MAAPALLON ENERGIAN TULEVAISUUS KOHTI KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ

Transkriptio

1 JULKAISUJA 1/2002 MAAPALLON ENERGIAN TULEVAISUUS KOHTI KESTÄVÄÄ KEHITYSTÄ Toimittanut Ulrica Gabrielsson

2 Tutkijoiden ja kansanedustajien seura - TUTKAS - järjesti keskustelutilaisuuden "Maapallon energian tulevaisuus kohti kestävää kehitystä". Tilaisuudessa alustajina toimivat akateemikko Jorma K. Miettinen, professori Mikko Kara Valtion teknillisestä tutkimuslaitoksesta ja ryhmäpäällikkö Juhani Laurikko Valtion teknillisestä tutkimuslaitoksesta. Kommenttipuheenvuorot pitivät professori Peter Lund Teknillisestä Korkeakoulusta, vanhempi tutkija Jyrki Luukkanen Tulevaisuuden tutkimuskeskuksesta ja akateemikko Pekka Jauho. Tilaisuuteen osallistui noin 70 henkilöä. Tähän julkaisuun sisältyvät kaikki tilaisuudessa pidetyt alustukset.

3 SISÄLLYS Tilaisuuden avaus 1 Kansanedustaja Martti Tiuri Raportti World Energy Council- kokouksesta Buenos Airesissa syksyllä Akateemikko Jorma K. Miettinen Kommenttipuheenvuoro 10 Professori Peter Lund, TKK Näkemys Suomen energiankehityksestä kansainvälisessä perspektiivissä 13 Professori Mikko Kara, VTT Kommenttipuheenvuoro 17 Vanhempi tutkija Jyrki Luukkanen, Tulevaisuuden tutkimuskeskus, TKKK Liikenteen energia- ja käyttövoimavaihtoehdot ja niiden päästöt 21 Ryhmäpäällikkö Juhani Laurikko, VTT Loppukommenttipuheenvuoro 28 Akateemikko Pekka Jauho

4 1 Kansanedustaja Martti Tiuri TILAISUUDEN AVAUS Arvoisat kuulijat! Tervetuloa Tutkaksen energiaseminaariin, jossa aiheena on kestävään energian tuotantoon pääseminen sekä maapallolla että Suomessa. Meillä on alustajina tunnettuja ja tunnustettuja asiantuntijoita alalta ja olen varma, että saamme hyödyllistä tietoa. Keskustelulla voidaan vielä tarkentaa asioita alustusten jälkeen. Aikataulu on sellainen, että ensin meillä on tunti 10 minuuttia alustuksia ja kommenttipuheenvuoroja, sen jälkeen on kahvitauko ja sitten vielä jatketaan niin, että viimeistään kello meidän täytyy olla täältä poissa. Muuten aiheutetaan lisäkustannuksia eduskunnalle. Kutsussa on jo esitelty meidän asiantuntijamme, joten viittaan siihen ajan säästämiseksi. Näytän tässä kalvon, joka kuvaa tämän hetken maailman energiatilannetta. Tässä on kylläkin korjattu vesivoiman osuutta niin, että on laskettu kuinka paljon tarvittaisiin lämpöenergiaa (33 % hyötysuhteella), jotta saataisiin vesisähköä vastaava sähkömäärä. En tiedä, miksi energiatilastoissa vettä aliarvioidaan niin, että vesisähkö ilmaistaan suoraan lämpöenergiana. Kuvasta nähdään, että polttamiseen perustuva energia on tällä hetkellä valta-asemassa. Ensimmäisenä kuulemme raportin maailman energianeuvoston kokouksesta Buenos Airesista, Se oli lokakuussa viime syksynä, ja akateemikko Jorma K. Miettinen oli siellä mukana. Hän alustaa maailman energianeuvoston kokouksen perusteella maailman energiatilanteesta.

5 2

6 3 Akateemikko Jorma K. Miettinen RAPORTTI WORLD ENERGY COUNCIL -KOKOUKSESTA BUENOS AIRESISSA SYKSYLLÄ Maailman energiakongressi pidettiin Buenos Airesissa , ensimmäistä kertaa Latinalaisessa Amerikassa. Osanottajia oli n. 3,500 joista 89 Suomesta. Kokouksessa julkaistiin n. 200 tieteellistä artikkelia ja pidettiin 137 esitelmää. Suuri näyttely, lähes sata näytteillepanijaa, oli viereisessä näyttelyhallissa. Siellä jaettiin lukuisia raportteja, joista tärkeimmät olivat mielestäni WECin raportti Energy for Tomorrow s World ja International Energy Agencyn (IEA; Pariisissa) raportti Key World Energy Statistics. Itse kokouksessa, joka pidettiin La Rural -nimisessä messukeskuksessa, keskustelujen aiheina olivat mm. energiavarojen riittävyys ja kulutus tulevaisuudessa, ympäristövaikutukset, energiabisneksen eettiset dimensiot, energian hinnoittelu kehitysmaissa ym. Niitä varten oli samanaikaisia ryhmäkokouksia. Esitelmät pidettiin kolmessa samanaikaisessa jaostossa. Kolme vuotta sitten Houstonissa Teksasissa pidetystä WEC-kokouksesta tämän erotti ydinenergian ja energiankäytön ympäristövaikutusten nousu tärkeiksi teemoiksi. Kokous totesi mm. että kasvihuonekaasujen kasvun hillitsemiseksi tulisi erityisesti ydinenergiaa, vesivoimaa ja uusiutuvia energiavaroja kehittää teknillisesti ja hyödyntää tehokkaasti pitkällä tähtäimellä. Olen ottanut kolme energiaraaka-aineiden globaalista kulutusta koskevaa kuvaa (1-3) edellä mainitusta IEA:n raportista. Kuvassa 1 on verrattu primäärienergian ja sen eri muotojen käytön kasvua maailmassa ja OECD-maissa n. neljännesvuosisadan aikana. Maailmassa raakaenergian käyttö kasvoi n. 6:sta n. 9,7:ään GT:iin (öljyekvivalentteina) tuona aikana. Kuva 2

7 4 Voimakkaimmin kasvoi maakaasun (vihreä) ja ydinenergian (keltainen, sen yläpuolella) käyttö. Myös polttopuun ja uusiutuvien määrä ja kasvu olivat koko maailmassa merkittäviä (ylin, punainen). OECD-maissa näiden kolmen kasvu oli hillitympää, mm. hiilen ja ydinenergian kulutus pysyi vakiona viimeiset 10 vuotta. Kuvassa 2 on sitten mukana myös tulevaisuuden ennuste vuoteen 2020 raaka-aineittain. Kokonaisenergian kulutus tulee kasvamaan vuoteen ,4 Gtoe:een, v ,8 Gtoe:een. Suhteelliset osuudet säilyvät viimeiset 10 vuotta melkein muuttumatta, tosin öljyn ja kaasun osuus kasvavat yhä hieman. Raaka-aineista öljy on epäilemättä strategisesti tärkein. Yhdysvaltain ja Kaakkois-Aasian maiden Lähi-idän öljyn tarve tulee kasvamaan kahdessakymmenessä vuodessa kaksinkertaiseksi nykyisestään. Kun tiedämme että Yhdysvaltain Lähi-idän öljyn tuonti kasvoi vv kaksinkertaiseksi ja lienee ollut pääsyy Irakin sotaan, ymmärrämme öljyn jatkuvan suuren strategisen merkityksen. WECin yleiskokoukset käsittelivät yleisesti mm. globaalisia energianäkemyksiä n. 50 vuoden aikaperspektiivissä. Terrori-iskut Yhdysvaltoihin painoivat leimansa kokoukseen. Ne tuomittiin, mutta samalla kiinnitettiin huomiota syyskuussa 2002 Etelä-Afrikassa pidettävään YK:n järjestämään Kestävän kehityksen maailmankokoukseen. Kongressissa ilmestyi WECin Energiavarat katsaus missä on esitetty yksityiskohtaiset tilastot 17:n primäärieneregian tuotosta ja tulevaisuuden näkymistä. Tuloksena on, että energiavaroja on riittävästi ihmiskunnan selviytymiseksi ainakin alkaneen vuosisadan puoliväliin. Kuva 3

