SÄHKÖENERGIAN KUSTANNUSRAKENNE: VERTAILUNA VESIVOIMA, HIILIVOIMA JA YDINVOIMA Seminaarityö

Transkriptio

1 SÄHKÖENERGIAN KUSTANNUSRAKENNE: VERTAILUNA VESIVOIMA, HIILIVOIMA JA YDINVOIMA Seminaarityö Lähdeaho, Marika Meskanen, Jukka Yrjänäinen, Heli

2 II SISÄLLYS 1. JOHDANTO KUSTANNUSLAJIT JA KÄYTTÖASTE TUOTANTOMUODOT Ydinvoima Hiilivoima Vesivoima KUSTANNUSRAKENTEET Ydinvoima Hiilivoima Vesivoima KUSTANNUSVERTAILU Alkuinvestoinnit Käyttökustannukset TULEVAISUUDENNÄKYMÄT JOHTOPÄÄTÖKSET LÄHTEET... 14

3 1 1. JOHDANTO Työmme tarkoituksena on kertoa eri sähköenergian tuotantomuotojen kustannusrakenteista. Emme kuitenkaan ota kantaa läheskään kaikkiin tuotantomuotoihin vaan keskitymme ainoastaan ydinvoimaan, hiilivoimaan sekä vesivoimaan. Tavoitteenamme on selvittää hieman yleistä näistä tuotantotavoista, ja sitten keskittyä syvällisemmin niihin liittyviin kustannuksiin ja ennen kaikkea vertailla näitä kustannusrakenteita toisiinsa. Pyrimme selvittämään, mitkä ovat suurimpia kustannuksia näihin tuotantomuotoihin liittyen, ja mikä on pitkällä tähtäimellä kannattava investointi sähköenergian tuotannossa kaikki tekijät huomioon ottaen. Aluksi teemme lyhyen selvityksen eri kustannuslajeista, jonka jälkeen esittelemme käsittelemämme sähköenergian tuotantomuodot. Tämän jälkeen kerromme tarkemmin tuotantomuotojen kustannusrakenteista. Kustannusrakenteista kerrottaessa pohdimme investointija käyttökustannusten lisäksi, kuinka esimerkiksi polttoaineiden saatavuus, maailman tilanne, politiikka sekä ympäristötekijät vaikuttavat eri tuotantomuotojen kustannuksiin. Mietimme myös muun muassa, kuinka suuri on alkuinvestointi verrattuna käytön kustannuksiin kussakin tuotantomuodossa, ja mikä vaikutus kullakin tuotantomuodolla on sähkön hintaan. Selvitettyämme erikseen eri tuotantomuotojen kustannusrakenteet vertailemme niitä keskenään. Lopuksi selvitämme, millaisia tulevaisuuden näkymiä tutkimillamme tuotantomuodoilla on lähinnä kustannusten näkökulmasta. Tässä osiossa mietimme muun muassa, miten kustannuksiin vaikuttaa tulevaisuudessa entisestään kiristyvä ympäristöpolitiikka, yleinen suhtautuminen näihin eri tuotantomuotoihin ja investointihalukkuus. Pohdittuamme käsittelemiemme tuotantomuotojen tulevaisuudennäkymiä selvitämme, mihin johtopäätöksiin olemme työssämme päätyneet.

4 2 2. KUSTANNUSLAJIT JA KÄYTTÖASTE Aivan kuten minkä tahansa tuotantolaitoksen kustannukset myös energiantuotantolaitoksen kustannukset jakaantuvat luonteeltaan muuttuviin ja kiinteisiin kustannuksiin. Yleisesti ottaen kiinteät kustannukset ovat toiminta-asteesta riippumattomia kustannuksia ja energiantuotantolaitosten tapauksessa ne tarkoittavat lähinnä pääomakustannuksia sekä kiinteitä käyttökuluja. Taloudellisesti kannattavinta on pyrkiä hyödyntämään tuotantolaitoksen kapasiteettia mahdollisimman tehokkaasti, jotta tuotteiden kiinteät yksikkökustannukset saataisiin pidettyä mahdollisimman alhaisina. Kiinteät kustannukset voidaan edelleen jakaa kiinteisiin seisontakustannuksiin ja kiinteisiin valmiuskustannuksiin. Kiinteitä seisontakustannuksia syntyy vaikka energiantuotantolaitos ei olisi lainkaan käytössä eli niihin kuuluvat muun muassa vuokrat ja korot. Kiinteitä valmiuskustannuksia taas syntyy kun tuotantolaitosta käytetään ja siihen sisältyvät muun muassa lämmityskustannukset. [1; 2] Muuttuvat kustannukset ovat sen sijaan selvästi toiminta-asteen mukaan muuttuvia kustannuksia. Muuttuvia kustannuksia ovat muun muassa valmistuksen työntekijöiden palkat, raaka-aineet sekä puolivalmisteet. [2] Eri tuotantomuotojen kustannusrakenteisiin kuuluvat juuri kiinteiden kustannusten ja muuttuvien kustannusten osuus, ja siten tuotannon kapasiteetin mahdollisimman tehokkaaseen hyödyntämiseen liittyvät seikat sähköenergian tuotannon kannattavuuden osalta. Kiinteiden ja muuttuvien kustannusten osuudet vaikuttavat pitkälti myös tuotantolaitoksen käyttöiän odotusarvoon ja kullakin eri tavalla tuotetun sähköenergian hintarakenteeseen. Energiantuotantolaitosten käyttöasteella tarkoitetaan toteutuneen tuotannon suhdetta kapasiteetin tarjoamaan suurimpaan mahdolliseen tehoon. Käyttöaste on merkittävässä roolissa myös tuotetun sähköenergian kustannusrakenteen ja siten myös sen hinnan kannalta. Yleisesti ottaen jos energiantuotantolaitoksen kiinteät kulut ovat suuria, tulisi sen vuotuisen käyttöajankin olla mahdollisimman pitkä, jotta energian tuotanto olisi kannattavaa. Huipunkäyttöaika kuvaa myös käyttöastetta ja se saadaan jakamalla vuosituotanto laitoksen teholla. [1] Kuva 1.1. Kiinteiden ja muuttuvien kustannusten riippuvuus toiminta-asteesta

