttämät kasvirasvapohjaiset tuotteet sisältävät palmuöljyä. Nykyinen julkinen keskustelu ainoastaan biopolttoaineiden yhteydestä trooppiseen metsäkatoon on siis aivan liian kapeakatseista.

Taustatietoja:

(*) Palmuöljyn satoisuus on Malesiassa keskimäärin (EDIT 26.10.) 4,2 t/ha ja Indonesiassa 3,4 t/ha (ei 2,1 ja 1,7 t/ha, kuten aiempi lähde, FFD 2009 väitti). Pinta-ala laskettu 2,4 Mt palmuöljyn tarpeelle. Lähde: FAOSTAT

Forest Footprint Disclosure Annual Review 2009

GLOENER-hanke

FinLCA-hanke ja maankäyttö

EDIT 26.10: Tekstiä korjattu palmuöljyn satoisuuden osalta Forest Footprint Disclosure Annual Review 2009 -raportissa olleen virheen vuoksi.

Metsähakkeen energiakäytön hiilidioksidipäästöt

Alkuvuodesta 2010 Suomen hallitus julkisti uusiutuvan energian velvoitepaketin, jossa kaavailtiin metsähakkeen energiakäytön suurta lisäystä. Uudessa tutkimuksessa on vertailtu metsähakkeen hiilidioksidipäästöjä maakaasun hiilidioksidipäästöihin. Metsähakkeen hiilidioksidipäästöt ovat aluksi samaa luokkaa kuin fossiilisilla polttoaineilla, mutta metsähakkeen päästöt vähenevät ajan myötä. Käytettäessä kantoja bioenergian tuotannossa kestää 22 vuotta ennen kuin hiilidioksidipäästöt laskevat alle maakaasun hiilidioksidipäästöjen. Oksia käytettäessä vastaava aika on kuitenkin vain neljä vuotta.

Kuusimetsien hakkujätteiden päästöjä on tutkittu. (Kuva: Ari Jokimäki)

Bioenergiaa käytetään uusiutuvana energiamuotona vähentämään ilmakehään päästettävän hiilidioksidin määrää. Bioenergia perustuu uusiutuvan biomassan hyödyntämiseen energiantuotannossa. Bioenergia katsotaan päästöttömäksi energianlähteeksi, koska esimerkiksi kasveja poltettaessa seuraava kasvisukupolvi ottaa ilmakehästä takaisin edellisen sukupolven polttamisesta aiheutuneet hiilidioksidipäästöt.

Euroopan unioni (EU) on asettanut tavoitteeksi tuottaa vuoteen 2020 mennessä 20 % käytettävästä energiasta uusiutuvilla energiamuodoilla. Joissakin jäsenvaltioissa osa energiasta tulee jo nyt uusiutuvista energialähteistä. Näille valtioille tavoite on korkeampi kuin 20 %. Vuonna 2005 Suomi tuotti 28 % energiasta uusiutuvilla energiamuodoilla ja vuoteen 2020 mennessä Suomen on lisättävä osuutta 38 %:iin. Ruotsin on lisättävä uusiutuvien osuutta 49 %:iin. EU-maiden keskimääräinen uusiutuvien osuus vuonna 2005 oli 11 %. Tämän velvoitteen täyttämiseksi Suomen hallitus julkaisi tämän vuoden huhtikuussa uusiutuvan energian velvoitepaketin. Paketissa esitetään metsähakkeen käytön voimakasta lisäystä. Vuonna 2005 metsähakkeesta tuotettiin Suomessa energiaa kuusi terawattituntia (TWh). Vuonna 2020 metsähakkeesta pitäisi saada 25 TWh, eli lisäystä olisi 19 TWh. Vertailun vuoksi paketissa esitettiin huomattavia lisäyksiä seuraavasti: tuulivoima 6 TWh, lämpöpumpuilla tuotettava energia 6 TWh, liikenteen biopolttoaineet 7 TWh. Kokonaislisäys uusituville oli 40 TWh, josta metsähakkeen osuus on siis melkein puolet.

