Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari

Transkriptio

1 1 Sähkötutkimuspoolin tutkimusseminaari Hilton Helsinki Airport, Vantaa, Sähkömarkkinoiden mullistukset Risto Linturi, tulevaisuudentutkija, muutosjohtaja, Sovelto Oyj Arvoisa yleisö, Monet sähkön käyttöön, tuotantoon ja jakeluun liittyvät paradigmat muuttuvat. Osmo A. Wiion viisaita sanoja mukaillen - muutokset ovat lyhyellä tähtäimella uskomaamme pienempiä ja pitkällä tähtäimellä kuvittelemaamme suurempia. Vuosi 2020 on melko lähellä - suuret muutokset lienevät regulatorisia on toisaalta niin kaukana, että muutosten suuruus varmasti yllättää meidät kaikki. Silti monien nyt suunnitteilla olevien hankkeiden tulisi vielä silloin maksaa itseään takaisin. Mennään samat 36 vuotta taaksepäin. Minä ostin ensimmäisen mikrotietokoneeni. Rautateiden sähköistys alkoi 10 vuotta aiemmin. Kaasukellot olivat vielä käytössä. Kaasu kulki johdoissa moniin keittiöihin luvulla kehitys oli silti hidasta. Meidän tulee oikeasti mennä 1800-luvulle, jotta muutos takanamme olisi yhtä suuri kuin edessämme vuoteen 2050 oleva muutos. Käydään ottamassa vauhtia menneestä Amerikassa Little Big Hornin voittaja, Istuva Härkä antautuu. Billy the Kid ammutaan. Euroopassa samaan aikaan Picasso syntyy, Siemens kehittää ja urakoi maailman ensimmäiset katuvalot ja esittelee sähköauton sähkörautatiensä seuraksi. Edison on juuri perustanut maailman ensimmäisen yksityisen sähkölaitoksen. Edison kannatti tasavirtaa. Tasavirta hävisi kiivaan kisan, mutta ehkä ei lopullisesti. Suomen ensimmäinen kaupunkisähkölaitos käynnistyi Tampereella seitsemän vuotta näiden tapahtumien jälkeen. Jules Verne oli silloin hieman minua vanhempi, parhaat työnsä tehnyt poliitikko. Tesla oli juuri jättänyt Edisonin ja kehitti ensimmäisen käyttökelpoisen vaihtovirtamoottorin. Topelius pohti kolumnissaan tiedemaailman juuri hämmentänyttä Michelson-Morley -koetta, muttei keksinyt suhteellisuusteoriaa. Siirtyminen vaihtosähköön pakotti kokeilijat luopumaan sähköautoista ja siirtymään polttomoottoreihin. Itsenäisessä Suomessakin bensiini myytiin aluksi apteekeissa luvun alussa autoja oli tuhat. Pääosa energiasta tuotettiin puusta. Sähköverkossa kotitalouksista oli 40%. Tyypillisin sähkölaite oli hehkulamppu. 50- luvulla vasta 2% kotitalouksista omisti jääkaapin. Minä synnyin silloin. Nyt katson sähkömarkkinoita, jotka eivät juuri idealtaan poikkea Edisonin ja Teslan aikaisista.