5 3 3. TUOTANTOMUODOT 3.1 Ydinvoima Ydinvoimalaitoksen sähköntuotantoprosessissa polttoaineena käytetään uraania. Uraanin atomiytimen haljetessa ydinreaktori tuottaa lämpöä, jonka avulla vesi kiehutetaan höyryksi. Tämä höyry ohjataan jälleen turbiiniin, jossa generaattori kehittää sähköä. [3] [3] Kuva1.2 Kuvassa uraaniytimen halkeaminen neutronien vaikutuksesta eli fissioreaktio Uraaniytimiä pommitetaan neutroneilla, jolloin ytimet hajoavat. Massaero muuttuu halkeamistuotteiden liike-energiaksi, joka muuttuu edelleen lämmöksi. Ydinreaktorissa on kymmeniätuhansia polttoainesauvoja, joissa uraaninapit sijaitsevat. Nämä sauvat ovat jäähdytysaineella täytetyssä paineastiassa, jossa jäähdyte kuljettaa lämmön reaktorista turbiinille. Reaktorin tehoa saadaan ohjattua neutronien määrää säätelemällä, joka tapahtuu säätösauvojen avulla. Reaktorissa käytetään myös hidastinaineita neutronien liikkeen hidastamiseksi, jotta ne saavat uraaniytimet paremmin halkeamaan. [3] Kevytvesireaktori on yleisin reaktorityyppi. Painevesireaktorit ja kiehutusvesireaktorit ovat tällaisia kevytvesireaktoreita ja niissä käytetään sekä hidastinaineena että jäähdytysaineena vettä. [3] Ydinvoiman yhtenä suurimmista eduista voidaan pitää sen ympäristöystävällisyyttä, sillä se ei tuota ilmakehää kuormittavia päästöjä. Tosin ydinjäte ja sen loppusijoitus ovat ongelmallisia kysymyksiä ja jakavat mielipiteitä ydinenergian todellisista ympäristöriskeistä tulevaisuutta ajatellen. Ydinenergian avulla pystytään kuitenkin takaamaan tasainen ja riittävä sähkön saanti, joka on ensiarvoisen tärkeää myös sen taloudellisuuden kannalta. Ydinvoimalaitosten rakentamiseen ja ydinvoiman hyödyntämiseen liittyy kuitenkin ydinjätteen

6 4 loppusijoituksen lisäksi myös muitakin riskejä, kuten voimalaitosten turvallisuus, säteilyvaara ja uraanin riittävyys. [3] 3.2 Hiilivoima Hiilivoima on yksi vanhimmista energiantuotantomuodoista. Hiiltä käytettiin aluksi höyrylaivoissa, minkä jälkeen sitä alettiin käyttää myös teollisuuden energiantuotannossa. Nykyään hiilivoima on yksi tärkeimmistä energiantuotantomuodoista sekä maailman käytetyin sähköntuotannon polttoaine. [12;13] Kuva 3.2. Maailman primäärienergianlähteet 2003 [13] Hiili on maailman primäärienergianlähteenä öljyn jälkeen toiseksi suurin, kuten kuvasta 3.2. nähdään. Fossiilisten polttoaineiden osuus koko maailman energiantuotannosta on 90 %, josta hiilen osuus on tästä 27 %. Kivihiilen osuus Suomen primäärienergiasta on 10 % sekä sähköntuotannosta 17 %. Hiilivoiman tärkeys korostuu erityisesti kuivina ja kylminä vuosina, jolloin vesivoimalla tuotetun energian määrä on vähäinen. [12] Kivihiiltä poltetaan höyrykattiloissa, joissa poltossa syntyvällä energialla tuotetaan höyryä. Tämä höyry puolestaan tuottaa sähköä turbiinin läpi kulkiessaan. Suomessa on käytössä lauhdevoimalaitoksia sekä yhdistettyjä lämmön- sekä sähköntuotantolaitoksia (CHP). Lauhdevoimaloissa tuotetaan pelkästään sähköä, ja hyötysuhde laitoksilla on parhaimmillaan 42 44%. Yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotantolaitoksissa Suomi on johtavia maita maailmassa. Näiden laitosten kokonaishyötysuhteet nousevat jopa %:iin. [11;12] Hiilivoima on hyvä energiantuotantomuoto polttoaineen hinnan vakauden ja edullisuuden vuoksi. Kuitenkin siitä aiheutuvat korkeat hiilidioksidipäästöt ovat suuri ongelma, minkä vuoksi hiilivoimaa pyritään vähentämään. Hiilivoimaloita käytetään pääasiassa tal-