Bioenergian päästöttömyys ei kuitenkaan ole selvä asia. Bioenergian tuotannosta tulee epäsuoria hiilidioksidipäästöjä erityisesti maankäytön muutosten takia. Maankäytön muutokset vähentävät maaperässä olevaa hiilivarastoa ja vähennyksen määrä saattaa olla huomattava. Siksi on jopa mahdollista suurien epäsuorien päästöjen tapauksessa, että korvattaessa fossiiliset polttoaineet bioenergialla nettohiilidioksidipäästöt saattavat lisääntyä. Bioenergian päästöttömyys onkin kyseenalaistettu tämän perusteella. Bioenergiatuotannolla on myös muita epäsuoria hiilidioksidipäästöjä. Esimerkiksi bioenergian tuotantoa lisättäessä saatetaan lisätä biomassan ottamista metsistä. Metsähakkeen käyttö on yksi tällainen bioenergian hyödyntämismuoto.

Metsähakkeen käytön aiheuttamia epäsuoria hiilidioksidipäästöjä on tutkittu melko vähän. Aiempien tutkimuksien mukaan metsähakkeen järkevä käyttö edellyttää, että käyttö ei haittaa maaperän laatua, veden laatua sekä kiertokulkua, alueen tuottavuutta ja metsän monimuotoisuutta. Lisäksi metsähakkeen käytön ei pitäisi häiritä kasvihuonekaasujen tasapainoa. Metsähakkeen käytöstä aiheutuu epäsuoria päästöjä siten, että metsähake poltetaan ja siitä vapautuu hiilidioksidi samantien ilmakehään sen sijaan, että hake hajoaisi ja päästäisi kasvihuonekaasuja pikku hiljaa metsässä lojuessaan. Hakkeen käytön seurauksena metsän hiilivarasto pienenee.

Metsähaketta saadaan paikoilta, joista on kaadettu metsää. Metsänkaadon jätteiden kerääminen aiheuttaa aiempien tutkimuksien perusteella metsän maaperän hiilivaraston vähenemistä. On arvioitu, että hiilivaraston vähenemisen aiheuttamat epäsuorat hiilidioksidipäästöt ovat kertaluokkaa suuremmat kuin hakkuujätteiden hyödyntämisen muiden vaiheiden hiilidioksidipäästöt. Tästä huolimatta hakkuujätteiden hyödyntämisen päästöt on laskettu olevan huomattavasti (80-90 %) fossiilisia polttoaineita pienemmät.

Suomen ympäristökeskuksen tutkijat Anna Repo, Mikko Tuomi ja Jari Liski ovat selvitelleet metsähakkeen hiilidioksidipäästöjä ja julkaisseet siitä hiljattain tutkimusartikkelin. Tutkimuksessa käytettiin nimellä Yasso07 tunnettua maaperän hiilimallia ja metsähakkeen hajoamistilan havaintoja Suomesta, Virosta ja Suomen lähialueilta Venäjällä. Lisäksi hyödynnettiin maaperän orgaanisen hiilen varastoitumiseen liittyviä mittaustietoja.

Yasso07-mallilla simuloitiin Pirkanmaalla sijaitsevan 81-100 vuotta vanhan kuusimetsän hakkuupaikan metsähakkeen hajoamista. Kuusien hakkuupaikat sopivat hakkuujätteen keruupaikaksi, koska kuusien hakkuu jättää jälkeensä enemmän jätettä kuin mäntyjen hakkuu. Lisäksi kuusien kannot ovat mäntyjen kantoja helpompia irrottaa maasta. Tilannetta simuloitiin 100 vuoden ajan oksille ja kannoille erikseen. Hakkuujätteen keruu asetettiin simulaatiossa tapahtumaan vuosittain samansuuruisena ja kerätty hakkuujäte oletettiin poltettavan energiaksi heti. Myös muut hakkuujätteen hyödyntämiseen liittyvät päästölähteet huomioitiin simuloinnissa. Tällaisia päästölähteitä ovat esimerkiksi hakkujätteen kuljetuksen päästöt ja hakkuujätteen hajoamisen metaanipäästöt.

Simuloinnissa oksat menettivät massaansa nopeammin kuin kannot. Tämä johtui siitä, että hajoaminen tapahtui ohuessa puuaineksessa nopeammin kuin paksussa puuaineksessa. Epäsuorat hiilidioksidipäästöt olivat aluksi samansuuruiset kuin hakkuujätteen poltosta aiheutuvat päästöt, mutta ajan myötä epäsuorat päästöt vähenivät metsään jäävien hakkuujätteiden hajoamisen ansiosta. Oksien epäsuorat päästöt vähenivät nopeammin kuin kantojen epäsuorat päästöt. Tämä johtuu siitä, että kannot hajoavat hitaammin, jolloin niiden hyödyntäminen aiheuttaa metsälle suuremman hiilivajeen.