2 2 Siirrytään tulevaisuuteen. Aurinkoenergia vaikuttaa on näköpiirissä olevista paradigmaa muuttavista kehityskuluista suurimmalta. Yhdysvaltain energiavirasto on laskenut 2018 valmistuvat aurinkoenergialaitoksen sähkön tuotantokustannukset koko käyttöiän yli ja todennut ne lähes samoiksi kuin samaan aikaan valmistusvan ydinvoimalan. Samoin perustein laskettaessa saataisiin 2030 valmistuvan aurinkoenergialaitoksen sähkön hinnaksi vain puolet 2030 valmistuvan ydinvoimalan sähkön hinnasta. Aurinkosähkön tuotantokustannus on laskenut 7% vuodessa 30 vuoden ajan. Laboratorioissa on käyttökelpoisuutta lähestyviä teknologioita, jotka lupaavat laskea asennetun aurinkoenergian kustannusta kertaluokalla. Uusiakin keksintöjä syntyy. Todennäköistä on, että asennetun aurinkoenergian kustannus jatkaa nopeaa laskuaan ainakin 2040-luvulle saakka. Oma hypoteesini on hinnan puoliintuminen kymmenen vuoden välein. Kertaluokalla aurinkosähkön hinta olisi pudonnut 2040-luvulla. Pudotus 1970-luvulta on ollut kaksi kertaluokkaa, joten olen nyt konservatiivinen. Aurinkoenergiaan tuskin tulevaisuudessa suhtaudutaan nykyistä negatiivisemmin. Fossiilisten polttoaineiden kiintiö tulee nykytahdilla täysin käytetyksi 2040-luvulla ja toistaiseksi tahti vain kiihtyy. Kiina on tosin luvannut kääntää hiilidioksidipäästönsä laskuun 2020 mennessä. Aurinkoenergia on yksi Kiinan suuria kehityskohteita. Aurinkoenergia on monissa maissa jo järkevä investointi sähköyhtiölle. Vielä useammin se on järkevä investointi sähkön tarvitsijalle. Usein tämä johtuu erilaisista tuista ja siitä, ettei aurinkoenergian käyttäjä kanna säätövoiman kustannuksia tai sähkön siirron kustannuksia. Unohtakaa nämä mutinat hetkeksi ja kuvitelkaa tilanne, jolloin aurinkoenergia on kymmenen kertaa nykyistä edullisempaa. Monet nyt järjettömät asiat muuttuvat yhtäkkiä järkeviksi. Aurinkoenergia muuttuu nykyistä halvemmaksi tuotantomäärien edelleen kasvaessa ja paneelien tehokkuuden noustessa. Mutta piipohjaisilla kennoilla on rajansa. Laboratoriotasolla perovskiitti ja nanohiilet kilpailevat siitä, mistä materiaaleista tulevaisuuden joustavat ja rullaprosessilla tuotetut ohuet aurinkopaneelit tuotetaan. Uusissa hankkeissa joustavuuden lisäksi tuotantokustannuksia pyritään laskemaan valitsemalla materiaaleiksi vain edullisia ja myrkyttömiä materiaaleja. Joustava ohut aurinkokenno voidaan integroida kattopinnoitteisiin ja seinäpinnoitteisiin siten, ettei aurinkopaneeleista aiheudu ylimääräisiä asennuskustannuksia uudisrakennuksissa.

3 3 Perimmältään aurinkoenergia on hajautettua. Varsinaista suuruuden ekonomiaa siinä ei ole. Pikemmin päinvastoin. Asuntojen katot ovat omistajilleen maksutonta pintaalaa, ja omaan käyttöön tuotetusta sähköstä siirtoverkon kustannus jää pois. Omakotitaloissa paneelien tuottaman tasavirran muuttaminen verkkovirraksi vaatii kuitenkin verrattain kalliin invertterin. Google on luvannut miljoona dollaria sille, joka keksii halvan invertterin. Teoreettista estettä tälle ei näy ja ongelma ratkennee 2020-luvulle mentäessä.sanotte varmasti tästä huolimatta - "mutta entä talvi"! Suomessa ei sähkön tarvetta voi kuitenkaan ratkaista aurinkoenergialla, koska täällä on talvella pimeää. Kuinka moni teistä on ajatellut näin? Nostakaa kätenne. Mitä siis tekee energiayhtiö, jos minä, kotitalous, tulevaisuudessa asennan katolleni aurinkopaneelit ja käytän verkosta sähköä vain pimeään aikaan? Näin kasvava määrä ihmisiä haluaa tehdä, kun jo Ikeakin myy aurinkopaneeleita kuten huonekaluja. Energiayhtiöt voivat viivyttää tätä aggressiivisella hinnoittelulla. Jos sähkö maksaa enemmän pimeään aikaan ja vähemmän valoisaan aikaan, on aurinkopaneelin hankita vaikeampi perustella. Energiayhtiö voi myös vaikuttaa lainsäädäntöön siten, että aurinkopaneelien käyttäjille määrätään ylimääräisiä rasitteita valtion toimesta. Kyse on viivytystaistelusta. Aurinkoenergian hinta laskee jatkuvasti. Päädytään tilanteeseen, jossa halpaa sähköä on ylen määrin valoisaan aikaan. Pimeää aikaa varten on oltava kalliimpaa kapasiteettia varalla. Muu sähkö joudutaan siis tuottamaan menetelmin, jotka ovat käytössä vain osan vuodesta. Niillä tuotetun sähkön hinta nousee ja niiden kannattavuus silti heikkenee. Aurinko- ja tuulienergian olennainen lisäys johtaa tuotantomäärien nykyistä radikaalisti suurempiin nopeisiin vaihteluihin. Tätä hienosäätöä kannattaa yhä useammin hoitaa suurtehoakuilla. EOSin Aurora on megawatin ja kuuden megawattitunnin akku, jonka miljoonan dollarin hinta vastaa samantehoista kaasuturbiinilaitosta. Käyttöikä on 30 vuotta ja hyötysuhde kohtuullinen 75%. Laskelmia tehdään jatkuvasti valtameren pohjaan upotettavista pumpattavista säiliöistä, paineilmavarastoista, kaivoksiin pumpattavasta vedestä, erilaisista kemiallisiin muotoihin sähköä varastoivista akuista. Esimerkiksi hyvästä energiatiheydestä sopii juuri laboratoriossa kaksisuuntaiseksi kehitetty sula-ilmaakku. Hiilipohjaisen sula-ilma-akun energiatiheys on 19KWh litraa kohden - kaksinkertainen bensiiniin verrattuna. Yhden Aurora-kontin energia mahtuisi helposti pienenkin auton takakonttiin. Tällä energiatiheydellä Aurora-kontin kokoon pakkautuisi teoriassa sähköä gigawattitunnin verran. Suomen yhden viikon sähköntarpeen varastointiin riittäisi noin tällaista utopia-akkua.

