Ilmastonmuutos on aiheuttanut tarpeen vähentää hiilidioksidipäästöjä. Hiili ja öljy ovat olleet tässä yhteydessä kovasti esillä. Melko yleisesti ajatellaan, että hiilivoimaloita on vähennettävä. Onko asia näin? Yhdysvaltalaiset tutkijat Shindell ja Faluvegi ovat tutkineet asiaa ja julkistaneet tuloksensa uudessa tutkimusartikkelissaan.
Hiili on raakaöljyn jälkeen maailman toiseksi tärkein energialähde. Maailman energiasta 27 % tuotetaan hiiltä polttamalla. Lisäksi hiilestä saadaan tällä hetkellä halvinta energiaa. Hiilen polttamisella on kuitenkin kääntöpuolensa, kuten on yleisesti tiedossa. Hiilen polttamisesta tulee päästöjä, jotka vaikuttavat sekä ilman laatuun että ilmaston lämpenemiseen. Hiilen polttamisesta syntyy paljon hiilidioksidia, jolla on ilmastoa lämmittävä vaikutus. Lisäksi polttamisesta syntyy paljon rikkidioksidia, jolla on paljon vaikutuksia sekä ilmastoon että maapallon eliöstöön. Rikkidioksidi osallistuu ilmakehässä kemiallisiin reaktioihin, joista tuloksena on muun muassa pienhiukkasia ja typen oksideja. Nämä molemmat vaikuttavat ilmastoon (sekä viilentävästi että lämmittävästi) ja esimerkiksi typen oksidit vaikuttavat puolestaan troposfäärin otsonin ja metaanin määrään, joilla myös on ilmastollinen vaikutus. Asiaan liittyy paljon muitakin vaikutuksia. Kuten näemme, hiilivoimaloiden ilmastovaikutus ei ole aivan yksipiippuinen juttu.
Päästöjä piipusta. Kuva: Esko Pettay.
Shindell ja Faluvegi tutkivat hiilivoimaloiden vaikutusta maapallon ilmastoon käyttäen ilmastomalleja. He tutkivat sekä nykyisiä että arvioituja tulevia vaikutuksia. Tulevan kehityksen arviointia vaikeuttaa kuitenkin se, ettemme voi olla varmoja siitä, miten hiilivoimaloiden ja niiden päästöjen määrä sekä päästöjen puhtausaste kehittyvät. Shindell ja Faluvegi käyttävätkin tutkimuksessaan erilaisia skenaarioita, joissa hiilen käyttö kasvaa eri määrin. Eräässä erikoisemmassa skenaariossa kaikki uusi energiatuotanto tehdään maakaasulla hiilen sijasta – tässä skenaariossa sekä hiilidioksidipäästöt että ilmanlaatuun vaikuttavat päästöt vähenevät voimakkaasti.
Heidän ensimmäisissä malliajoissaan voimaloiden päästöt pysyivät vakioina nykyarvoissaan, mutta historiallisia päästöjä ei huomioitu, eli he aloittivat ”puhtaalta pöydältä”. Näin he saivat vertailuarvot hiilivoimaloiden ilmastovaikutukselle, joiden perusteella uusien voimaloiden lisäyksen vaikutus voidaan arvioida. Näissä ajoissa tilanne eteni niin, että ensin kokonaisvaikutus oli ilmastoa viilentävä (pääasiassa aerosolien aiheuttamana), mutta muuttui ajan myötä lämmittäväksi hiilidioksidin keräydyttyä ilmakehään. Lyhyellä aikavälillä hiilivoimaloiden vaikutus on siis tämän tutkimuksen perusteella viilentävä, jos voimaloiden rikkipäästöjä ei ole rajoitettu.
Heidän seuraavissa malliajoissaan lisättiin hiilivoimaloita erilaisten hiilenkäytön kasvuskenaarioiden mukaisesti. Lisäksi he halusivat nähdä miten voimaloiden rikkipäästöjen poistaminen eri aikoina vaikuttaa kokonaisuuteen. He toteuttivat tämän asettamalla voimaloihin yleisen rikkipäästöjen rajoituksen, jonka ajoitusta vaihdellaan eri malliajoissa (käytännössä heillä oli kaksi erilaista ajoitusta – aikainen ja myöhäinen päästöjen rajoittaminen). Osoittautui, että rikkipäästöjen poistamisen ajoittamisella oli valtava vaikutus lopputulokseen seuraavien vuosikymmenien aikana. Lopulta kuitenkin tulos on aina sama – rikkipäästöjen poistaminen eri aikoina vaikuttaa vain voimakkaasti siihen, miten lopputulokseen päädytään. Kyseinen lopputulos on maapallon ilmastoa lämmittävä vaikutus. Kaasuunkaan siirtymisellä ei ole lopputulokseen kovin merkittävää vaikutusta. Se laskee kokonaisvaikutusta, mutta vähemmän kuin monet hiilivoimaloiden lisäysskenaariot.
He suorittivat analyysinsä myös 1900-luvun tilanteelle tunnettuihin päästöihin perustuen alkaen vuodesta 1940 (tästä aiempaa tilannetta on heidän mukaansa vaikea arvioida muun muassa silloin voimakkaasti mukana olleen noen vaikutuksesta). Tuloksena on hyvin samankaltainen kehitys kuin heidän edellisissä ajoissaan, joissa oli aluksi vain vähän rikkipäästöjen suodatusta, eli ensin viilenevää (1970-luvulle asti) ja sitten lämpenevää (1970-luvulta alkaen). Tulos myös muistuttaa aika hyvin maapallon 1900-luvun pintalämpötilan mittauksia. Tämä kehitys heidän malliajoissaan aiheutuu siitä, että rikkipäästöjen kasvu kääntyi laskuun 1900-luvun loppupuolella. Heidän tutkimuksensa perusteella hiilivoimaloiden aiheuttama ilmastovaikutus oli viilentävä 1970-lukuun asti ja sen jälkeen lämmittävä kun voimaloiden rikkipäästöjä alettiin yleisesti puhdistaa. He ovatkin sitä mieltä, että hiilivoimaloilla saattoi olla merkittävä rooli 1900-luvun lopun voimakkaassa lämpenemisessä. Aiempien ajojensa perusteella he ovat sitä mieltä, että 1900-luvun hiilenpoltolla tulee olemaan merkittävä lämmittävä vaikutus myös tulevaan ilmastoomme.
Kiitos hyvistä kommenteista Jarille, Eskolle ja Merimarille.
Lähde: Shindell, D. and Faluvegi, G.: The net climate impact of coal-fired power plant emissions, Atmos. Chem. Phys., 10, 3247-3260, 2010, [tiivistelmä, koko artikkeli].
Ilmastotieto 