Suorat päästöt bioenergian muusta tuotantoketjusta olivat hyvin pienet verrattuna epäsuoriin päästöihin. Aluksi suorien päästöjen osuus kokonaisuudesta oli vain 3 % mutta se kasvoi sadan vuoden aikana kannoilla 7 %:iin ja oksilla 15 %:iin.

Hakkuujätteen kokonaispäästöt olivat aluksi fossiilisten polttoaineiden päästöjen suuruiset (vähän suuremmat kuin öljyllä ja maakaasulla mutta vähän pienemmät kuin hiilellä). Kuten yllä on mainittu, hakkuujätteen päästöt laskivat ajan myötä. Kantojen tapauksessa kesti 14 vuotta ennenkuin hakkuujätteen kokonaispäästöt laskivat öljyn päästöjä pienemmäksi ja 22 vuotta ennenkuin hakkuujätteen kokonaispäästöt laskivat maakaasujen päästöjä pienemmiksi. Oksien tapauksessa hakkuujätteen kokonaispäästöt laskivat muutamassa vuodessa öljyn ja maakaasun päästöjä pienemmäksi.

On huomattava, että sadan vuoden simulaation lopussa hakkuujätteen päästöt eivät olleet nollassa vaan kantojen tapauksessa kokonaispäästöt olivat edelleen noin puolet fossiilisten polttoaineiden päästöistä (40 % pienemmät kuin maakaasulla ja 58 % pienemmät kuin hiilellä) ja oksien tapauksessa kokonaispäästöt olivat noin neljäsosan fossiilisten polttoaineiden päästöistä (71 % pienemmät kuin maakaasulla ja 79 % pienemmät kuin hiilellä). Hakkuujätteen käytön epäsuoria päästöjä on mahdollista vähentää keräämällä vain oksat ja jättämällä kannot metsään.

Lähde: Anna Repo, Mikko Tuomi, Jari Liski, GCB Bioenergy, 25 AUG 2010, DOI: 10.1111/j.1757-1707.2010.01065.x. [tiivistelmä]

Lisätietoja: Kantojen poltosta syntyy kivihiileen verrattava päästö – Suomen ympäristökeskuksen tiedote

90 % USA:n uudesta sähköntuotannosta on fossiilista

Mediassa puhutaan paljon uusiutuvasta energiasta. Tästä saa helposti sellaisen käsityksen, että juuri muuta kuin tuuli- ja aurinkovoimaa ei enää rakennetakaan. Maailman energiasyöpöimmässä maassa USA:ssa uusiutuvien osuus vuoden 2010 tammi-heinäkuun aikana valmistuneesta uudesta sähköntuotantokapasiteetista kuitenkin vain 10 % perustuu uusiutuviin energialähteisiin.

Tämä käy ilmi Nuclear Energy Instituten (NEI) tiedotteen Energy Markets Report (August 9 – August 13, 2010) yhteenvedosta. Itse tiedotteesta löytyy myös tiedot rakenteilla ja suunnitteilla olevasta kapasiteetista vuosille 2010-2014. (Tiedote päivittyy kerran viikossa, eikä tässä käytettyjä lähtötietoja enää löydy. Ne löytyvät kuitenkin täältä.)

Katsotaan, miltä tiedot näyttävät havainnollisina ympyrädiagrammeina. Totuudenmukaisen käsityksen saamiseksi lähteessä ilmoitetut megawatti-lukemat on tässä muutettu tehollisarvoiksi kertomalla ne kapasiteettikertoimella. Tuulivoimalle on käytetty kerrointa 0,25 (Laskettu World Wind Energy Report 2009 tiedoista), auringolle 0,15 ja muille 0,9 (LÄHDE). Ilman muunnosta tuulivoiman osuus näyttää lähes neljä, ja aurinkovoiman osuus kuusi kertaa liian suurelta.

Ensimmäisessä kuvassa on kuluvan vuoden seitsemän ensimmäisen kuukauden aikana valmistunut kapasiteetti.

Kuva 1.

Toisessa kuvassa on rakenteilla oleva, vuoteen 2014 mennessä valmistuva kapasiteetti.

Kuva 2.

Kolmannessa kuvassa on suunnitteluasteella oleva kapasiteetti, jonka on suunniteltu valmistuvan vuoteen 2014 mennessä.