4 4 Akkuteknologiaa kehitetään nyt kiihtyvään tahtiin. Tulevien projektien pitää päästä Auroran ohi kustannustehokkuudessa. Teoreettisia esteitä tälle ei siis ole. Aurinkoenergian ja tuulienergian määrän kasvaessa Auroran tasoisilla järjestelmillä ei selvitä. Jos Aurora-kontteihin haluttaisiin varastoida Suomen yhden viikon sähköntarve, tarvittaisiin siihen neljännesmiljoona konttia ja yhden vuoden koko kansantuote. Aurora sopii siis vain nopeaan hienosäätöön. Kaadoin kesällä puita ja tein 12 mottia halkoja. Niissä on varastossa 18 MWh, siis kolmen Auroran verran. Monet energian varastointitavat ovat Auroran kaltaisia - liian kalliita pitkäaikaiseen varastointiin. Luonnollisten vesialtaiden ja suurten korkeuserojen puuttuessa varastot on rakennettava, tuotettava tai tuotava sähkö sieltä, missä varastoinnille tai tuotannolle on pimeään aikaan paremmat olosuhteet. Näin on siis toimittava, jos aurinkoenergia on ainoa energian primäärilähde. Näin ei toki ole. Meillä tuotetaan nyt valoisaankin aikaan runsaasti energiaa biopolttoaineilla ja fossiilisilla polttoaineilla. Tämän toiminnan voi kohtuullisin kustannuksin jättää pimeään aikaan ja talveen, jos energian hinta talvella nousee ja kesällä laskee. Aurinkokeräinten lämpöä voi myös hyvällä hyötysuhteella varastoida eristettyihin porakaivoihin talvella käytettäväksi. Jopa pelkkä maaperän lämmittäminen aurinkolämpökeräimillä riittävän suuren maalämpöjärjestelmän yhteydessä maksaa laskelmien mukaan itsensä takaisin jo kahdessa vuodessa. Suomen viikon sähköntarpeen varastointi kiehuvaan veteen vaatisi noin kolme kuutiota vettä jokaista suomalaista kohden eli parin porakaivon verran. Tämä ei sinänsä ole mahdoton määrä rakennetun ympäristön mittasuhteita ajatellen. Kentällinen eristettyjä porakaivoja ei ole kovin kallis tai häiritsevä rakenne, ja vesi voidaan lämmittää hyvin edullisesti vedenlämmitykseen normaalisti käytetyillä aurinkokeräimillä ja käyttää varastoitua kuumaa vettä lämmitykseen talvella kohtuullisen vähäisin häviöin. Parhaissa kokeiluissa on eristetyillä porakaivoilla päästy yli 70% varastoinnin hyötysuhteeseen varastoitaessa lämpöä kesästä talveen. Paras lähestymistapa saattaa kuitenkin olla aurinkoenergian muuttaminen vedyksi tai metaaniksi. Perovskiitista ja muista hyvin halvoista materiaaleista tehty aurinkovetykenno on päässyt 12.3% hyötysuhteeseen auringon energiasta vedyksi. Tutkijat uskovat parantavansa menetelmän hyötysuhteen pian ainakin 15% tasolle. Tämä on alhainen laboratoriossa esitettyihin 50% hyötysuhteen aurinkopaneeleihin, mutta kyse on periaatteessa halvoista aurinkokennosta ja katalyyteistä, joissa ei ole harvinaisia materiaaleja. Toistaiseksi tämä aurinkovetykenno ei kestä pitkäaikaista käyttöä, mutta se on näille varhaisen vaiheen kokeiluille varsin normaali tila.

