Energia ei lopu. Energia on keskeinen resurssi maapallon MAAPALLO POTILAANA. Energian kysyntä kasvaa väestön kasvun seurauksena

Transkriptio

1 MAAPALLO POTILAANA Energia ei lopu Jaakko Ihamuotila M aapallon tulevaisuus energian osalta on ihmiskunnan hallittavissa, kunhan hallitsemme väestönkasvun. Uusia lääkkeitä tarvitaan vanhojen rinnalle, mutta potilaan ennuste on hyvä. On riittävästi aikaa kehittää uudet energialähteet fossiilisten polttoaineiden tilalle ja välttää kasvihuoneilmiön kiihtyminen. Suurin riski on kohtuuttomasta väestönkasvusta aiheutuva energiankulutusinfektio. Energia on keskeinen resurssi maapallon taloudellisessa kehityksessä ja hyvinvoinnin kasvussa. Teollinen kehitys perustuukin suurelta osin energian valjastamiseen tuotannon palvelijaksi. Siitä on hyvänä esimerkkinä teollinen vallankumous, jossa energia valjastettiin koneiden käyttövoimaksi. Myös tämän päivän teollisuus tarvitsee energiaa käyttövoimakseen, samoin liikenne, joka kuljettaa ihmisiä ja tavaroita koneiden voimalla paikasta toiseen. Voidaan perustellusti väittää, että teollistuneiden maiden korkean elintason taustalla on nimenomaan energia ja sen tehokas käyttö. Energia on myös välttämätön edellytys teknologian kehittämiselle, mistä taas seuraa mahdollisuuksia ympäristösuojelun parantamiseen, maailman väestönkasvun hillitsemiseen ja moneen muuhun asiaan, joiden ratkaiseminen edellyttää maailmanlaajuisia toimenpiteitä. Toisaalta maailman kasvava väestö tarvitsee jatkuvasti lisää energiaa ja vaatii toimenpiteitä energian käytön tehostamiseksi. Energian kysyntä kasvaa väestön kasvun seurauksena Energian kysyntä maailmassa on lisääntynyt jatkuvasti väestön kasvun ja elintason nousun mukana. Energian käytön kasvu on ollut suurinta teollistuneissa maissa. Duodecim 113: ,

2 Vielä nykyäänkin suurin osa maailman energiasta käytetään teollistuneissa maissa, joiden väestömäärä edustaa vain yhtä viidesosaa koko maailman väestöstä. Pohjois- Amerikassa, joka on energian huippukuluttaja, vuosikäyttö on yli seitsemän öljyekvivalenttitonnia asukasta kohti, kun energiaa käytetään maailmassa keskimäärin vain yhtä öljytonnia vastaava määrä asukasta kohti vuodessa. Meillä Suomessa energiaa kuluu luonnollisesti keskimääräistä enemmän kylmän ilmaston, pitkien etäisyyksien ja energiaintensiivisen teollisuuden takia. Kulutus on meillä noin kuusi öljyekvivalenttitonnia vuodessa asukasta kohti. Lähivuosikymmenien aikana energian käytön odotetaan kasvavan nopeasti kehitysmaiden väestön kasvun ja elintason nousun myötä. Etenkin Kiinan ja Intian väestömäärän kasvu ja elintason nousu saattavat aiheuttaa suuriakin hyppäyksiä energian kysyntään. Myös kysynnän painopiste siirtyy pois OECD-maista kohti itää ja etelää sitä mukaa kuin kehitysmaiden elintaso nousee ja väestön määrä kasvaa. 197-luvun alussa maailman energiankulutus oli noin viittä miljardia öljytonnia vastaava määrä. Kuluvan vuosikymmenen alussa kulutus oli noussut jo yli seitsemään miljardiin tonniin. Kasvu jatkuu niin, että vuonna 21 maailman energiankulutus on jo yli kymmenen miljardia öljyekvivalenttitonnia. Monet tekijät hillitsevät energian kysyntää Vaikka energian kysyntä on vuodesta toiseen kasvanut ja jatkaa kasvuaan edelleen, on kulutuksessa tapahtunut myös paljon positiivista kehitystä tehokkaamman käytön suuntaan (kuva 1). Niin kauan kuin energia oli halpaa, ei kuluttajalla juuri ollut huolta siitä, oliko energian käyttö tehokasta vai ei. Kun energian hinta alkoi nousta, heräsi kuluttajan mielenkiinto ja syntyi kysyntää tehokkaammille laitteille ja energian säästölle. Energian kulutus tuotantoyksikköä kohti indeksinä Energian käyttö ammoniakin valmistuksessa Kokonaisenergiankäyttö raudan valmistuksessa Energian käyttö sähkön tuotantoon (Yhdysvallat).2. Hiilen käyttö raudan valmistuksessa K u v a 1. Teknologian kehitystä: energiapanoksen kehitys raudan, ammoniakin ja sähkön tuotannossa vuosina Energian kulutus on pienentynyt merkittävästi tuotantoyksikköä kohti laskettuna. (World Energy Council 1995) 2394 Jaakko Ihamuotila