7 5 visin, jolloin muilla energiamuodoilla ei pystytä tuottamaan riittävästi energiaa. [11; 12; 14] 3.3. Vesivoima Vesivoimalaitoksissa sähköenergiaa tuotetaan käyttämällä vesitasojen korkeuseroja. Veden virratessa alas se kulkee turbiinin kautta. Turbiini pyörittää generaattoria, jonka avulla veden energia muunnetaan sähköenergiaksi. Suomessa vesivoima on käytetyin uusiutuvan energian tuotantomuoto, jonka etuina ovat saasteettomuuden lisäksi muun muassa pienet käyttökustannukset, käyttövarmuus sekä säädettävyys. Vesivoimaa hyödynnetäänkin tasoittamaan sähkön käytön määrällisiä eroja: käytön ollessa suuri vesivoimaa on helppo ottaa lisää nopeasti käyttöön, kun taas kysynnän pienentyessä on vesivoimaa yhtä helppoa ja nopeaa ottaa pois tuotannosta. [18; 19] Suomessa vesivoimalla tuotetaan noin % ja koko maailmassa noin 7 % sähköstä. Käytetyn vesivoiman määrä on riippuvainen veden määrästä; keskimääräistä kuivempina aikoina tuotanto on vähäisempää, mutta sateisina vuosina tuotantoa voidaan lisätä. Yksi vesivoiman hyötypuolista on myös varastoitavuus, sillä sadeaikoina vettä voidaan varastoida varastoaltaisiin käyttöhuippuja varten. [18; 19] Suomessa ensimmäinen turbiini vesivoiman tuotannossa tuli Tampereelle Finlaysonin tehtaalle vuonna Ensimmäinen vesilaitos puolestaan perustettiin Helsinkiin vuonna 1876, jonka jälkeen vesivoiman käyttö yleistyi koko maahan. Suomessa vesivoiman käyttö oli huipussaan ja luvuilla, jolloin sillä katettiin jopa 90% sähköenergian tuotannosta. Nyt lukema on siis 10 20%, jota tuottamassa on yli 200 vesivoimalaa parhaimmillaan yli 3000 megawatin yhteisteholla. Tulevaisuudessa vesivoimaa haluttaisiin lisätä sen saasteettomuuden vuoksi, mutta paikkoja lisärakentamiseen ei juuri enää ole. [18; 20; 21] 4. KUSTANNUSRAKENTEET 4.1 Ydinvoima 1960-luvun puoliväliin saakka uraania hankittiin lähes pelkästään ydinaseohjelmien tarpeisiin, mutta myöhemmin uraanin kysyntä alkoi nopeasti lisääntyä ja sen myötä luonnonuraanin hinta nousi moninkertaiseksi. Vuoden 1973 Lähi-idän sodan jälkeinen öljykriisi nosti kysyntää ja samalla hintaa entisestään. Uraanin hinnan käänsi kuitenkin 1970-luvun lopulla laskuun huoli ydinvoiman turvallisuudesta ja arvio sähkön tarpeen laskusta. Kiin-

8 nostus uraanin etsintään laski markkinatilanteen heikentyessä ja siten myös uraanikaivoksia suljettiin. Tällä hetkellä uraanimarkkinat ovat kuitenkin tasapainottumassa, mutta siitä huolimatta uraanin hinta luultavasti vaihtelee myös tulevaisuudessa. Kautta aikojen energian hinta ja käytettävät energialähteet ovat vaihdelleet markkinatilanteen ja maailman poliittisen ilmapiirin mukaan. Tällä hetkellä käydään edelleen keskustelua eri energialähteiden kannattavuudesta niin taloudellisesta kuin ekologisestakin näkökulmasta. Ydinvoiman suosio on kasvanut lähinnä sen ympäristövaikutusten ja hinnan vuoksi verrattuna muihin tällä hetkellä käytössä oleviin energialähteisiin. [1] Ydinpolttoaineen, uraanin, hinnan lisäksi ydinvoiman kustannuksiin vaikuttavat monet muutkin tekijät. Ydinvoiman tuotantoon liittyvät pääomakustannukset ovat suurin osa tuotantolaitosten kiinteistä kustannuksista. Nämä pääomakustannukset koostuvat koroista ja poistoista. Pääomakustannusten osuus ydinvoimalla tuotetun sähköenergian kustannusrakenteesta on siis suuri, sillä ydinvoiman käyttöä edeltävät investointikustannukset ovat mittavia. Näihin investointikustannuksiin sisältyy voimalaitoksen rakentamiskustannukset ja niiden lisäksi tuotetun energian siirrossa tarvittavien järjestelmien hankinta- ja rakennuskustannukset. Muita kiinteitä kustannuksia ydinvoimalan tapauksessa ovat muun muassa käyttökulut, suunnitellut vuosihuollot, käyttöhenkilökunnan palkat ja vakuutukset. Nämä kiinteät kustannukset eivät siis riipu ydinvoimalan energian tuotantomäärästä, vaan kertyvät kapasiteetin käyttöasteesta riippumatta. On kuitenkin huomioitava, että kustannukset saattavat olla lyhyellä ajalla kiinteitä ja pidemmällä aikavälillä muuttuvia. Jos ydinvoimalan toiminta jostain syystä keskeytyy pitkäksi ajaksi, saattaa osa edellä mainituista kiinteistä kustannuksista karsiutua pois kokonaan ja jäljelle jää vain kiinteät seisontakustannukset. [1] Ydinvoimalan muuttuvat kustannukset ovat sen kiinteisiin kustannuksiin ja erityisesti käyttöä edeltäviin investointikustannuksiin verrattuna kohtuullisen pieniä. Nämä muuttuvat kustannukset sisältävät muun muassa kunnossapidon kulut, jotka aiheutuvat energian tuotannosta ja toiminta-asteesta. Ydinvoimalan muuttuviin kustannuksiin vaikuttaa erityisesti uraanin hinta maailman markkinoilla sekä muu hintakehitys tällä kyseisellä toimialalla.[1] Ydinvoiman taloudellisuuteen vaikuttaa lähinnä sen toiminnan riippumattomuus ulkoisista tekijöistä, korkea käyttöaste ja kyky tuottaa huomattavia määriä energiaa pienellä uraanimäärällä. Ydinpolttoaineen energiatiheys on suuri, sillä kevytvesireaktorissa polttoaineesta, jonka U235-pitoisuus on 3,5 %, saadaan lämpöenergiaa noin kwd/kg, joka on moninkertainen määrä moniin muihin polttoaineisiin verrattuna. Juuri suuren energiatiheyden ansiosta ydinvoima on kilpailukykyinen energiamarkkinoilla, vaikka uraanin hinta vaihteleekin maailman markkinatilanteen mukaan, eikä uraanin riittävyydestä voida antaa tarkkaa arviota. Pieni polttoainemäärä tarkoittaa myös pienempiä kuljetuskustannuksia ja jätteiden pientä tilavuusmäärää, mutta silti ydinjätteen loppusijoitus vaatii tulevaisuudessa jopa miljardeja euroja. Nämä ydinjätteen loppusijoituksesta aiheutuvat kustannukset on kuitenkin jo huomioitu ydinsähkön hinnassa. [1; 5] 6