5 5 Jos yksikerroksisen omakotitalon katon peittäisi näillä, riittäisi se sähkölämmitteisen omakotitalon koko energiatarpeeseen ympäri vuoden. 12.3% on hyvä saavutus auringosta vedyksi, se on jo huomattavasti kasvien hyötysuhdetta parempi. Vedyn varastoinnissa on toistaiseksi omat ongelmansa ja niitä pyritään ratkomaan. Kannattaa kuitenkin muistaa, että kaupungit tuottivat aiemmin kaupunkikaasua, joka oli hiilimonoksidin ja vedyn seos. Sitä toimitettiin putkistoissa kaupunkilaisten helloihin ja valaisimiin. Jos vetyä halutaan välttää, muuttuu se helposti muiksi varastoitaviksi polttonesteiksi. Todennäköistä on, että merkittävä osa katoista ja seinistä tuottaa 2030-luvulla varastoitavaa polttoainetta sähkön ja lämmön ohella. Osa kehiteltävistä sähkön tuotantotavoista vähentää varastointitarvetta. Yhdysvaltain energiaviranomainen tukee lupamenettelyn kehittämistä pienille sarjavalmisteisille ydinvoimaloille. Näitä olisi verrattain helppo käyttää säätövoimana ja pimeän ajan voimanlähteinä. Perusteellinen tyyppitarkastus ajoneuvojen tapaan ja katsastus, ongelmatapauksissa koko tuotantosarjan korjaaminen, vähentävät riskejä ja laskevat kustannuksia nykyisiin suuriin yksilöllisiin hankkeisiin verrattuna. Radikaalimpi muutos voi syntyä, jos nanoteknologian avulla opimme kehittämään tehokkaita lämpösähköisiä materiaaleja edullisesti. Valtameressä lämpötilaero on harppauskerroksessa suuri ja meilläkin talvisin helposti kymmenen astetta jokaisen avannon ala- ja yläpuolella. Jos nämä vähäiset lämpötilaerot saataisiin tuottamaan sähköä tai katalysoimaan vetyä, talvi olisi meille varsinainen energiasampo. Kilpailevia energian tuotantotapoja kehitellään nyt kaikkialla. IBM on saanut valmiiksi prototyypin - vesijäähdytetyn pienen aurinkopeilin. 40m2 peili tuottaa hämmentävällä 80% hyötysuhteella 20KW lämpöä ja 12KW sähköä. Sama laite tislaa myös merivedestä juomakelpoista. Sarjavalmistukseen laite on tulossa jo Google kehittää leijaenergiaa Makani-yhtiössään. Makanin ensimmäinen laite on 8- metrinen lentävä siipi, joka painaa ison koiran verran ja generoi 30KW sähkötehon lentäessään metrin korkeudella. Makani kehittää parhaillaan ensimmäistä kaupallista tuotetta, 600KW laitetta. Parhaillaan kehitetään myös tuulivoimalaa, jossa ei ole liikkuvia osia lainkaan. Kun esimerkiksi ionisoitu vesi haihtuu tuulen mukana katalyyttisestä pinnasta, syntyy sähkövirtaa äänettömästi. On täysin ilmeistä, että auringon ja tuulen sekä luonnon omien lämpötilaerojen hyväksikäyttö tulee nykyistä radikaalisti edullisemmaksi. Tämä vaikuttaa siihen, miten me sähkön tuotamme, kuinka sen varastoimme ja kuinka sen käytämme. Siirrytään hetkeksi sähkön käyttötarpeisiin, ne muuuttuvat muistakin syistä.