3 Monet muistavat vielä 197-luvun öljykriisit, joiden seurauksena öljyn hinta nousi lyhyessä ajassa moninkertaiseksi. Hinnannousu tuli täydellisenä yllätyksenä kuluttajille, talouselämälle ja yhteiskunnalle ja aiheutti monenlaisia reaktioita sopeutumisvaiheessa. Jotkut näistä reaktioista olivat selviä ylilyöntejä, kuten katuvalaistuksen ja liiketilojen valaistuksen säätely ja autonkäyttökiellot, ja näistä luovuttiinkin myöhemmin. Positiivisiakin seurauksia toki oli ja useat niistä jäivät elämään. Energian järkevään käyttöön alettiin kiinnittää yhä enemmän huomiota. Laitteita parannettiin ja hyötysuhteet kohentuivat. Opittiin tarkastelemaan energian käyttöä kokonaisuutena ja etsimään kokonaisratkaisuja, jotka antoivat parhaan hyödyn. Noiden vuosien jälkeen energiankäyttö on tehostunut huomattavasti. Jos verrataan esimerkiksi OECD-maiden teollisuuden tuotantoa ja energian käyttöä keskenään, nähdään, että nykyään saadaan yhtä suuri tuotanto aikaan lähes puolta pienemmällä energiamäärällä kuin vuonna 1973 (kuva 1). Eroja on tietenkin olemassa eri teollisuudenalojen välillä. Uusin teollisuus on jo lähtökohdiltaan tehokkaampi energian käyttäjä kuin perinteinen savupiipputeollisuus, vaikka huimaa kehitystä on tapahtunut perinteisenkin teollisuuden piirissä. Esimerkiksi terästeollisuus on tehostanut energian käyttöä viime vuosikymmenien aikana sekä teollisuus- että kehitysmaissa. Itse asiassa edistyminen on ollut nopeinta kehitysmaissa. Näiden esimerkkien pohjalta voidaan arvioida, että energian tehokas käyttö on myös tulevaisuuden trendi, joka omalta osaltaan toimii vastavoimana energian kysynnän kasvulle. Tutkijoiden mielestä on mahdollista päästä yhä parempiin hyötysuhteisiin energian käytössä, tuotannossa, siirrossa ja jakelussa. Pelkkä laitteiden ja siirtojärjestelmien tehokkuuden parantaminen ei kuitenkaan riitä. Tarvitaan myös ohjelmia, joiden avulla muutetaan kuluttajien asenteita ja kulutustottumuksia. Uusilla käyttötottumuksilla päästään usein huomattavasti parempaan ratkaisuun kuin pelkillä teknisillä parannuksilla. Esimerkiksi auton käytön kokonaistehokkuuteen vaikuttavat huomattavasti enemmän ajajan ajotottumukset kuin moottorin tekniset parannukset. Meillä Suomessa on käynnissä useita ohjelmia, joiden avulla pyritään vaikuttamaan kuluttajien valintoihin ja muuttamaan kulutuskäyttäytymistä pysyvästi järkevämmän energiankäytön suuntaan. Esimerkiksi asuntojen lämmitystä pyritään tehostamaan ohjelmalla, joka liittää lämmityksen osaksi asumismukavuutta hyvin toimivien laitteiden, etukäteissuunnittelun ja seurannan avulla. Energian käyttöä ohjataan hintojen ja verojen avulla lähes kaikissa maissa. Usein tähän toimintaan liittyy kuitenkin myös valtiontaloudellisia tarpeita, niin että loppujen lopuksi on vaikea sanoa, kuinka paljon toimenpiteet ohjaavat energian tehokkaampaan käyttöön ja kuinka paljon mukana on pelkkää varojen keräämistä verottajan kirstuun. Suomalaisia kiinnostaa tilanne Venäjällä, joka on maailman rikkaimpia maita energian suhteen ja suuri energian tuottaja. Tätä nykyä kaikki energian kuluttajahinnat ovat Venäjällä alle maailmanmarkkinoiden tason, mikä tarkoittaa sitä, että kuluttaja ei maksa käyttämästään energiasta vientimarkkinoilta saatavaa tai tuotantokustannuksiin perustuvaa täyttä hintaa. Alihinnoittelu johtaa puolestaan siihen, että energian tehokkaaseen käyttöön ei kiinnitetä huomiota. Sen vuoksi energiaa tuhlaantuu suuria määriä. Energian tuotantoa tuetaan maailmassa edelleen yleisesti valtion varoin. Esimerkiksi Saksa subventoi jatkuvasti kotimaisen hiilen tuotantoa. Kun energiamarkkinat ovat muuttumassa maailmanlaajuiseksi, tulisi kiireimmiten pyrkiä pois tukiaisista ja valtionavuista. Vain siten saadaan energian hinnoittelu vastaamaan kansainvälisiä tasoa ja vaikuttamaan oikein energian käytön tehokkuuteen. Energia ei lopu 2395