9 7 Suomen kauppa- ja teollisuusministeriön mukaan ydinvoiman tuotantokustannukset ovat vakaat ja hyvin ennustettavissa ydinvoiman kustannusrakenteen ja ydinpolttoaineen maltillisen hintakehityksen vuoksi. Jos siis uraanin hinnan kehitys pysyy vakaana, säilyvät ydinvoiman varsinaiset käyttökustannukset pieninä ja siten ydinvoima on muuttuvien kustannuksien osalta yksi edullisimmista tuotantomuodoista myös tulevaisuudessa. [1; 4] TVO:n talousosaston mukaan vuonna 2005 TVO:n tuotantokustannuksista polttoainekustannusten osuus oli noin 40 miljoonaa euroa ja se koostuu raakauraanin hinnasta, rikastuskustannuksista ja uraanipolttoaineen valmistuskustannuksista. Samana vuonna käyttökustannukset, jotka sisältävät sekä muuttuvia että kiinteitä kustannuksia, olivat noin 92 miljoonan euron tietämillä, ja pääomakustannukset noin 30 miljoonaa euroa. Pääomakustannukset sisältävät rahoituskustannukset, lainojen lyhennykset ja korot. Sähkön siirtokustannukset TVO:lla olivat 4 miljoonaa euroa vuonna Nämä luvut sisältävät TVO:n omistaman kahden Olkiluodon ydinvoimalaitoksen kustannuksia. Vuotuisiin pääomakustannuksiin verrattuna käyttökustannukset ovat vain noin kolme kertaa suuremmat. Tämä kertoo ydinvoiman suurista alkuinvestoinneista, jotka on rahoitettu osakepääomaa korottamalla, osakaslainalla ja kansainvälisiltä rahoitusmarkkinoilta saadulla rahoituksella. [6; 8] 4.2 Hiilivoima Hiilivoiman kustannusrakenne muodostuu pääosin investointikustannuksista, huolto- ja käynnissäpitokustannuksista sekä polttoainekustannuksista. Investointikustannukset ovat hiilivoimaloissa kohtuullisia eli noin 1000 /kw, joka vastaa vain puolta ydinvoimalan investointikustannuksista. Nämä kustannukset ovat yleensä suuria ja ne rahoitetaan vieraalla pääomalla. Esimerkiksi 30 vuoden käyttöajalla ja 5 %:n laskentakorkokannalla tehon kustannuksiksi tulee noin 65 /kw. [11] Käynnissäpito- ja huoltokustannukset ovat hiilivoimassa noin 15 /kw. Näihin kuluihin kuuluvat muun muassa henkilöstön palkat, korjaukset sekä vuosittaiset huollot ja investoinnit. Yhteenlasketut kiinteät kulut ovat näin ollen 80 /kw, ja esimerkiksi 6000 tunnin käyttöasteella se vastaisi energianhintaa 13 /MWh. Käyttöaste ei hiilivoimalla yleensä ole noin suuri, koska hiilivoimaa pyritään käyttämään Suomessa vain kun muut energiantuotantotavat eivät riitä. Tämä nostaa kiinteiden kustannuksien osuutta energian hinnassa. [11] Polttoainekustannukset määräytyvät laitoksen tyypin mukaan. Hiilen markkinahinta on tällä hetkellä noin 7 8 /MWh, ja polttoaineen kokonaiskustannukset ovat näin ollen /MWh. Tällöin muuttuvien kustannuksien kokonaishinnaksi tulee noin /MWh. CHP-laitoksien prosessissa syntyvä lämpö hyödynnetään ja hyötysuhteet ovat näin jopa kaksinkertaisia lauhdevoimaloihin verrattuna. [11; 12] Vertaillessa edellisiä kustannuksia voidaan päätellä, että noin puolet hiilivoimalla tuotetun energian hinnasta on muuttuvia kustannuksia, joista pääosa polttoainekustannuksia. Muuttuvat kustannukset ovat lineaarisia käyttöasteeseen toisin kuin kiinteät kustannukset,