8 5 Niillä main alkavat nyt niin tärkeää osaa näyttelevät maaöljy ja maakaasu olla vähissä. Puhtaampien polttotekniikkojen kehittäminen fossiilisille polttoaineille, kuten kivihiilen kaasutus, on elintärkeätä. Ydinvoima ja vesivoima eivät tuota lainkaan kasvihuonekaasuja ja on tärkeätä että niitä hyödynnetään tehokkaasti. Ne ylläpitävät myös stabiileja energianhintoja ja niillä on korkea energiaintensiteetti toisin kuin mm. aurinko- ja tuulienergialla joita rasittaa juuri intensiteetin alhaisuus. Niiden kehittäminen on kuitenkin tärkeätä jotta ne voivat nousta merkittäviksi globaalisessa energiantuotannossa n vuodessa jolloin niitä todella tullaan tarvitsemaan. Suuret haasteet Energia-alalla on edessään neljä suurta haastetta: a) Tuottaa kaupallista energiaa niille 2 miljardille ihmiselle jotka eivät sitä nyt saa. b) Taata energiantuoton ja kaupan poliittinen ja laillinen stabiilius globaalisella ja paikallisella tasolla. c) Ydinvoiman ja uusiutuvien energioiden turvallisen käytön edistäminen d) Maailman energiantuotannon ja käytön tehokkuuden lisääminen kilpailun ja teknologian siirron avulla. Eri sektioiden esitelmissä ja keskusteluissa omistauduttiin mm. markkinointi-, sääntely- ja kaupallisiin kysymyksiin tehden ehdotuksia joiden avulla em. päämääriin voitaisiin päästä. Kuva 4

9 6 WECin energiaperspektiivi vuoteen 2050 ja 2100 WEC on tehnyt energiaennusteet vuoteen 2100 yhdessä Kansainvälisen systeemianalyysiinstituutin IIASA:n (Wien) kanssa kolmelle skenaariolle: A hyvän, B) keskinkertaisen talouskasvun ja C) ekologisesti ohjatun kasvun malleille (kuva 4). Maapallon väestönkasvun oletetaan jatkuvan lineaarisena vuoteen 2050 loiventuen sen jälkeen. Maailman bruttokansantuote kasvaa hyvän talouskasvun mallilla lähtötasosta vuoteen 2050 viisinkertaiseksi, seuraavina 50 vuotena enää kolminkertaiseksi. Malleissa B ja C kasvu on loivempaa. Energian hyväksikäyttö tehostuu teknologisen edistyksen ansiosta vajaan prosentin vuodessa, ekologisessa mallissa jopa 1,4%/v. Primäärienergian tarve kasvaa tapauksessa A viisinkertaiseksi, B n. nelinkertaiseksi ja C vähän yli kaksinkertaiseksi, mitä on mielestäni vaikea uskoa. Taulukossa 5 on edellisen taulukon primäärienergian ennusteet vuodelle 2050 lähtöarvoina ja ne on jaettu eri raakaenergialajien prosenttiseksi osuudeksi. Ekologisia malleja on nyt 2, jotka eroavat sikäli että C1ssä ydinenergia on supistunut viidenneksellä, C2:ssa taas kasvanut n. kolminkertaiseksi. Kaikkien fossiiliraaka-aineiden käyttö on vähentynyt, maakaasun vain vähän. Uusiutuvien energianlähteiden joissa on vesivoima mukana osuus kasvaa nykyisestä n. 18 %:sta ekologisissa malleissa n. kaksinkertaiseksi. Kehitysmaissa on tärkeätä uusiutuvan biomassan (puu, risut, lanta ym.) poltto. Nykyisillä laitteilla se tuottaa tavattomasti pienhiukkasia aiheuttaen miljoonia ennenaikaisia kuolemia. Tehokkaammalla polttotekniikalla pienhiukkasten tuottoa voitaisiin suuresti vähentää. Jos vielä valaistukseen ja kodinkoneisiin tarvittava sähkö (ei lämmitystä) tuotettaisiin kehitysmaissa aurinkosähköllä voitaisiin hiukkaspäästöjä tuntuvasti supistaa. Tuulisähkön käyttö lisääntyy nopeasti, 20 % vuodessa. Tanskassa tuuli tuottaa jo 12% sähköstä. Muu 88% on tuotetaan fossiilienergialla. Tuoton tehokkuus lisääntyy korkeamman tornin ansiosta pienillä voimaloilla, n. 600 kw:iin asti (kuva 6 ), muttei enää sen jälkeen paljoa. Kuva 5

10 Tuulienergian hyödyntäminen on ollut nopeaa Tanskassa, Saksassa ja Espanjassa. Myös Yhdysvallat, Kanada, Lähi-idän maat ja Etelä-Amerikka ovat jonkin verran lisänneet tuulienergian tuottoaan. Globaalisesti se ei kuitenkaan tulle nousemaan kuin n. 150 Gw:iin v jos kasvu jatkuu nykyvauhtia. Uusia tuulipuistoja perustetaan varsinkin rannikoille, km rannasta. Niissä voidaan käyttää suuria 3 MW:n turbiineja melu- ja muista ympäristöhaitoista välittämättä. Tulevaisuus WEC korostaa, että vaikka on selvää että uusiutuviin energianlähteisiin on pakko siirtyä fossiilisten polttoaineiden haitallisten ilmastovaikutusten ja loppumisen takia, siirtyminen ei voi olla nopeaa. Energia-ala on hitaasti muuttuva. Uusien tekniikkojen kehittäminen ja maailmanlaajuinen levittäminen tulee vaatimaan useita sukupolvia jopa kolme. Tämä tarkoittaa sitä, että muutos joka alkaa nyt saavuttaa täyden laajuuden vasta vuosisatamme kolmannella neljänneksellä kuten nähtiin edellä taulukoista 4 ja 5. Ydinenergiakin on vain siirtymävaiheen energiaa, mutta sitä tullaan tarvitsemaan ainakin tämän vuosisadan ajan. Uudet kevytvesireaktorimallit ovat paljon tähänastisia tehokkaampia ja turvallisempia ja pääasiassa niitä tullaan käyttämään ainakin vuotta. Sitten ne voivat alkaa vähitellen syrjäytyä hyötöreaktoreiden tai fuusioreaktoreiden käyttöönoton johdosta. Ehdottomana edellytyksenä on kuitenkin reaktoreiden korkea turvallisuustaso ja käytetyn polttoaineen varma loppusijoitus.ydinvoima sopii erityisesti teknisesti edistyneisiin ja energisintensiivisestä teollisuudesta riippuvaisiin maihin kuten Suomi. Hajautettuun energiantuotantoon puolestaan sopivat esim. pienet fotokenno-menetelmät. Vuoden 2015 maissa tulee öljyteollisuus tuntemaan öljyvarojen ehtymisen tuottaman paineen. Polttokenno- ja vetykäyttöiset kulkuneuvot yleistyvät. Kuva 6 7