4 Energian hinnoittelu ja verotus löytää luonnollisen tasapainonsa maailmanlaajuisilla markkinoilla. Yksittäisen maan tai yhteisön ei ole mahdollista ottaa käyttöön kilpailukykyään menettämättä sellaista verotusta tai lainsäädäntöä, joka poikkeaa maailmanmarkkinoiden tasosta. Esimerkiksi energian verotus hiilidioksidin osalta on mahdollista vain maailmanlaajuisen sopimuksen puitteissa. Kaiken kaikkiaan energian kysyntä kasvaa elintason nousun ja väestönkasvun mukana, mutta energian säästö ja käytön tehokkuuden paraneminen hidastavat kasvua etenkin OECD-maissa, eikä kehitysmaissakaan välttämättä seurata täsmälleen vanhojen teollisuusmaiden jälkiä, koska uusin tehokas teknologia on otettavissa niissä heti käyttöön. Energian tarjonta kasvaa Energian tarjonta maailmassa on kasvanut kysynnän mukaan ja kasvaa kysyntää vastaavasti myös tulevaisuudessa. Energiavaroja on käytettävissä, mutta energian muoto ja varojen sijainti vaihtelevat. Pitkän aikavälin tarkastelussa näkyy selvästi, että kullakin aikakaudella on käytössä sille sopivin energiamuoto. Maatalousyhteiskunnassa yleisin energiamuoto oli puu eri muodoissaan. Teollinen vallankumous toi tilalle ensin hiilen ja myöhemmin öljyn. Nyt ollaan liikkumassa kaasun käytön suuntaan. Kaasun tuotanto kasvaa ja kaasun osuus maailman energian käytöstä lisääntyy. Öljyn osuus sen sijaan ei juuri kasva. Sekä öljyettä kaasuvaroja on vielä runsaasti hyödyntämättä (kuvat 2 ja 3). Toistaiseksi on joka vuosi löydetty enemmän uusia varoja kuin on kulutettu. Näillä näkymin öljyä riittää nykykulutuksella mitattuna yli 4 vuoden käyttöön ja kaasua 7 vuodeksi. Koska fossiilista energiaa on kuitenkin olemassa vain rajallinen määrä, on välttämätöntä, että uusia energiamuotoja kehitetään tulevaisuuden varalle. Miljardia öljyekvivalenttitonnia Vuosia Jäljellä olevat öljyvarat suhteessa vuosituotantoon Öljyvarat yhteensä Jäljellä olevat öljyvarat Kumulatiivinen tuotanto K u v a 2. Öljyvarojen riittävyys: öljyä riittää nykykulutuksella mitaten yli 4 vuoden käyttöön ja uusia varoja löydetään jatkuvasti. (World Energy Council 1995) 2396 Jaakko Ihamuotila

5 Miljardia öljyekvivalenttitonnia Vuosia Jäljellä olevat kaasuvarat suhteessa vuosituotantoon Kaasuvarat yhteensä Jäljellä olevat kaasuvarat Kumulatiivinen tuotanto K u v a 3. Kaasuvarojen riittävyys: kaasua riittää nykykulutuksella mitaten 7 vuoden käyttöön. (World Energy Council 1995) Kullakin energiamuodolla on siis oma luonnollinen käyttöaikansa, jonka pituus on useita kymmeniä vuosia. Ajan kuluessa umpeen tulee käyttöön uusi energiamuoto, joka puolestaan lähtee kiertämään omaa kiertoaan. Siirtyminen energiamuodosta toiseen tapahtuu taloudellisin perustein ja siitä syystä, että yhteiskunta ja teknologia ovat siirtyneet uuteen vaiheeseen (kuva 4). Entisen energiamuodon loppuminen ei ole ollut kertaakaan syy uuden energiavaihtoehdon valta-aseman syntyyn. % Hiili Perinteiset uusiutuvat energiamuodot Öljy Kaasu Vesivoima Ydinvoima K u v a 4. Maailman primaarienergian osuudet energiankulutuksesta vuosina Energiamuodoilla on maailman markkinaosuuksina mitaten oma kiertokulkunsa, jonka pohjana ovat teknologian taso ja yhteiskunnan rakenne. (World Energy Council 1995) Energia ei lopu 2397