6 6 Teollisuus käyttää kaikesta Suomessa kulutetusta sähköstä karkeasti puolet, kauppa ja palvelut neljänneksen ja kotitaloudet sekä maanviljelys toisen neljänneksen. Tämä jako on muuttumassa. Sektoreiden sisällä muutokset tulevat myös olemaan suuria. Metsäteollisuus on suurin sähkön käyttäjä. Paperiteollisuus on poistumassa. Selluteollisuus porskuttaa, mutta pitkässä juoksussa nanosellun, uusien biologisten prosessien, nanohiiliin pohjautuvien erotustekniikoiden ja robotiikan vaikutus luo suurta epävarmuutta sähkön kysyntään. Tuotekehityksen epäonnistuessa metsät käytetään energiaksi. Toisaalta metsiin jää paljon energiaksi kelpaavaa ja robotisaation edistyessä korjuukustannukset voivat vielä laskea radikaalisti. Monet materiaalit ovat hyvin energiaintensiivisiä. Metallit ja betoni pyritään tulevaisuudessa korvaamaan nanohiilillä ja nanosellulla. Tämä onnistunee luvulla. Bioteknologian kehitys tuo monet prosessit huoneenlämmössä toimiviksi. Energiatehokkuuden parantuminen voi näillä sektoreilla olla radikaalia. Osa teollisuudesta tulee reagoimaan energian hintaan. Mikäli uusien innovaatioiden kautta aurinkoenergiasta tulee selkeästi edullisin energiamuoto, muuttuu sähkö eteläisissä maissa Suomea merkittävästi edullisemmaksi. Meillä on talven pimeän ajan vuoksi ylimääräisiä kustannuksia eteläisiin maihin verrattuna. Oletan nyt, ettei energian pitkäaikaiseen varastointiin keksitä jotakin hämmentävän edullista uutta tapaa. Puhun nyt 2030-luvusta, jolloin aurinkoenergian hinta on jo voimakkaasti laskenut ja nyt tehtävistä sinne ulottuvista investoinneista. Fennovoiman kaltaiset hankkeet, joissa puhutaan nousevista sähkön hinnoista ei rohkaise niitä päättäjiä jäämään Suomeen, jotka uskovat tulevaisuuden halpaan aurinkoenergiaan. Energiaintensiivisen teollisuuden sijaan Suomi saattaa kasvavassa määrin houkuttaa ICT-toimijoita ja suuria laskentakeskuksia, joiden suurin tehontarve ajoittuu meillä valoisaan aikaan, tai jos muut syyt painavat energian hintaa enemmän. Sähkönkulutusta kasvattaa ehkä eniten kauppa ja palvelut, joka digitalisoituu ja robotisoituu. Logistiikka ja palvelut hoidetaan yhä useammin sähköllä toimivien robottien, robottiautojen, nelikoptereiden ja muiden itsenäisesti liikkuvien laitteiden avulla. Digitaalitekniikan lisääntyminen, virtuaaliset tilat, laajat näyttöseinät ja muu elektroniikka kasvattavat sähkön kulutusta. Liiketilat toisaalta pienenevät. Kotitalouksien ja maatalouden sähkönkulutus kasvaa varmasti. Kuluttajien lisäksi näistä tulee sähkön tuottajia. Tarkastellaan 2040-luvulla mahdollista tilannetta, jotta näette, kuinka suuri muutos voi olla.

7 7 Japanissa vanha teollisuushalli muutettiin kasvihuoneeksi. Kerrosviljelyn ja ledvalaistuksen avulla hallissa tuotetaan nyt satakertainen määrä salaattia lattiapintaa vastaavaan peltoalaan nähden. Vettä kuluu sadasosa peltoviljelystä ja lannoitepäästöjä ei ole. Tämä siis toimii kaupallisesti jo nyt. Jos ihmisen tarvitsema kalorimäärä tuotettaisiin 100% hyötysuhteella, riittäisi Etelä- Suomessa yhden neliömetrin aurinkopaneeli kasvihuoneen energialähteeksi. Käytännössä tarvitaan 100 neliömetriä olettaen, että aurinkopaneelien ja valaisimien hyötysuhde kasvaa 50% tasolle. Ravintokasvien hyötysuhde on keskimäärin 5% tasolle sopivassa valaistuksessa. Mikäli Helsingissä kaikki rakennetut pinnat peitetään aurinkopaneelein ja kellaritilat muutetaan kasvihuoneiksi, voidaan kaikki helsinkiläisten energia ja ruoka tuottaa Helsingissä. Maaseutu muuttuu puistoksi. Ilmaston lämmetessä, terrorin lisääntyessä ja sääolosuhteiden vaikeutuessa ulkoviljelyyn kohdistuu paineita. Maanviljelys tulee aurinkoenergian halpuessa vähitellen siirtymään kerrosviljelyyn ja keinovaloon. Suomessa viljelyä voidaan harjoittaa halvalla aurinkoenergialla maaliskuusta lokakuuhun. Kellariviljelyssä lämmityskustannuksia ei käytännössä ole. Nämä viljelmät ovat erinomainen huippukuorman tasaaja, koska kasvit eivät juurikaan kärsi valotehon vaihtelusta. Yksi murroksista liittyy sähköverkkoon, toinen vaihtovirtaan