11 Mikäli talouskasvu tulee olemaan n. 3% vuodessa tulee energiankulutus kasvamaan n. 2% vuodessa. Pitkästä kokemuksesta tiedetään että öljyntuotannon kasvaessa kaksinkertaiseksi tuotantokustannukset laskevat yksikkömäärää kohti 20%. Aurinkopaneeleilla vastaava alenema on 25%, tuulisähköllä alle 20%. Sähkön tuottoon on tulossa entistä tehokkaampia järjestelmiä: e) kaasu-kombilaitokset, joissa kaasu käyttää suoraan generaattoria ja jätelämpö tuottaa höyryä joko lämmön tai sähkön tuottoon. Niiden hyötysuhde on n. 80%. f) polttokennot g) mikroturbiinit. Helposti nostettavan öljyn kulutushuippu saavutettanee n. v Tervahiekan, öljyliuskeen ym. hyödyntäminen on hyvin kallista. Maakaasun resurssit tunnetaan huonosti, vain muutamilta alueilta Kulutushuippu tullaan luultavasti saavuttamaan luvuilla. Polttomoottori korvautuu ajoneuvoissa muilla moottoreilla. Hybridiautot joissa on diesel- ja sähkömoottori ovat jo pieninä sarjoina käytössä. Niiden polttoainekulutus on n. puolet mutta hinta kaksinkertainen vastaavista standardimalleista. Aurinkopaneeleilla toimivien autojen kilpailuja pidetään vuosittain Australiassa. Niiden kuormana on tavallisesti yksi ihminen ja patteri akkuja. Nopeus on n. 80 km tunnissa. Polttokenno- tai aurinkoparistoautoa voi käyttää sähkölaitoksena kesämökillä tai retkellä. Verkkosähkö tullaan tuottamaan ydin- tai vesivoimalla sekä uusiutuvilla luonnon varoilla. 8 Kuva 7

12 9 Ilmastonmuutos IPCC:n mukaan on olemassa yksimielisyys siitä että viimeisten 100 vuoden kuluessa maapallon pintalämpötila on noussut n. 0,6 astetta (kuva 7). Siitä ehkä puolet on ollut ihmisen osuutta. Kolmen tyypillisen kasvihuonekaasun pitoisuuksien nousu on ollut identtistä keskenään ja fossiilien polton kanssa (kuva 8). Napa-alueiden ja vuoristojen jäätiköt ovat pienentyneet, pohjoisen pallonpuoliskon lumipeite on ohentunut, merenpinta on noussut ja meren volyymi kasvanut. IPCC:n ennuste on, että maapallon pintalämpötila tullee nousemaan 100 vuodessa 1,1 5,8 astetta. El Niño ilmiö voi vahvistua. Yhteenveto Maailman energianeuvoston ennusteiden mukaan alkanut vuosisata tulee siis olemaan suurten energiankäytön ja ympäristön muutosten vuosisata.

13 10 Professori Peter Lund Teknillinen Korkeakoulu KOMMENTTIPUHEENVUORO Kiitoksia, herra puheenjohtaja. Hyvät naiset ja herrat Edellinen puheenvuoro oli hyvin kiinnostava, koska se toi esille keskeisiä ongelmakysymyksiä niin kansallisessa kuin globaalissa energiataloudessa. Jaan oman kommenttipuheenvuoroni kahteen osaan. Ensinnäkin tuon esille syitä, jotka muuttavat energiataloutta ja toisaalta, mitä näistä syistä seuraa, minkälaisia toimintapolkuja ja toimintamalleja niistä syntyy. Uskoisin, että lähteestä riippumatta olemme samaa mieltä niistä syistä, jotka muovaavat energiataloutta. Talouskasvu, väestön kasvu, energiamarkkinoiden muuntuminen, teknologia ja ympäristökysymykset ovat keskeiset tekijät. Tästä WEC, niin kuin muutkin suuret skenaariontekijät, ovat yhtä mieltä. Mitä toimintapolkuja näistä syistä sitten syntyy? Näkökulma vaikuttaa siihen, miten tulevaisuutta hahmotetaan. Seuraavassa kalvossa olen tuonut esille erilaisten, hyvin arvovaltaisten instituuttien ja organisaatioiden taustoja ja miten ne näkevät energiaskenaariokysymykset. IEA, joka on OECD:n energiajärjestö, katsoo skenaarioissaan makrotalouden toimivuutta. Tärkeintä skenaarioissa on huolehtia, että makrotalous toimii, öljyä riittää ja talous kasvaa. WEC on arvovaltainen organisaatio, energiayhtiöiden tyypillinen kattojärjestö, jossa perinteiset energialähteet painottuvat enemmän. Tämä on ymmärrettävää, koska pääosa maailman energiasta tänäkin päivänä on perinteisiä energialähteitä. Tutkijoiden foorumi, Energy Modeling Forum, on lähtöisin Stanfordin yliopistosta. Toiminta liittyy erilaisten energiaskenaariomenetelmien kehittämiseen. Tyypillisesti skenaariot tehdään ns. ylimakrotalouden näkökulmasta eli yksinkertaistetaan asioita. Toki näin täytyy yleensä tehdä, koska maailman energiatalous on vaikeasti hallittavissa, mutta siitä seuraa rajoituksia; esimerkiksi uudet innovaatiot eivät välttämättä malleissa näy. Muun muassa Stanford ja IEA rakentavat uusia malleja, joissa mikrotalous ja makrotalous pystyttäisiin yhdistämään. Useat energiayhtiöt kuten BP, Amoco ja Shell tekevät skenaarioita. Nostan tässä Shellin esille sen vuoksi, että sille skenaariot ovat olleet tärkeä työväline liiketoiminnan kehittämisessä. Jos tarkastelemme kuutta suurinta ylikansallista energiayhtiötä, niin Shell on viimeisten 20 vuoden aikana ollut joko kannattavin tai toiseksi kannattavin yritys. Meidän ei pidä myöskään unohtaa Euroopan unionia, jonka energiapäätöksissä ja direktiiveissä olemme mukana. Euroopan komissio tekee myös energiaskenaarioita. Sille energiapolitiikka on päällimmäinen kysymys, esimerkiksi miten ratkaistaan Euroopan energian ja maakaasun saatavuus vuonna Tiedetään, että tähän kysymykseen liittyvät Venäjän ja EU:n suhteet. Esimerkiksi presidentti Putinin käynnit komissiossa ovat liittyneet mm. maakaasusopimuskysymyksiin.