10 8 jotka eivät juuri muutu, pois lukien tehtaan pitkäaikainen seisokki. Huomioitavaa on hiilivoimaloiden pieni käyttöaste Suomessa, joka nostaa kiinteiden kustannuksien osuutta energian hinnassa. [11] Muuttuvissa kustannuksissa ei ole huomioitu hiilidioksidipäästöistä aiheutuvaa päästöoikeuksien ostamista, mikä lisää muuttuvia kustannuksia 20 /tonni. Päästöoikeudet mukaan lukien lauhdevoimaloiden muuttuvat kustannukset ovat noin /MWh. Päästöoikeudet rajoittavat hiilen käyttöä Suomessa ja siksi esimerkiksi lauhdevoimaloita käytetään vain hyvin vähän. Viimeisenä käynnistyvät hiililauhdevoimalat määräävät sen hetkisen sähkön hinnan, joka nousee edellisiä tuotantomuotoja suuremmiksi. [11; 12] Päästökauppojen vaikutus CHP-laitoksiin ei ole niin suuri niiden hyvän hyötysuhteen ansiosta. CHP-laitosten käyttö on kannattavaa päästökaupoista huolimatta. CHP-laitoksen voi rakentaa vain, jos kaupungissa on vastaava määrä lämpökuormaa, johon lämpöenergia voidaan hyödyntää. [11] 4.3 Vesivoima Vesivoiman suurin taloudellinen hyöty on hyvin pieni käyttökustannusten määrä. Pieniin käyttökuluihin on vaikuttamassa monta tekijää, joista yksi on vähäinen tarve työvoimalle. Huoltotöihin tarvitaan toisinaan henkilöstöä, mutta koska vesivoimalat ovat nykyisin yleensä kauko-ohjattavia, ei käyttöhenkilökuntaa juurikaan tarvita. Myöskään polttoainetta ei kulu vesivoiman tuotannossa, joka on hyvin suuri etu verrattaessa muihin energian tuotantotapoihin. Muuttuvia kustannuksia vesivoimalasta ei siis juurikaan aiheudu, mutta halpojen käyttökustannuksen toisena puolena ovat voimaloiden suuret investointikustannukset. Vesivoiman kustannukset koostuvatkin lähes pelkästään kiinteistä kustannuksista, joita ovat voimalan, padon ja altaiden rakennus- ja hankintakustannukset. [19; 20; 22] Monia laskelmia onkin tehty siitä, millä investointikustannuksilla vesivoimaa on järkevä rakentaa. Olennaisinta kannattavuudelle ovat investointikustannukset verrattuna vuosituotantoon. Sähkön hinnan ollessa 30 /MWh on vesivoiman rakennus kannattavaa investointien ollessa alle 400 /MWh vuodessa. Vuorokausisäätöön käytettäessä vesivoiman hinta saattaa nousta arvoon /MWh, jolloin kannattava sijoitus vesivoimaan on /MWh vuodessa. Mikäli sähköä saadaan 5000 tunnin huipunkäyttöajalla, on vesivoimala kannattava enintään /kw:n investointikustannuksilla. [21] Vesivoima vaikuttaa sähkön hintaan, sillä tuotantoon saatavan veden määrä vaihtelee. Kuivina aikoina vedellä saadaan tuotettua vähemmän energiaa, jolloin joudutaan turvautumaan kalliimpiin hiilivoimaloihin. Tällöin sähköenergian hinta kasvaa. Sateisina vuosina vettä on puolestaan tarjolla runsaasti, jolloin sähkön hinta laskee.[19] Kaikki vesivoimasta aiheutuvat energian hinnanmuutokset eivät kuitenkaan näy energiakuluttajan laskussa. Pohjoismaisilla markkinoilla paikalliset sähköyhtiöt eivät välttämättä nosta heti myymänsä energian hintaa, vaikka tukkuhinta olisikin kohonnut. Tällöin voi