Lähteen tiedoissa suunnittelun alla olevista hankkeista ei ole eritelty aurinkovoiman osuutta, vaan se sisältyy kohtaan “Muut uusiutuvat”. Mitä muuta siellä on, ei käy lähteestä ilmi. Käytetään kohdan “Muut uusiutuvat” kapasiteettikertoimena 0,5, joka on kelvollinen arvio oletuksella, että “Muut uusiutuvat” koostuu auringosta, geotermisestä energiasta ja biomassasta.

Kuva 3.

Huomattavaa tässä on suuri uusiutuvien osuus. Näin suuri hyppäys toteutuneeseen uusiutuvien osuuteen nähden tuskin tulee toteutumaan. Mukana on ilmeisesti suuri määrä tukidollareiden toivossa pystytettyjä hankkeita, jotka eivät etene suunnittelua pidemmälle, mutta aika näyttää. Vertailun vuoksi, Suomessa on julkaistu tuulivoimahankkeita yli 9000 megawatin edestä, joka on noin kolme kertaa enemmän kuin Tanskan koko tuulivoimakapasiteetti.

Neljäs kuva sisältää rakenteilla sekä suunnitteluasteella olevan kapasiteetin yhteensä.

Kuva 4.

U.S. Energy Information Administration tarjoaa monipuolista tilastotietoa niin Yhdysvaltojen kuin koko maailman energiankulutuksesta. Katsotaan tätä taulukkoa, josta nähdään Yhdysvaltojen sähköntuotanto energialähteittäin vuosina 1996-2009.

Kuva 5.

Kohtaan “Muut uusiutuvat” sisältyy puu, mustalipeä, maatalouden biomassa, kaatopaikkakaasut, jäteliemet, geoterminen, aurinko ja tuuli. Hiilen kulutuksen notkahdus vuodelle 2009 selittyy heikolla taloustilanteella.

Vuoden 2009 tilanne ympyrädiagrammina näyttää tältä:

Kuva 6.

Kun kuvasta erotellaan fossiiliset ja päästöttömät energialähteet (vesi, muut uusiutuvat ja ydinvoima), kokonaisuus näyttää tältä:

Kuva 7.

Päästöjen eliminoimiseksi 2711 terawattitunnin fossiiliosuus pitäisi korvata päästöttömillä. 2711 TWh:n tuottamiseen tarvitaan 310 000 MW tuotantokapasiteetti. Määrä vastaa:

• 400 000 kpl 3 MW:n tuulivoimalaa, tai
• 18 000 kpl Keravan biovoimalan kokoista biovoimalaa
• 15 000 kpl Andasol 1:n kokoista aurinkovoimalaa, tai
• 340 kpl 1000 MW:n ydinvoimalaa

Tai jokin yhdistelmä ylläolevista.

Vuosina 2005-2009 päästötöntä kapasiteettia valmistui keskimäärin 1600 MW vuodessa. Jos 310 000 MW:n fossiilikapasiteetti haluttaisiin korvata päästöttömällä kapasiteetilla vuoteen 2050 mennessä, tulisi päästötöntä kapasiteettia valmistua n. 8000 MW vuodessa. Tahdin olisi viisinkertaistuttava nykyisestä, eikä sähkönkulutus saa enää kasvaa. Tällä tavalla USA:n sähköntuotanto saadaan päästöttömäksi.

Yllämainittujen esimerkkien mukaisesti kapasiteettia pitäisi valmistua joka vuosi:

• 10 000 kpl 3 MW:n tuulivoimalaa, tai
• 450 kpl Keravan biovoimalan kokoista biovoimalaa
• 375 kpl Andasol 1:n kokoista aurinkovoimalaa, tai
• 9 kpl 1000 MW:n ydinvoimalaa

Tai jokin yhdistelmä ylläolevista.

Tämän tarkastelun ulkopuolelle jää yli puolet energiankäytöstä, esim. liikenne ja fossiilisten käyttö teollisuudessa ja lämmityksessä.

Aiheeseen liittyviä kirjoituksia:

• Kuudentoista maan energiantuotannon ja CO2-päästöjen kehitys vuosina 1960-2008
• Saksan energia osa 2 – kehitys vuosina 1990-2009
• Metsäbiomassan energiapotentiaali Suomessa
• Miten saada maailman hiilidioksidipäästöt kuriin?