14 Voidaan perustellusti väittää, että näkökulma vaikuttaa painotuksiin tulevaisuuden toimintapolkua hahmotettaessa. Kukaan ei tiedä, miltä tulevaisuus näyttää. Skenaariot ovat arvauksia nykyisyydestä tulevaisuuteen. Mielestäni ehkä suurimmat erot kommenttipuheenvuoroissa ovat talouden ajattelussa, ja tämä on kysymys, jonka OECD ja IEA ovat nostaneet viimeisen kahden vuoden aikana selvästi esille. Kutsuisin tätä vanhan energiatalouden ja uuden energiatalouden väliseksi eroksi. Vanha energiatalous perustuu aika pitkälle neoklassiseen talousmalliin, jossa on monopoleja ja vähän toimijoita. Neoklassisessa mallissa käyttäjän ja tuottajan välillä ei ole yhteyttä. Käyttäjän takaisinkytkentä tai mielipiteet eivät välttämättä näy tuottajan päätöksissä. Energiapuolen tuotesyklit ovat pitkiä. Energiajärjestelmien muutokset saattavat kestää vuosikymmeniä, puoli vuosisataa, jopa vuosisadan, mutta tähän on luonnollinen selitys eli energia- ja varsinkin sähkömarkkinoiden oligopolisuus. Vapaampaa taloutta ollaan harjoiteltu vasta joitakin vuosia. Uusi energiatalous liittyy evoluutiotalouden kysymyksiin. Oppimisprosessit vaikuttavat teknisiin ratkaisuihin. Satsaamalla oppimiseen ja uuteen teknologiaan, uudet teknologiat tulevat jonain päivänä voimakkaammin markkinoille. Tyypillinen oppivan talouden esimerkki on informaatioteknologia. Tuotesyklit informaatioteknologiassa ovat tänä päivänä noin vuoden mittaisia. Ne olivat 50 vuotta sitten samaa suuruusluokkaa kuin energia-alalla, mutta tänä päivänä äärettömän lyhyitä. Oppimisen ja sosiaalisen pääoman merkitys kasvaa suuresti tällaisessa taloudessa. Miten oppiva talous vaikuttaa energiapuoleen? Väittäisin, että se kehittää tehokkaampia teknologioita, ja se tuo uutta teknologiaa markkinoille. Ja lisäksi se varmasti murtaa vanhoja ja myös vakiintuneita polkuja. Voidaan kysyä, miksi oppiva talous ei energiapuolella yksistään toimi. Tästä professori Bergman Ruotsista on tehnyt aika hyvän kansainvälisen arvion. Jos markkinoilla on harvoja toimijoita, niin nämä lukitsevat tahtomattaankin usein kehityksen määrätyille poluille. Tätä kautta julkinen tuki ja ohjaus on tärkeää, jotta "vapaa kilpailu" toteutuisi ja uusi teknologia pääsisi markkinoille. Shell päivitti noin kuukausi sitten omat skenaarionsa, ja olen jättänyt niistä kopiot myös tänne. Energiapuolella on erilaisia historian aaltoja, ja aikavakiot ovat pitkiä. Kestää noin puoli vuosisataa, ennen kuin jokin energialähde tulee markkinoille. Historiallisesti on lähdetty liikkeelle perinteisestä bioenergiasta ja sitten tulevat kivihiili, öljy ja ydinvoima. Tämän jälkeen perinteiset uusiutuvat ja lopuksi uudet uusiutuvat. Aikavakiot ovat pitkiä, mutta jos olemme oppivassa taloudessa, niin voidaanko päästä nopeampiin sykleihin? Miten nopeasti teknologiat tulevat markkinoille? Tämä on yksi niitä isoja kysymyksiä, joita myös skenaariotutkimuksessa selvitetään. Teknologian markkinoille tulo noudattaa S-käyrää. Aluksi kehitys etenee hitaasti, sitten kiihtyy ja lopuksi saturoituu. Nopeus riippuu monesta tekijästä. Esimerkiksi informaatio, sen leviäminen toimijoiden välillä, mitkä ovat yritysten näkemykset uudesta teknologiasta, jne. Jos toimivat markkinat eivät halua jotain teknologiaa, niin uusi teknologia ei pääse itsestään markkinoille. Julkinen tuki on tällöin tarpeen. Saksa on hyvä esimerkki siitä, miten tällaiseen innovaatiosykliin on vaikutettu. Saksassahan on viimeisten viiden vuoden aikana satsattu voimakkaasti tuulivoimaan. Miksi satsataan ja pakotetaan tuulivoimaan? Kysymys on aika pitkälle siitä, että pyritään saamaan tuulivoima polulle, jossa se lukittuu markkinoille. Tämä on Saksan viranomaisten selvä viesti. 11

15 Tuulivoimaa on Saksassa tällä hetkellä noin kolme prosenttia. Se on kahden perusvoimalaitoksen verran sähköä. On arvioitu, että jos päästään noin viiteen prosenttiin, niin silloin ollaan lähellä pistettä, jossa tuulivoima lukittuu markkinoille ja silloin tuetkin voidaan vähitellen poistaa. Jos tuulivoima lukittuu markkinoille Saksassa, niin vuonna 2010 tuulivoima tuottaisi noin seitsemän suuren perusvoimalaitoksen verran sähköä. Energiasektorin muutokset (energiamarkkinat vapautuvat, innovaatiot tulevat energiapuolelle) tulevat varmasti vaikuttamaan siihen, kuinka nopeasti jokin uusi teknologia tulee markkinoille. Kun tutustuin akateemikko Miettisen puheenvuoroon ja WEC:n raporttiin, panin erityisesti merkille, että niissä tuotiin esille erilaisia näkökantoja. Mitä enemmän informaatiota meillä on näistä vaikeista kysymyksistä, sen parempia päätöksiä pystymme varmasti tekemään. Kiitoksia. 12