6 Useimmat nyt käytössä olevista energiamuodoista, kuten öljy ja kaasu, ovat fossiilista energiaa. Niiden hallitseva asema jatkuu vielä kauan, sillä se perustuu runsaisiin varoihin, käytön monipuolisuuteen ja helppouteen sekä jatkuvasti parantuvaan tekniikkaan, josta hyvä esimerkki on vaikkapa kaasukäyttöinen voimalaitos, jossa päästään jo yli 9 %:n hyötysuhteeseen yhdistetyssä sähkön ja lämmön tuotannossa. Historia opettaa, miten hitaasti muutokset tapahtuvat. Uuden energiamuodon käyttöönottoon tarvitaan uutta teknologiaa, uutta oppimista, perusinfrastruktuurin rakentamista ja valtavaa pääomapanostusta. Liikenteessä kesti vuosikymmeniä siirtyä hevosvetoisista vaunuista ensin junaan, sitten autoon ja lentokoneeseen. Kun energian tarjonta paranee ja monipuolistuu, lisääntyvät myös energian huoltovarmuus ja kuluttajien valinnan mahdollisuudet. Uudet uusiutuvat energiamuodot ovat kehittymässä. Niiden arvioidaan tarjoavan suuria mahdollisuuksia tulevaisuudessa, samoin kuin tuulienergian. Biomassalle ennustetaan merkittävää asemaa uusien lajikkeiden, kasvatusmenetelmien ja korjuumenetelmien kehittyessä. Melkoisen uusi tulokas maailman energiakentässä on metanoli, jonka käytön arvioidaan kasvavan ensi vuosisadan toisella puoliskolla. Myös aurinkoenergiaa käytettäneen tulevaisuudessa huomattavasti nykyistä enemmän, onhan auringon säteilyenergian määrä maapallolle 2 kertaa ihmisen nyt käyttämän hyötyenergian suuruinen. Myöhemmin 2-luvulla edelleen kehitetty ydinvoima, etenkin fuusioenergia tarjoaa suuria mahdollisuuksia. Uusi tokamakreaktorihanke ja meneillään oleva kehitysyhteistyö Japanin, Euroopan ja Yhdysvaltojen välillä mahdollistanee ensimmäisen toimivan laitoksen käyttöönoton joskus 22-luvulla. Myöhemmin 2-luvulla siirryttäneen vetytalouteen ja uuteen teknologiaan perustuviin uusiutuviin energialähteisiin. Päätelmä energian tarjonnasta on, että fossiiliset varat riittävät pitkälle 2-luvulle. Uusia energiamuotoja, etenkin uusiutuvaa energiaa, pystytään kehittämään ajoissa, joten niukkuutta energian tarjonnasta ei ole näköpiirissä eikä energiasta tule estettä elintason nousulle maailmassa, kunhan väestönkasvu pystytään pitämään kohtuullisissa rajoissa. Energia ja ympäristö Energia ja ympäristö ovat läheisessä vuorovaikutuksessa keskenään. Kumpaakaan ei voi tarkastella toisesta riippumatta eikä tehdä ratkaisuja ottamatta huomioon niiden vaikutuksia toisen alueelle. Energia vaikuttaa ympäristöön sekä paikallisesti että maailmanlaajuisesti. Useimpiin energian ei-toivottuihin paikallisiin vaikutuksiin on jo kiinnitetty huomiota ja käynnistetty ohjelmia, joilla on pienennetty haittavaikutuksia tuntuvasti. Ohjelmissa on käytetty hyväksi uutta teknologiaa ja kulutustottumusten uudistamista ja kehitetty kokonaan uudenlaisia energiajärjestelmiä. Ohjelmilla on vähennetty olennaisesti esimerkiksi rikki- ja typpipäästöjä. Liikenteen ympäristöongelmia on ratkaistu uudella teknologialla, esimerkiksi autoissa katalysaattoreilla. Myös ympäristöystävällisillä polttoaineilla on saatu hyviä tuloksia, kuten uusilla runsashappisilla polttoaineilla. Ydinvoiman käytön valvontaan on kehitetty uusia valvontajärjestelmiä. Vieläkin avoimempaan kansainväliseen tiedonvaihtoon ja nykyistä paremmin toimiviin valvontajärjestelmiin on ydinenergian alalla tarvetta. Tämänsuuntaisia hankkeita onkin käynnissä. Ongelmaksi jää hiilidioksidipäästöjen vähentäminen. Toistaiseksi ei ole onnistuttu vähentämään hiilidioksidipäästöjä kansainvälisistä sopimuksista huolimatta. Pulmalliseksi 2398 Jaakko Ihamuotila