Kotitalouksia ja maatiloja tulee pohtia samanaikaisesti sekä sähkön tuottajina että kuluttajina. Huomio kiinnittyy sähköverkon suureen kustannukseen. Kolmasosa sähkön kuluttajahinnasta muodostuu siirtokustannuksesta. Mikäli sähkön tuotanto hajautuu ja sähköverkon käyttö sen vuoksi vähenee, kasvaa yksikkökustannus edelleen. On täysin mahdollista, että 2040-luvulle mentäessä yksittäiset asiakkaat ehkä suurempanakin joukkona olisivat halukkaita irtautumaan sähköverkosta. Mikäli kiinteistön ylimääräinen energia varastoitaisiin maalämmöksi ja metaaniksi voitaisiin metaani tarvittaessa palauttaa polttokennon kautta sähköksi. Tällaisiin ratkaisuihin saattaa ajaa vähitellen myös toimintavarmuus. Tämän "off grid" - ajatuksen kannatus kasvaa maailmalla. Kun tulevaisuudessa pieni polttokenno on tehoyksikköä kohden yhtä edullinen kuin suuri, ja aurinkovoima omalta katolta siirtohintaa edullisempaa, ei suuruuden ekonomia ole selvä asia. Samassa yhteydessä tulee pohdittavaksi kiinteistön sisäverkon käyttöjännite. Aurinkopaneelit, akut, kuten polttokennotkin tuottavat tasavirtaa. Useimmat laitteet toimisivat hyvin tasavirralla. Tässä skenaariossa invertterit ovat tarpeettomia ja Edison saa kunnianpalautuksen.

8 8 Selvitimme Eduskunnan tulevaisuusvaliokunnalle teknologian yhteiskunnallisia vaikutuksia 2020-luvulla. Raportti, Suomen sata uutta mahdollisuutta, asettaa teknologiat tärkeysjärjestykseen niiden potentiaalisten vaikutusten avulla. Listalle pääsy edellytti tieteellistä perustaa ja uskoa siihen, että markkinaleviäminen voi johtaa radikaaleihin seuraamuksiin jo 2020-luvun aikana. Ratkaisut koottiin sataan ryhmään ja arvioitiin 25 kriteerillä. Ratkaisujen ennakoituja hyötyjä tarkasteltiin 20 eri arvonluontiverkostossa, jotka raportissa on analysoitu. Lähes kaikki löytämämme maailmaa mullistavat teknologiat tuottavat tai toimivat sähköllä, tai kyse on materiaaleista, joiden valmistuksessa sähköllä on suuri rooli. Välittömiä merkityksiä energian kulutukseen on metalleja korvaavilla materiaaleilla, ja huoneenlämmössä toimivilla biologisilla prosesseilla, joista jo puhuin. Bakteerit ovat esimerkiksi ihmisen koskematta, ravintoliuoksessa rakentaneet toimivan akun ja aurinkopaneelin. Netissä on Youtube-video Obamasta tähän työhön tutustumassa. Grafeeni ja nanosellu ovat materiaalitekniikan kuumia aiheita. Akateemisen tutkimuksen lisäksi esimerkiksi IBM, Samsung ja Nokia tutkivat nanohiilien eri sovelluksia. Grafeeni on kahdellakymmenellä eri ominaisuudella supermateriaali. Tutkijat kaatoivat grafeenipulloon olutta. Vesi valui ulos, alkoholi jäi sisään. Suolan ja bakteerien suodattaminen vedestä on yksi tutkimuskohteista. Sopivasti reijitetty grafeeni erottelee jopa heliumin eri isotoopit toisistaan. Vähäinen määrä grafeenia tekee kuparista ja nikkelistä teräksenlujaa. Hiilinanoputkista punottu sähköä johtava köysi kantaa oman painonsa maan kiertoradalle. Grafeeni on voimakkaasti piezosähköinen. Kosketusnäyttöjen, haptisten pintojen ja energiakeräinten sovellukset ovat ilmeisiä, kuten grafeeniakut ja suurtehokondensaattorit. Nanosellu on ihmeaine sekin. Selluloosamolekyylien pilkkominen saa aikaan materiaalin, joka lujuudeltaan ja sitkeydeltään vastaa kevlaria. Nanosellu on läpinäkyvää, haluttaessa hyvin huokoista, optisesti ja sähköisesti aktiivista ja syötävää. Sitä tuotetaan jo tonneittain. Suomi on melko hyvin asemoitunut sellun moniosaajana. Haaveissa on kankaiden tekeminen selluloosasta, rakennusten ja huonekalujen valmistus nanosellusta ja monet muut volyymituotteet. Mutta siirrytään liikenteeseen. Energiaa liikenne kuluttaa paljon, sähkön osuus on pieni. Tulevaisuudessa sähköautoja on miljoona kappaletta - ehkä jo 2030-luvulla. Jos kussakin autossa on 50 kilowattitunnin akku, puhutaan 50 Gigawattitunnista. Jos ne ladattaisiin samanaikaisesti yön yli, vaikkapa ennen joululomia, tarvittaisiin kaikkien Suomen nykyisten ja luvattujen ydinvoimalaoiden teho siihen tarkoitukseen. Liikenteen energiakustannus olisi silti murto-osa tuontipolttoaineisiin verrattuna.