16 13 Professori Mikko Kara Valtion teknillinen tutkimuslaitos NÄKEMYS SUOMEN ENERGIANKEHITYKSESTÄ KANSAINVÄLISESSÄ PERSPEKTIIVIS- SÄ Herra puheenjohtaja, arvoisat kuulijat, Käyn tässä johonkin mittaan läpi meillä äskettäin valmistunutta kirjaa nimeltä Energy visions 2030 Suomelle. Se on noin kahden vuoden työ, jota meillä on yhteensä 50 tutkijaa ollut tekemässä. Vastaavalla tarkkuudella tehtyä maakohtaista selvitystä energiajärjestelmän kehitysvaihtoehdoista en ole löytänyt puhumattakaan näistä maailmanmitan selvityksistä, mitä on tehty. Tämä on lähtökohta, mitä tarkastelen. Meillähän Suomen energiajärjestelmä kansainvälisesti eri mittarein mitattuna on varsin hyvä. Se on erittäinkin hyvä. Eräs indikaattori on energiajärjestelmän monipuolisuus: miten monipuolisesti me käytämme eri primäärienergialähteitä ja tuotamme niistä sähköä. Maailmanmitassa mitattuna Suomi on aivan kärkimaita. Toinen mittari on polttoaineiden käytön hyötysuhde, joka sekin on aivan omaa luokkaansa, jos verrataan EU-maihin, USA:han, Kanadaan tai Japaniin. Tässä tietysti eräs tärkeä selittävä tekijä on meidän yhdistetty sähkön- ja lämmöntuotanto. Siinähän yli 30 % sähköstä tehdään sellaisissa voimalaitoksissa, jotka tuottavat myös lämpöä tai höyryä teollisuuden prosesseihin. Ehkä se isoin huolenaihe, kun tarkastellaan tulevaisuutta ja niinkin pitkää aikaväliä kuin 2030, on se, että maiden välinen keskinäinen riippuvuus tulee kehittymään. Näköpiirissä on se, miten paitsi EU, joka tässä polttoaineiltaan tulee riippuvaiseksi huomattavasti muista maista, niin kaiken kaikkiaan polttoaineiden maailmankauppa lisääntyy ja tuo tähän eri maiden energiajärjestelmiin epävarmuustekijän. EU:ssa on niin, että riippuvuus erityisesti Venäjästä on selvästi kasvamassa. Olemme tässä kirjassa tarkastelleet erityisen huolellisesti erilaisten energiateknologioiden kehittymistä ja tarkoitus oli selvittää itsellemme, mitkä ovat ne energiateknologiat, joihin Suomessa kannattaa panostaa ja toisaalta, mitkä ovat ne energiateknologiat, joissa kannattaa soveltajana olla edelläkävijänä Suomessa. Sillä tavoin katsoimme myös teknologian kehittämisen panostuskohteita itsellemme. Skenaarioita tässä on kaksi, ja kolmas on julkisuudessa muutoin ollut skenaario. Skenaarioiden yleisiä lähtökohtia ovat: Ilmaston lämpötilan nousu, päästörajoitukset, muutoin yleiset oletukset on kuten kansallisessa ilmastostrategiassa, talous kasvaa eri sektoreilla kuten siinä on oletettu, paitsi metsäteollisuuden osalta me emme aivan sellaisia lukuja hirvinneet käyttää, mitä on julkisuudessa ollut. Metsäteollisuudessa lienee se tilanne, että puuvarojen saatavuus rajoittaa ainakin sellaista kasvua, mitä tähän asti on nähty. Puuta voidaan tietenkin tuoda ulkomailta, mutta sitä varmaan rajoittavat ympäristöseikat, jotka alkavat tulla enemmän esille.

17 Sähköntuonti on tässä rajoitettu kuuteen terawattituntiin vuodessa ja se on myös ollut kansallisen ilmastostrategian lähtökohtia. Merkittävä tekijä on maakaasun hinta ja nyt kun Suomi jo tänä päivänä poikkeaa maakaasun osalta hintatasossaan Keski-Euroopan hintatasosta, meillä ei ollut mahdollisuuksia olettaa hinnan kehitykselle muuta, kuin että se aika merkittävästi tulee tuolla aikavälillä nousemaan. Kävimme tuosta paljon sisäistä keskustelua ja pyrimme sitä analysoimaan. Sanotaan, että tämä on haarukan alaraja, jonka otimme sitten tähän käyttöön. Meillä oli perusteluja myös sille, että maakaasun hinta olisi tuotakin korkeampi. Tämä on laskettu VTT:n järjestelmämallilla, jossa kaikki Suomen voimalaitokset on mallinnettu, kaikki merkittävimmät energian kulutuskohteet on mallinnettu ja voimalaitokset polttoaineiden käyttömahdollisuuksineen. Se on varsin perusteellinen malli, joka tässä on tehty, ja sitä samaa mallia on jatkuvasti käytetty, kun olemme laskeneet meidän omistajalle, kauppa- ja teollisuusministeriölle, erilaisia selvityksiä ilmastostrategian tueksi. Näillä skenaarioilla pyritään haarukoimaan Suomen energiatulevaisuutta. Tässä on muutamia ehkä keskeisimpiä eroja näiden välillä. Oleellisesti tässä tarkastellaan näitä kahta säästö- ja teknoskenaariota. Energiaverotus poikkeaa näissä aika merkittävästi niin, että säästöskenaariossa yhteiskunnan kehittymistä siihen suuntaan, kuin sen energiapoliittisesti halutaankin kehittyvän, on ohjattu energiaveroja nostamalla, kun taas teknoskenaariossa on merkittävästi panostettu energiateknologian kehittämiseen ja niin saatu sekä biopolttoaineiden käyttöä huomattavasti lisättyä ja niiden kustannustehokkuutta parannettua, ja että myöskin energian käyttöpuolella esimerkiksi mekaanisen massan ominaiskulutusta saatu alennettua noin 20 %. Tämä on ollut meillä arvio. Ydinvoiman osalta säästöskenaariossa sallitaan yhden uuden 1400 megawatin yksikön rakentaminen, noin vuonna 2015 se olisi käytössä, ja sitten teknologiaskenaariossa jo vaikkapa kaksi yksikköä. Meillä oli täällä myös sellainen näkemys, että tuolloin ydinvoiman pienet modulaariset ehkäpä sadan megawatin yksiköt voisivat olla jo kaupallisesti käytettävissä ja se voi rakentua myös pienemmistä yksiköistä, jotka ovat vapaille sähkömarkkinoille joustavimmin tuotavissa kuin iso yksikkö. Eräs merkittävä seikka, jossa nämä kaksi skenaariota eroavat, joita tässä pääosin tarkastellaan, on kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen. Se eroaa tästä perusskenaariosta. Näissä on oletettu vielä - 20 %:n lisävähennys siihen, mitä Kioton tavoitteissa on asetettu, siis tämä nollatavoite vuoden 2010 tuntumaan. Meidän näkemys on se, että hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ei suinkaan lopu, jos vakavasti ollaan tällä tiellä etenemässä, vaan tulee lisää tiukkenevia päästövaatimuksia. Eräs seikka on, että kun teknologiaa kehitetään, niin esimerkiksi metsäpolttoaineiden kilpailukyky selvästi paranee. Mutta toisaalta on niin, että mitä enemmän puupolttoainetta käytetään, sitä epätaloudellisempiin varoihin joudutaan menemään. Se on hyvin riippuvainen kuljetuskustannuksista ja silloin hinta tietysti nousee. Epätoivottavin tilanne puupolttoaineen kohdalla on se, että energiankäyttö ryhtyisi kilpailemaan muun jalostuskäytön kanssa, koska kansantaloudelle on tietysti edullisinta kierrättää puu joko paperina, huonekaluina tai muuna jalosteena maailmalle, eikä ryhtyä sitä ensisijaisesti polttamaan. Sitten tässä on tuloksia, miten energian kokonaiskulutus kehittyy ja mistä se primäärienergia näissä eri skenaarioissa saadaan. Me olemme lähteneet ehkä hiukan varovaisemmasta kokonaiskulutuksesta sekä primäärienergian että sähkön kulutuksen osalta kuin mitä virallisesti on tuotu esille. Tässä näkyy primäärienergian kokonaiskulutus ja miten se jakautuu eri primäärienergialähteille. Teknoskenaariossa sähkön tuontia ei ole lainkaan. Vesivoimaa on ja tuulivoimaa. Sitten on ydinvoimaa, jonka osuus on aika suuri. Puupolttoaineiden osuus on myöskin melkoinen. Mustalipeää on kaikissa näissä ja mustalipeähän on muutenkin meidän merkittävin biopolttoaine. Tämä on siis primäärienergiatarkastelu. Kun tullaan sähköön, niin mustalipeän osuus on vielä merkittävämpi, koska siellä uusilla teknologioilla saadaan enemmän sähköä kuin vanhoilla 14