11 9 olla tilanne, ettei kuluttaja maksa sähköstään edes sähköyhtiön maksamaa tukkuhintaa. Kuitenkin vastaavasti kuluttajan maksama sähkön hinta ei laske tukkuhinnan laskiessa, jolloin lopputilanne on kuluttajalle suunnilleen sama kuin kuluttajahintojen seuraillessa tukkuhintoja. [19] 5. KUSTANNUSVERTAILU 5.1 Alkuinvestoinnit Ydinvoiman, hiilivoiman ja vesivoiman kustannusrakenteita vertailtaessa on kiinnitettävä huomiota erityisesti alkuinvestointien suuruuteen, sillä se on yleensä määräävä tekijä myös energiatuotantolaitoksen käyttöasteen ja eliniän odotusarvoa suunniteltaessa ja alkuinvestoinnin aiheuttamia kiinteitä kustannuksia jaettaessa poistoiksi eri vuosille. Alkuinvestoinnin ja käyttökustannusten suhde vaikuttaa myös kuluttajan maksamaan sähkön hintarakenteeseen. Perusperiaatteena tietenkin on, että alkuinvestoinnin ollessa suuri, tulisi käyttöasteen koko tuotannon ajan olla mahdollisimman korkealla, jotta energian tuotanto olisi kannattavaa. Jos taas alkuinvestointi on pieni ja käytön kustannukset suuret, tulisi energiamuodolla tuotetun sähköenergian olla kulutushuippuja tasaavaa ja käytössä siten vain tarvittaessa, sillä alkuinvestointi ei painosta korkeaan käyttöasteeseen. Poikkeuksena näistä on kuitenkin vesivoima, jota säädellään ainakin Suomessa tilanteen mukaan kulutushuippuja tasaamaan alkuinvestoinnin suuruudesta huolimatta. Kustannusten ohella on kuitenkin huomioitava aina myös muut tekijät, jotka vaikuttavat kunkin energiatuotantolaitoksen käyttöasteeseen kuten säädettävyys ja varastointimahdollisuudet. Vesivoiman osalta käyttökustannukset ovatkin pieniä ja kustannuksia syntyy lähinnä alkuinvestoinneista eli padon ja altaiden hankinta- ja rakennuskustannuksista. Alkuinvestointikustannukset eivät kuitenkaan yllä läheskään ydinvoiman pääomakustannusten tasolle, ja vesivoimaa käytetäänkin tasoittamaan sähkön käytön määrällisiä eroja. Alkuinvestoinnit eivät suuressa määrin painosta niin korkeaan käyttöasteeseen kuin ydinvoiman tapauksessa. Oikeastaan käyttöastetta ei voikaan pyrkiä mielivaltaisesti nostamaan, sillä vaikka vesivoimalla on pienet muuttuvat kustannukset, on sen avulla tuotetun sähköenergian kokonaismäärä rajoitettu. [1; 18; 19] Hiilivoiman investointikustannukset ovat noin puolet ydinvoiman investointikustannuksista, noin 1000 /kw. Hiilivoimankin tapauksessa on alkuinvestointi kuitenkin niin suuri, että se tulee rahoittaa vieraalla pääomalla, jolle on maksettava luonnollisesti korkoja ja poistot jaettava useammalle vuodelle. Kohtuullisen suuresta alkuinvestoinnista huolimatta hiilivoimaloiden käyttöaste ei ole Suomessa korkea, mikä aiheuttaa alkuinvestoinnistakin

12 10 johtuvien kiinteiden kustannusten suuren osuuden hiilivoimalla tuotetun sähköenergian hinnassa. [11] Alkupääoman ja rahoituksen kannalta niin vesivoimalat, hiilivoimalat kuin ydinvoimalatkin ovat siis kaikki kohtuullisen mittavia rakennushankkeita. Alkuinvestoinnin ollessa näin suuri tulee ennen energiantuotantolaitoksen rakentamishanketta kustannusarvio tehdä polttoaineen saatavuus, hintakehitys ja laitoksen käyttöaika huomioiden. Ne on pyrittävä ennustamaan mahdollisimman tarkasti, sillä alkuinvestoinnin aiheuttamat suuret pääomakustannukset jaetaan usealle vuodelle ja sen vuoksi tuotannon tulisi olla kannattavaa myös tulevaisuudessa. Tähän liittyen myös riskit ja niiden todennäköisyys tulee arvioida ja suhteuttaa ne pääomakustannuksiin. 5.2 Käyttökustannukset Energiatuotantolaitosten käyttökustannuksiin kuuluvat polttoainekustannukset koostuvat lähinnä polttoaineen hinnasta sekä polttoaineen kulutuksen määrästä. Polttoainekustannukset ovat muuttuvia kuluja, joten ne seuraavat lineaarisesti voimaloiden käyttöastetta. Polttoaineen energiasisältö vaikuttaa polttoaineen kulutustarpeeseen. Polttoaineen saatavuus taas vaikuttaa lähinnä polttoaineen hintaan.[2; 12] Vesivoimalla ei ole juurikaan polttoainekustannuksia, sillä vesivoiman polttoaine, vesi, ei aiheuta kustannuksia. Vesivoiman ongelmana ei olekaan vedestä johtuvat kulut vaan sen saatavuus. Vesivoiman käyttöaste riippuu nimittäin lähes täysin siitä, kuinka paljon vettä on saatavilla energiantuotantoon. [18; 19] Hiilivoiman polttoainekustannukset ovat iso osa koko voimalaitoksen kokonaiskustannuksista. Polttoaineen hinta on pysynyt vakaana, mutta verrattuna ydinvoimaan hiilen energiasisältö on huomattavan paljon pienempi. Tästä syystä hiiltä joudutaan polttomaan suuria määriä, jotta sillä saadaan tuotettua riittävä määrä energiaa. Hiilen hinta ei ole erityisen korkea ja sen hyvän saatavuuden ansiosta hiilen hinta pysyy vakaana tulevaisuudessakin. Polttoainekustannuksiin lisätään päästökaupoista aiheutuvat kustannukset, jotka nousevat tulevaisuudessa entisestään. Tällä on suuri merkitys polttoaineen hintaan. Hiilivoiman polttoainekustannukset ovat suurin osa kokonaiskustannuksista.[12] Ydinvoiman käyttämällä polttoaineella, uraanilla, on erittäin suuri energiatiheys ja siksi polttoainetta kuluu huomattavasti vähemmän verrattuna hiilivoimaan. Suuren energiasisällön ansiosta myös polttoaineen hinta on korkeahko. Uraanin saatavuus on vain noin kolmannes hiileen verrattuna. Ydinvoiman jatkuva lisärakentaminen ja lähteiden vähäisyys aiheuttavat uraanille hinnan nostopaineita tulevaisuudessa. Polttoaineen hinnannousulla ei ole yhtä suurta vaikutusta kuin hiilivoimalla, koska ydinvoiman kokonaiskustannuksista polttoainekustannusten osuus on alle puolet.[1]