7 199 = Loppuenergian hiilipitoisuus indeksinä, 199 = K u v a 5. Ennuste energian hiilidioksidipitoisuuden kehityksestä vuosina Tulevaisuuden energia sisältää yhä vähemmän hiiltä. (World Energy Council 1995) tilanteen tekee se, että suuri osa päästöjen kasvusta tulee kehitysmaista, joilla ei ole riittäviä taloudellisia edellytyksiä asian hoitamiseen. Ilman hiilidioksidipitoisuuden kasvu on yhteydessä ilmaston lämpenemiseen. Kansainvälisten suositusten toimeenpaneminen olisi välttämätöntä, jotta jatkuvan kasvun trendi saataisiin taittumaan. Huoli maailman ympäristön muuttumisesta on viime vuosien aikana johtanut siihen, että energian ja ympäristön vuorovaikutus otetaan lähtökohdaksi pitkän aikavälin ratkaisuille ja kestävälle kehitykselle. Useita maailmanlaajuisia ympäristösopimuksia on tehty, ja niiden toteutumista seurataan ja raportoidaan kansainvälisillä foorumeilla. Lopuksi Maapallon energiankulutuksen tilaa ja tulevaisuutta arvioitaessa on ensimmäiseksi todettava maailman väkiluvun kasvu, ehkä jopa kaksinkertaistuminen ensi vuosisadan puoleenväliin mennessä. Se merkitsee energiankulutuksen kasvua, mutta ei välttämättä samassa mittakaavassa. Vaikka elintaso nousee, arvioidaan kulutuksen lisääntyvän parhaimmassa tapauksessa väestön kasvua hitaammin. Syynä tähän on energian tehokkaampi käyttö. Tehokkuuden arvioidaan kasvavan jopa prosenttiyksiköillä vuodessa. Energian käyttö muuttuu siten, että siirrytään käyttämään yhä kevyempää ja jalostetumpaa energiaa. Esimerkkejä tästä ovat sähkö, maakaasu, laadukkaat öljytuotteet, metanoli ja lopulta vety. Myös uudella teknologialla tuotettu bioenergia tulee markkinoille. Energiamuodot uusiutuvat, mutta energiaa sinänsä riittää. Maailman energiavarojen riittävyys kasvaa teknologian ja taloudellisten tekijöiden mukana. Vaikka energian saatavuudessa saattaa ilmetä ajoittaista, alueellista niukkuutta, energia ei aseta estettä maailmanlaajuiselle kehitykselle. Ympäristökysymyksistä on ratkaistu jo suurimmat hiilidioksidipäästöjä lukuun ottamatta. Niihinkin ollaan etsimässä kansainvälistä ratkaisua neuvotteluteitse. Toisaalta myös siirtyminen uusiin kevyempiin polttoaineisiin vähentää hiilidioksidipäästöjen kasvua. Maapallon tulevaisuus energian suhteen on siten kohtalaisen valoisa. Uusia lääkkeitä tarvitaan vanhojen rinnalle, mutta potilaan ennuste on hyvä. Suurin riski on väestön kohtuuttomasta kasvusta aiheutuva energiankulutusinfektio. Energia ei lopu 2399

8 Kirjallisuutta Energiansäästön palvelukeskus MOTIVA: Energiaekspertin työkirja. Gummerus Oy, Jyväskylä 1996 BP Statistical Review of World Energy The British Petroleum Company p.l.c International Energy Agency: World energy outlook, 1996 Edition. IEA/OECD, 1996 Kauppa- ja teollisuusministeriö: Energiatalous 225, skenaariotarkasteluja. Kauppa- ja teollisuusministeriön julkaisuja 3/1997. Oy Edita Ab, Helsinki 1997 World Energy Council IIASA: Global energy perspectives to 25 and beyond. Report 1995 JAAKKO IHAMUOTILA, DI, vuorineuvos Neste Oy Pl 2, 2121 Espoo 24