18 teknologioilla. Maakaasulla on oma merkittävä roolinsa ja öljytuotteilla edelleenkin liikenteessä, turvetta on käytössä, hiiltä, ja sitten mahdollisesti muita jätepolttoaineita. Tämä oli primäärienergiapuoli. Sähköntuotantorakenne näissä kaikissa skenaarioissa pysyy hyvin monipuolisena ja jos katsotaan näitä läpi, niin tuontia ei ole tässä teknoskenaariossa. Ydinvoiman osuus on noin 35 %, ja vesivoimaosuus on ihan merkittävä. Tuulivoima on noin 10 %, hiili- tai turvelaudetta tässä teknoskenaariossa ei ole ollenkaan, sen sijaan pieni määrä maakaasulaudetta. Teollisuuden vastapainetuotannossa korostuu puu ja mustalipeä huomattavasti paremmilla hyötysuhteilla kuin mitä nyt on käytössä, ja myöskin kaukolämmityksen yhteydessä tuotettu sähkö, sen osuus on varsin merkittävä. Eräs asia, johon juuri poimin netistä tietoa ennen tänne tuloa DOI:n budjetista vuodelle Siellä nimenomaisesti viitataan tähän syyskuun 11. päivän tapahtumaan ja todetaan, että energiahuollon omavaraisuuteen on kiinnitettävä entistä enemmän huomiota. Se on varmaan maailmanlaajuisestikin seikka, johon tullaan kiinnittämään entistä enemmän huomiota ja tärkeää meidänkin mielestä. Tässä nähdään, kuinka energiahuollon omavaraisuusaste kehittyy näissä eri skenaarioissa. Sehän nousee verraten korkeaksi silloin, kun panostetaan kotimaisen teknologian kehittämiseen ja käytetään kotimaisia polttoaineita mahdollisimman paljon. Tämä oli energian tuotantopuoli, miten se näissä meidän skenaarioissa kehittyy. Ja sitten jokunen sana energian kulutuspuolesta. Siinä rakennukset ovat tietysti kuluttajana varsin tärkeitä ja kaikki nämä skenaariot eivät sittenkään kovin paljon poikkea toisistaan tämän rakentamisen osalta muutoin, kuin rakennuksissa käytetään teknoskenaariossa monipuolisemmin polttoaineita kuin muissa. Oletamme, että bioöljyt tulevat käyttöön ja sitten on tietysti puu ja muut, joiden markkinapotentiaali on itse asiassa aika iso. Tässä on sitten muuta energialähdettä näihin rakennuksiin. Selvästi nähdään, että vaikka rakentamisen volyymi kasvaa, niin energiankulutus ei selvästikään kasva samalla vauhdilla. Mainitsin jo aikaisemmin, että teknologia vauhdittaa bioenergian hyödyntämistä ja tässä on nyt, miten eri skenaariot poikkeavat bioenergian osuudelta. Tuosta näkyy, että puun pienkäyttö on tietysti merkittävää, mutta varsinkin puun ja erilaisten jätteiden hyödyntäminen energiaksi on teknoskenaariossa noussut varsin isoksi ja nämä vähentävät meidän hiilidioksidipäästöjä aika lailla. Pyrolyysiöljy jälleen täällä puusta, jopa agrobiomassoja olemme arvelleet tulevan energiataloudellisiksi tuolloin, ja sitten muut jätepolttoaineet. Liikenteestä aivan yksi kalvo. Juhani Laurikko puhuu siitä lisää, mutta se miten me näemme liikenteen kehittyvän ihan yleisesti on, että sekä polttoainepohja että liikennevälineistö monipuolistuu ja kokonaiskulutus kuitenkin laskee. Mitä nämä eri skenaariot tarkoittavat sitten kasvihuonekaasupäästöjen osalta. Tämähän on itse asiassa oletusarvo, mutta näin tavoitteisiin edetään, eli ollaan noin 20 % alle Kioton tavoitteen vuoden 2030 tuntumassa kun verrataan vuoteen Teknologialla vastataan siis myös näihin tiukkoihin päästötavoitteisiin, mitä tuossa oli todella jo asetettu. Sitten on laskettu kansantaloudellisia vaikutuksia meidän kansantalousmallilla, joka nyt sitten on ETLAssakin käytössä ja yhdenmukainen siihen malliin, joka siellä on. Tämä on sovitettu heidän käyttämiin laskelmiin myöskin. Teknologiainnokkaana olen kovasti ajamassa tätä teknologian kehitystä eteenpäin, mutta ei tämä lopputulema ollut meillä ollenkaan tiedossa, kun tätä lähdettiin tekemään. Näin tässä kävi, että veroja joudutaan kovin paljon nostamaan, jotta saadaan yhteiskunta kehittymään energiapoliittisten tavoitteiden suuntaan, verrattuna siihen, mitä kehittyminen olisi, 15

19 kun panostetaan teknologiaan. Meillä oikeastaan jää tähän teknologian panostamiseen huikea summa rahaa, jos niin halutaan tehdä. Viimeinen kalvo, yhteenveto tästä tarinasta, kirjamme visio-osasta. Siinähän on kaiken kaikkiaan paljon muutakin ja nimenomaan teknologiakehitystä. Nämä tiukentuvat päästötavoitteet ovat todella iso haaste meidän energiataloudelle, erityisesti perinteiselle prosessiteollisuudelle, jonka osuus viennistä on merkittävä. Siinä on osaamisen historiaa vaikka kuinka paljon, enkä oikein ymmärrä sellaisia puheita, että siitä pitäisi näin vain ryhtyä väkisin luopumaan tai muuttamaan sitä. Keskeisimmät teknologiat, jotka tässä tuli esiin, joihin meidän mielestä pitäisi panostaa, kun katsottiin, mihin kannattaa, on kiinteiden ja nestemäisten biopolttoaineiden tuotanto, siis polttoaineiden tuotantopuoli, ja toisaalta sitten biojätteiden ja massan kaasutus sekä erilaiset integroidut sähkön ja lämmön tuotannon yhteistekniikat ja jopa tällaiset, missä on jätehuoltoa, energiahuoltoa ja vesihuoltoa yhdistetty eri tavoin. Täällä on tarkasteltu tällaista urban mill -ratkaisua. Ydinvoimaan meidän ei kannata valtiona panostaa, sen teknologian kehittämiseen, mutta meidän turvallisuuskulttuurimme ja historiamme osoittaa, että ydinvoiman soveltajana meidän kannattaa edelleenkin olla etunenässä. Tuulivoimaa on mahdollisuus lisätä, mutta silloin on todella mentävä merelle, ja tässä on noin 10 % sähköntuotannosta. Nyt täällä puhuttiin tuulivoimasta äsken. Olemme asiakasyritysten kanssa käyneet keskustelua teknologian kehittämistä tuulivoimaa koskien. Sellaista on viime aikoina tullut esille, että kun tuulivoimaa on niin kovasti tuettu markkinoilla Saksalla ja Tanskassakin vielä, niin yritykset ovat alkaneet aprikoida sitä, että kannattaako sellaiseen energiamuotoon panostaa, mitä valtio edelleenkin tukee näin voimakkaasti, onko se sittenkin riskialtista. Ainakin meidän asiakasyritykset ovat ryhtyneet tätä tosissaan miettimään. Tämä on mielestäni seikka, joka kannattaa ottaa huomioon. Todella teknologiaskenaario johtaa edullisempaan kehityspolkuun, sillä on pienimmät talousvaikutukset, suurimmat päästöjen vähennykset ja se, mikä meidän erityinen tavoitteemme on VTT:llä, on edistää teknologian vientiä ja siihen se tuo paljon lisäpotkua. Kiitoksia. 16