13 11 Polttoainekustannusten lisäksi muita merkittäviä käyttökustannuksia ovat huolto- ja käynnissäpitokustannukset. Nämä kustannukset koostuvat lähinnä henkilöstön palkoista, korjauksista sekä vuosihuolloista ja -investoinneista. Myös näitä kuluja vesivoimassa kertyy ydin- ja hiilivoimaa vähemmän, sillä esimerkiksi henkilöstökustannukset ovat vesivoimassa hyvin pieniä kauko-ohjattavuuden ansiosta. Ydin- ja hiilivoimassa huolto- ja käynnissäpitokustannukset ovat merkittäviä, mutta muihin kustannuksiin verrattaessa kuitenkin pienehköjä. Esimerkiksi hiilivoimassa huolto- ja käynnissäpitokustannukset ovat yhteensä noin 15 /kw investointikustannusten ollessa noin 1000 /kw. [11; 19] 6. TULEVAISUUDENNÄKYMÄT Tällä hetkellä energiapolitiikka on vahvasti esillä keskusteluissa ympäri maailmaa. Muutaman kymmenen vuoden päähän ulottuvia skenaarioita ilmastonmuutoksesta ja energiamuotojen valinnan osalta esitetään jatkuvasti. Pyritään siirtymään ympäristön kannalta puhtaampiin energiamuotoihin, mutta samalla on huomioita myös asiat kustannusten ja rahoituksen kannalta. Hiilivoiman, vesivoiman ja ydinvoiman osalta tämä liittyy lähinnä uusien tuotantolaitosten rakentamiseen, uudistamiseen, lakkauttamiseen ja näiden investointikustannuksiin sekä kannattavuuteen. Ydinvoima jakaa mielipiteitä maailman laajuisesti ja valtioiden päätökset ydinvoiman käytöstä poikkeavat usein suuresti toisistaan. TVO:n 1/06 verkkolehden mukaan muun muassa Iso-Britannia aikoo lähitulevaisuudessa lakkauttaa ydinvoimaloitaan, kun taas esimerkiksi Ruotsi aikoo investoida huomattavia summia ydinvoimalaitoksiin. Mielipiteet ja päätökset kuitenkin muuttuvat aina ajan myötä ja etenkin ydinvoiman osalta saavat paljon kritiikkiä osakseen. TVO:n 1/07 verkkolehden mukaan ydinvoima tulisi ottaa huomioon poliittisissa päätöksissä, kun etsitään taloudellisia ja ilmastonmuutoksen torjunnan kannalta sopivia energiantuotantomuotoja. [9; 10] Hiilivoimassa taas ylivoimaisesti suurin ongelma on sen suuret hiilidioksidipäästöt. Keinoja päästöjen vähentämiseen ovat muun muassa hyötysuhteiden parantaminen, polttoaineen laadun parantaminen sekä hiilidioksidin talteenotto. Laitteistoinvestointien avulla sekä rikkaalla polttoaineella saavutetaan korkeampi energiantuotanto ilman lisäpäästöjä. Hiilidioksidin talteenotto ei ole tällä hetkellä teknis-taloudellisesti järkevää. Talteenoton vaativa suuri energiamäärä pienentää voimalaitoksen hyötysuhdetta huomattavasti ja talteenotoille on vaikea löytää ekologisesti järkevää loppusijoituspaikkaa. [12; 15; 17] Päästökauppojen myötä hiilen kilpailukyky energiamarkkinoilla on heikentynyt eikä perinteisiä hiililauhdevoimaloita käytännössä enää rakenneta. Heikentyneen kilpailukykyn-

14 sä ansiosta hiilen käyttö energiatuotannossa tulee vähenemään. Korvaavia tuotantomuotoja ovat maakaasu ja biopolttoaineet. [12; 16] Hiilen aiheuttamat kasvihuonekaasut ovat huomattavasti suurempi rajoite hiilen käytölle kuin sen saatavuus. Polttoaineena hiilen saatavuus nykykäytöllä on noin 200 vuotta, johon kuuluvat vain helposti saatavat varannot. Kaikkien varantojen määrä on liki kymmenkertainen. Tämä tekee hiilivoimasta erittäin vakaan ja riittoisan energiantuotantomuodon. Hiilen kustannuksiin vaikuttavat myös tuotantotekniikan kehittyminen, ympäristövaatimusten kiristyminen sekä epäpuhtauksien poiston siirtyminen tuotantovaiheeseen. [15] Vaikka hiilivoiman käyttö lähitulevaisuudessa tulee vähentymään, silti tuotekehittelyä tullaan jatkamaan. Muiden energiantuotantomuotojen öljyn, maakaasun ja ydinvoiman polttoaineiden riittävyydet ovat suhteellisen lyhyitä eli noin vuotta, joten hiilivoiman merkitys lähitulevaisuudessa vakaana ja riittävänä energiamuotona voi olla merkittävä. Tuotekehitys hiilen kaasutus- ja nesteytystekniikoissa ovat parantaneet voimaloiden hyötysuhdetta samalla, kun päästöt ovat pienentyneet. [12] Vesivoimaa puolestaan haluttaisiin lisätä sen päästöttömyyden ansiosta, mutta Suomessa edullisimmat vesivoiman rakennuskohteet ovat jo käytössä, eikä vähemmän kannattavia kohteita olla merkittävästi ottamassa käyttöön. Altaiden lisärakennus ei tällä hetkellä ole suosiossa, ja monet ovat huolissaan vesivoiman ympäristövaikutuksista. Vaikkei vesivoima juurikaan aiheuta saasteita, patoamisesta johtuvat virtaamaan muutokset vaikuttavat etenkin ekologiaan, kalatalouteen sekä virkistystoimintaan. Lisäksi alkuperäinen luonto muuttuu useimmiten soisesta erämaasta tekoaltaaksi, ja veden alle jäävät kasvustot saattavat aiheuttaa metaanipäästöjä mädäntyessään. Useita taloudellisesti potentiaalisia kohteita onkin suojeltu vesivoiman lisärakentamiselta. [18; 21] Vesivoiman lisärakentamisella olisi kuitenkin myös suuri etu saasteiden vähentämisen kannalta. Vesivoimaa olisi mahdollisuus vielä lisätä noin 670 MW. Tästä lisärakennuksen osuus jo vesienergian tuotantoon käyttöönotetuissa vesistöissä on noin 400 MW, ja suojelemattomissa uusissa kohteissa noin 270 MW. Suomessa yksi tapa lisätä vesienergiaa tuotantoa olisi varastoaltaiden rakennus. Esimerkiksi Norjassa on altaita, joihin on mahdollista varastoida jopa runsaan vuoden veden tarve. Tällä saataisiin parannettua myös vesivoiman säädettävyyttä. [18; 19] 12