9 9 Autojen verollisilla polttoainekustannuksilla rakentaisi yhden Olkiluoto 3:n joka toinen vuosi. Verottomalla hinnalla joka viides vuosi. Tämä skenaario on tietysti mahdoton ilman hyvin älykästä sähköverkkoa ja menettelyitä kuorman tasaamiseen. Miljoonaa autoa enempää emme tarvitse. Autoilu tulisi muuttaa palveluksi. Jos palvelevia robottiautoja olisi miljoona, auton saisi ovelle 5 minuutissa milloin tahansa. Sähköauto olisi ongelmaton. Akun tyhjentyessä saisi heti tilalle toisen auton. Ratinpidosta vapautuisi miljardi tuntia vuodessa. Turhiksi jäisivät kaikki parkkiluolat, autotallit ja pysäköintialueet sekä kaksi miljoonaa autoa. Sata miljardia, valtionvelan verran, vapautuisi parempaan käyttöön, jos autot tarjottaisiin palveluna. Vuosisäästöt autonpitokustannuksista olisivat Suomessa 10 miljardia. Kanadassa rekkoja varten suunnitellaan moottoriteille johtimia. Rekkakilometrin kustannus puolittuisi. Sähköbusseihin suunnitellaan latausjärjestelmää, jossa bussit pikaladataan pysäkeillä. Induktiivista lataamista tien alta renkaisiin on jo testattu. Elon Muskin Hyperloopilla matka Tampereelta Helsinkiin taittuisi kymmenessä minuutissa. Lähes tyhjiössä ilmatyynyn päällä liukuva sukkula kiihtyy ja hidastuu magneeteilla. Jos Tampere, Turku ja Helsinki yhdistettäisiin hyperloopilla, niistä syntyisi yksi suuri metropoli. Turku ja Tampere olisivat Helsingin lähiöitä. Suomen kansantuote kasvaisi kymmenen prosenttia. Puhutaan 20 miljardista vuositasolla - investointi olisi kuusi miljardia, käyttökustannus hyperloopilla on lähes olematon. Tampereen, Turun ja Helsingin yhdistävien teiden nykyinen ajokilometrikustannus verottajan luvuilla laskettuna on noin kaksi miljardia euroa vuodessa. Aikaa käytetään noin viisikymmentä miljoonaa tuntia. Miljardi euroa lisää, jos tunnin arvo on 20 euroa. Tämän sähkölaitteen vuosittainen säästö olisi melko tarkasti sama 3 miljardia kuin kaiken Suomessa käytetyn sähkön tukkuhinta. Muskin estimaatilla takaisinmaksuaika olisi kaksi vuotta. Laskelma on löysä, mutta moottoritiet ja energiainvestoinnit perustellaan kertaluokkaa pienemmin hyödyin. Pysytään vielä liikenteessä - se on yksi suurista energian kuluttajista ja täydellinen siirtymä sähköön on ilmeinen vuoteen 2050 mennessä. Pikkupakettien kuljetus on jo kokeiluissa siirtymässä sähköiseksi. DHL esimerkiksi kuljettaa lääkkeitä nelikoptereilla. Nelikopterit nostelevat vaivatta rakennusharkkoja ja kantavat läikyttämättä täysiä viinilaseja. USA on vapauttamassa ilmatilansa kaupallisille lennokeille ja samaa harkitsee EU. Nämä laitteet samoin kuin robottiautot tarvitsevat latauspisteitä tai akunvaihtopisteitä, joita autonomiset robotit voivat käyttää.