20 17 Vanhempi tutkija Jyrki Luukkanen Tulevaisuuden tutkimuskeskus KOMMENTTIPUHEENVUORO Arvoisa puheenjohtaja, hyvät kuulijat, Kiitoksia tästä mahdollisuudesta tulla kommentoimaan Mikko Karan esitystä kirjasta Energy Visions Tämä on todella mielenkiintoinen ja hyvin tehty julkaisu, suosittelen sitä kaikille. Kirja on erittäin perusteellisesti tehty ja siinä on esitelty erilaisia tekniikoita ja erilaisia tulevaisuuden mahdollisuuksia. Kirjan tekemiseen on selvästi panostettu voimavaroja kunnolla, että on saatu luotua laaja ja yksityiskohtainen kuva erilaisista energiankehitysteknologioista ja toisaalta myös siitä, miten näitä voitaisiin kansantalouden erilaisissa kehitysympäristöissä käyttää hyväksi. Puuttuisin ensin siihen, että kirjassa esitettiin melko jyrkästikin vaihtoehtoina joko energiaverot tai teknologian kehittäminen. Todellisuudessa kysymys ei ole toisensa poissulkevista vaihtoehdoista vaan paremminkin sekä että -tilanteesta. Jos ajatellaan poliittista realiteettia niin EU ei varmaankaan luovu poliittisesta energiasektorin ohjauksesta. Todennäköisesti käytännössä Suomessakin tulee siis olemaan sekä poliittista ohjausta että teknologian kehitystä. Todennäköisesti nämä myös tukevat toisiaan, eli poliittisella ohjauksella, tapahtuu se sitten verojen tai erinäisten normien avulla, voidaan saada teknologiaa kehittymään - ehkä jossain tapauksissa nopeammin kuin miten se muuten tapahtuisi. Kirjassa on erittäin mielenkiintoisia teknologian kehittymiseen liittyviä juttuja kuten esimerkiksi pyrolyysiöljy ja vastaavat kehitysmahdollisuudet, jotka voivat tulevaisuudessa olla hyvinkin tärkeitä. Samoin polttokennojen kehittäminen ja sitä kautta nimenomaan liikenteen päästöjen vähentämismahdollisuudet ovat merkittäviä. Liikennehän on nähty sellaisena alueena, jossa päästöjen vähentäminen muuten voi olla aika hankalaa. Erityisesti Euroopan mittakaavassa on esitetty skenaarioita, joissa liikenteen päästöt tulevat kasvamaan EU:ssa, vaikka muut päästöt saataisiin suurin piirtein kuriin. Jos katsotaan historiaa Suomesta (Kuva 1), miten energiasektorin kehitys on tapahtunut, nähdään valtava öljyn kulutuksen kasvu 1960-luvulla.

21 18 Mtoe Energialähteet Ydinvoima Maakaasu Sähkön tuonti Öljy Kivihiili Turve Vesivoima Teollisuusjätteet Puu Kuva 1. Energialähteet Suomessa. Tässä kirjassa Energy Visions 2030 on mielestäni hyvin kartoitettu erinäköisiä tulevaisuuden vaihtoehtoja energiasektorin kehitykselle. Kirjassa on esitetty kolme erilaista skenaariota, mutta siinä voitaisiin myös miettiä sitä, mihin suuntaan kehitystä halutaan pitemmällä tähtäimellä yrittää viedä. Esimerkiksi IIASA:n yhdessä World Energy Counselin kanssa tekemät skenaariot ulottuvat vuoteen 2100 asti. Kuvassa 2 olevassa skenaariovaihtoehdossa vuonna 2100 ns. uudet uusiutuvat energialähteet eli aurinkoenergia, sekä muut uusiutuvat ja biomassa, kattavat pääosin koko energiankulutuksen. Tuo on yksi mahdollinen vaihtoehto.

22 19 Kuva 2. Esimerkki energiaskenaariosta vuoteen 2100 World Energy Council (WEC)/International Institute of Applied System Analysis (IIASA). Uusiutuvat energialähteet korvaavat nopeasti fossiiliset energialähteet. Mielestäni Energy Visions kirjassa voisi olla ihan mielenkiintoista katsoa, mitkä teknologiat pitemmällä tähtäimellä voisivat johtaa tällaiselle uusiutuvan energian tielle. Ilmeisesti yksi keino tulee olemaan vetytalous, ainakin sellaisissa vaihtoehdoissa, joissa aurinkoenergian kehitys on keskeisenä. Yksi tällainen tulevaisuuskuva, mitä vetytalouden yhdistäminen polttokennojärjestelmiin on ajateltu tuovan, liittyy hajautetun energiantuotannon kehittämiseen. Järjestelmässä aurinkoenergialla tehdään vetyä ja sitä käytetään polttokennoissa. Tulevaisuudessa kaikki autot olisivat polttokennoautoja ja samalla autot voisivat olla myös sähköntuottajia. Seisoessaan autot kytkettäisiin sähköverkkoihin ja ne toimisivat sähköntuottajina. Jos lasketaan, mikä on Suomen henkilöautojen tämän hetken moottoriteho, niin havaitaan, että se on noin viisi - kymmenen kertaa nykyisten sähkövoimalaitosten teho. Jos Suomen autot olisivat tulevaisuudessa polttokennoautoja, olisi meillä niissä iso voimalaitoskapasiteetti, jonka investointikustannukset on maksettu muuta tarkoitusta silmällä pitäen. Suurimman osan aikaahan autot käytännössä seisovat toimettomina, eli niiden ns. huipun käyttöaika on autolla todella pieni, joten ne voisivat hyvin toimia myös sähköntuottajina. Tällainen vaihtoehto voi olla mahdollista pitemmällä tähtäimellä. Energy Visions 2030 kirja ulotti skenaarionsa vuoteen Siihen mennessä on autokanta vaihtunut lähes kolmeen kertaan Suomessakin, vaikka autojen keski-ikä täällä onkin melko pitkä. Kirjassa olisi odottanut tällaisia vähän tavallisuudesta poikkeavampia skenaarioita, mielikuvituksen lentoa, ja ehkä yhtä hieman radikaalimpaakin skenaariota. Tällaiset visiot voisivat tietysti olla osa kirjan teknoskenaariota. Yksi tärkeä tekijä, joka vaikuttaa tulevaisuuden energiankulutukseen Suomessa on se, millainen talouden rakenne Suomessa tulee olemaan. Yleinen trendihän maailmalla on palveluvaltaistuminen. Globaalitaloudenkin kansainvälisessä kaupassa liikkuvat resurssit on hyvin pieniä verrattuna palvelusektorilla muodostuvaan arvonlisään. Palvelusektorihan on perinteisesti pääosin kotimais-