15 13 7. JOHTOPÄÄTÖKSET Hiilivoima, vesivoima ja ydinvoima ovat kustannusrakenteeltaan kaikki pääomavaltaisia ja vaativat kaikki kohtuullisen suuren alkuinvestoinnin ja siten myös ulkopuolisia rahoittajia. Tuotantomuotoina nämä kolme kuitenkin poikkeavat suurestikin toisistaan ja tulevaisuudessa kapasiteetin lisäys on Suomea ajatellen mahdollista lähinnä vain hiilivoiman ja ydinvoiman osalta. Vesivoimaa ajatellen lähes kaikki potentiaaliset vesivoimalan rakennuspaikat on jo otettu käyttöön ja lisärakentaminen ei siten ole taloudellisesti kovinkaan kannattavaa tai edes mahdollista. Hiilivoiman käyttö taas aiheuttaa huomattavia hiilidioksidipäästöjä ja tulevaisuudessa entisestään kiristyvä ympäristöpolitiikka saattaa aiheuttaa mittavia lisäkustannuksia, jolloin luonnollisesti myös hiilivoimalla tuotetun sähköenergian hinta nousee. Tästä syystä hiililauhdevoimaloiden käyttöä pyritään tulevaisuudessa vähentämään ja niitä korvataan bio- tai maakaasuvoimalaitoksilla. Ydinvoiman kustannuksiin vaikuttaa lähinnä uraanin hintakehitys tulevaisuudessa, rakennuskustannukset ja ydinjätteen loppusijoituskustannukset, jotka on tosin jo huomioitu tämän hetkisessä ydinsähkön hinnassa. Ydinvoiman ja vesivoiman osalta kiristyvä ympäristöpolitiikka ei tosin nosta kustannuksia merkittävissä määrin tulevaisuudessakaan. Ydinvoimaa ajatellen sen tulevaisuuden rahoituskustannuksiin, ja samalla luonnollisesti myös kiinteiden kustannusten osuuteen sillä tuotetun sähköenergian hinnasta, tulee todennäköisesti vaikuttamaan huoli uraanin riittävyydestä, yleiset mielipiteet ydinvoimasta ja vaihtoehtoiset energialähteet. Suomessa energia- ja ympäristöpolitiikka vaikuttavat ydinvoiman lisärakentamiseen tulevaisuudessa ja samalla luultavasti myös investointihalukkuuteen. Tällä hetkellä suuntaus on kuitenkin yleisesti ollut ydinvoimamyönteinen, sillä keinoja tarvitaan ilmastonmuutoksen pysäyttämiseksi, kun samanaikaisesti myös kasvava energiantarve pitäisi tyydyttää. Hiilivoiman käytöstä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen voimakas rajoitustarve tulee lisäämään hiilivoiman kiinteitä kuluja tulevaisuudessa. Huolimatta hiilen saatavuudesta hiilivoiman kokonaiskustannukset siis nousevat ja siten myös sillä tuotetun sähköenergian hinta nousee, kun vielä huomioidaan sen matala käyttöaste Suomessa. Vesivoima kärsii erityisesti Suomessa lisärakennuspaikkojen puutteesta, ja huoli ekologian muuttumisesta rajoittaa sen hyödyntämistä tulevaisuudessa. Lopulta eniten näillä kolmella energiamuodolla tuotetun sähköenergian kustannusrakenteeseen vaikuttaa juuri ilmastonmuutos, hyötysuhde ja lisärakennusmahdollisuudet yhdessä poliittisen tilanteen kanssa.

16 14 8. LÄHTEET [1] VTT Prosessit, Energia Suomessa; Tekniikka, talous ja ympäristövaikutukset. 3. painos. Helsinki, Edita Prima Oy. 396 s. [2] Neilimo, K., Uusi-Rauva, E Johdon laskentatoimi painos. Helsinki, Edita Prima Oy. 366 s. [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] julkaisu_2004_9_sahkomarkkinat.pdf