10 10 Aurinkopaneelit ovat yhä kevyempiä, akut tehokkaampia ja parhaillaan kokeillaan koneita, joiden ei siksi tarvitse koskaan laskeutua. Afgaaniviljelijä voisi lähettää pihaltaan lennokin huumelastissa tänne. Se tuskin jäisi kiinni. Bitcoin sallii maksutkin nykyään valtioiden huomaamatta. Kaikkea tavaraa ei tarvitse kuljettaa. Olen tehnyt 3D-tulostimilla varsin monia esineitä kännykänkuorista nokkahuiluihin. Valmistus siirtyy ostokeskuksiin, kerhotiloihin, huoltoliikkeisiin ja jakelukeskuksiin. 3D-tulostus kasvaa 20 vuoden sisällä autoteollisuuden kokoon. Uusi hajautettu tuotanto perustuu kokonaan sähköön. Nyt tulostetaan jo kenkiä, muotivaatteita, kuulokojeita, silmälasinkehyksiä, varjostimia, robottien, kilpa-autojen, lentokoneiden ja rakettien osia, rakennusten sisäverhoilua ja betoniseiniä, kipsikoristeita, keramiikkaa ja kultakoruja. Toimiva pieni maksa ja perna on jo nekin tulostettu sekä paljon titaanisia proteeseja. Käsittelen tämän nyt siksi, koska tämä vaikuttaa logistiikkaan ja liikkumiseen, mutta lähivalmistus purkautuvine tehtaineen vaikuttaa myös energian tarpeeseen. Edison olisi ymmärtänyt nämä sähkön uudet käyttötarpeet. Hän oli ensisijaisesti teollisuusmies ja energia-alan yrittäjä. Keksijä hän oli, koska sähkö ei käynyt kaupaksi, ellei hän keksinyt ihmisille syitä sähkön käyttöön. Sähkön piti tuottaa lisäarvoa ja monet erilaiset sähkölaitteet tarjosivat motiivin sähköverkkoon kytkeytymiseen. Sähkö voi edelleen parantaa elämäämme hyvin monella uudella tavalla. Siksi olen puhunut näistä uusista sähkön sovelluksistakin. Edisonin tavoin meidän tulee tutustua uuteen teknologiaan ja kaivaa esiin sen mahdolliset hyödyt. Monet nykyiset päättäjät muistuttavat hänen aikalaistaan Istuvaa Härkää. Historiallisen Little Big Hornin taisteluvoiton jälkeen suuri intiaanisoturi taantui ja päätyi Buffalo Billin sirkukseen 50 dollarin päiväpalkalla. Hän ei osannut johtaa joukkojaan uudistuksiin. Menneeseen loistoon ei voi jäädä makaamaan. Pitkäkestoinen sijoitus tuttuun ja turvalliseen on istuvien härkien tyyli. Muuttuvassa markkinassa nopeat pienet hypyt tulevaisuuteen ovat pienempi riski kuin se niinsanottu varovainen sijoitus, jolla on suuri jäännösarvo vielä 20 vuoden päästä. Edetkää ajatuksissa suurin, mutta investoinneissa mahdollisimman nopein lyhyin askelin. Jo 20 vuoden päästä maailma on hyvin oudon näköinen. Muistakaa myös, että toimialarajat eivät ole pysyviä. Google, IBM ja Ikea ovat nyt energia-alan yhtiöitä. Median, tietotekniikan ja tietoliikenteen konvergenssissa syntyi paljon raatoja, suurimmat kituvat vielä. Nyt on kehkeytymässä vastaava konvergenssiaalto, jossa yhtenä pyörteenä on energia-ala. Toivottavasti nautitte mielenkiintoisista ajoista. Kiitos!

11 11 IBM:n HCPVT-järjestelmä Sula-ilma -akut Perovskiittipohjaiset aurinkovetykennot Lämpösähköisten elementtien nykykehityksestä Valtamerten alaiset pumppuvoimavarastot EOS Aurora -akku Google Makani -leijavoimala Biopolttoaineiden energiatiheysarvoja Suomen sata uutta mahdollisuutta Japanilainen kerrosviljelmä Off Grid -liike Aurinkoenergian hintakehitys