23 ta taloutta, ja jos kehitys Suomessakin on menossa samaan kansainväliseen suuntaan, on se yksi merkittävä energiankulutuksen kehittymiseen tulevaisuudessa vaikuttava tekijä. Palvelusektorin kehityksessä on tietysti myös hyvin paljon erilaisia vaihtoehtoja. Aiemmissa esityksissä otettiin tuulivoima voimakkaasti esille. Tuulivoiman potentiaalia, tässä Energy Visions kirjassa ei pidetty kovinkaan isona. Kysymys on kuitenkin siitä, millaisia ohjauskeinoja käytetään tuulivoiman edistämiseksi. Esimerkiksi Saksassa on lainsäädännön avulla luotu tilanne, jossa 10 vuodessa on noustu suurin piirtein Suomen tämän hetken tuulivoimakapasiteetin tasolta megawatin tasolle. Tällaiset suhteellisen nopeat muutokset ovat myös mahdollisia, jos energiapolitiikassa niin halutaan. On myös huomioitava, että Saksassa tuulivoiman lisäys on tapahtunut ilman valtion taloudellista tukea. Tuossa päällimmäisiä huomioita Energy Visions kirjasta ja sen skenaarioista. Suosittelen kirjan lukemista, sillä siinä on todella perusteellisesti esitelty erilaisia vaihtoehtoja. Tietysti kirja on myös tekijöidensä näköinen ja sen painotukset ovat varmaan joissain kohdissa sellaisia, että kaikki eivät välttämättä niitä allekirjoita. Todella mielenkiintoista luettavaa kuitenkin. Kiitoksia. 20

24 21 Ryhmäpäällikkö Juhani Laurikko Valtion teknillinen tutkimuskeskus LIIKENTEEN ENERGIA- JA KÄYTTÖVOIMAVAIHTOEHDOT JA NIIDEN PÄÄSTÖT Kiitos herra puheenjohtaja, hyvät kuulijat, Alustukseni aiheeksi on annettu puhua energian käytöstä erityisesti liikenteestä. Liikenteeseen liittyviä energiakysymyksiä tässä on useammassakin alustuksessa jo sivuttu, ja aion nyt perehdyttää teitä vähän syvällisemmin näihin asioihin. Lähtökohtana tässä esityksessä on se, että liikenteen osuus koko energiankäytöstä, primäärienergiasta on noin 20 %, ja liikenteen volyymin kasvun on ennustettu olevan aikamoinen: vuoteen 2015 mennessä on luvattu 40 % lisää. Mitä sitten tuleekaan vuoteen 2050 mennessä? Energian tarve kasvanee noin % vuoteen 2020 mennessä. Liikenne on siinä mielessä mielenkiintoinen energiankäyttösektori, että se on myöskin oma tuottajansa. Suurimmaksi osaksi liikenne käyttää vain polttoaineita ja sillä on omat voimalansa, pois lukien tietysti sähkökäyttöinen raideliikenne. Tulevaisuutta on helpompi ennustaa, kun katsoo, mistä tähän päivään on tultu. Liikennehän on ollut öljyenergiasta varsin riippuvainen ja tämä riippuvuus on vain kasvanut. Öljyn käytön lisääntymisen myötä myös liikenteen öljyriippuvuus on lisääntynyt. Liikenne ei juuri ole käyttänyt hiiltä, ja sen osuus on vain vähentynyt, ja ylipäätään hiilen osuus on kulutuksessa muutenkin vähentynyt. Samoin on käynyt sähkön osuudelle, vaikka sähkön käyttö sinänsä on huimasti lisääntynyt, niin liikenteen energian käytössä sähkön osuus on pudonnut. Sellainen energianlähde, missä liikenne on jopa kasvattanut osuuttaan on kaasu, jolloin liikenteessä käytetty absoluuttinen kaasun määrä on aika paljon kasvanut. Edessä on joukko haasteita. Jos ongelmat on isoja, niitä aletaan kutsua haasteiksi. Suurin haaste varmaan on, että liikenne on edelleen aika vahvasti raakaöljyjalosteista riippuva ja sellainen tilanne ei pitkällä tähtäyksellä ole hyvä. Ongelmaksi on muodostunut myös ei niinkään primääripäästöjen eli myrkyllisten ja happamoittavien päästöjen hallinta vaan se, että hiilidioksidista on tullut ongelma. Sille ei ole puhdistustekniikkaa, kuten myrkyllisille päästöille, vaan sitä voidaan vähentää vain kulutusta vähentämällä. Raakaöljyvarat, kuten jo kuultiin, alkavat ehtyä noin 50 vuoden kuluessa, ja pitäisi löytää jotain tilalle. Mutta mitä, siinä on suuri kysymys. Autoja maailmassa tällä hetkellä on yli 700 miljoonaa kappaletta, joista 80 % OECD-maissa. Niiden käyttöikä on yli 15 vuotta, vaikka tässä viitattiin, että uusiutumista tapahtuu, niin lienee kuitenkin lähes 20 vuotta, ennen kuin koko teknologiaketju on käyty läpi ja uusi teknologia on kaikkialla käytössä. Tässä katsauksessa rajoitun nyt vain tieliikenteeseen, koska koko liikennesektori on liian laaja näin lyhyessä ajassa käsiteltäväksi. Päästöjen ja energiankulutukseen vaikuttaa pääasiassa se, minkälaista moottoria käytetään ja

25 varsinkin päästöihin se, minkälaista pakokaasujen puhdistustekniikkaa on käytetty. Erittäin suuri merkitys on myös sillä, millä polttoaineilla moottoria käytetään. Ympäristöolosuhteilla on merkitystä, ja niiden hallinta on vaikeaa. Myös liikenne- ja ajotilanteilla on suuri merkitys ja ne saattavat yhdessä joskus kompensoida ja jopa tehdä teknologian parantamisen vaikutukset lähes merkityksettömiksi. Hiilidioksidi on polttomoottoriprosessissa palamisen haluttu lopputuote, johon pyritään, ja toisaalta ei ole liikkuvaan kalustoon soveltuvaa hiilidioksidin erotustekniikkaa. Siksi hiilidioksidipäästöjen vähentämiseksi on tehtävä toimenpiteitä, jotka vaikuttavat joko polttoaineen kulutukseen tai energian tarpeen vähentämiseen. Varmasti seuraavan 20 vuoden kuluessa tuleekin tapahtumaan evoluutio, eli tulemme parantamaan nykyistä teknologiaa, koska sillä on niin vahva asema. Auton energiankulutus riippuu siitä, millä polttoaine-energia muutetaan mekaaniseksi energiaksi tai sähköksi, eli moottorista, mutta myöskin niistä vastusta tuottavista osista eli ajoneuvon painosta, korin muodosta ja muista tekijöistä sekä ympäristötekijöistä, kuten jo todettiin. Ajovastukset muodostuvat pääasiassa ilmanvastuksesta, joka syntyy korimuodon ja ajonopeuden yhteisvaikutuksena, sekä auton painosta, joka tuo mukaan myös kiihdytystä vastustavan komponentin, sekä renkaiden vierintävastuksesta. Virtaviivaistamalla auton koria voidaan ilmanvastusta vähentää, ja sillä on merkitystä varsinkin suurilla nopeuksilla. Toisaalta tänä päivänä kasvava osa liikenteestä tapahtuu pienillä nopeuksilla, jolloin auton massalla on suurempi merkitys, ja sen takia auton koon pienentäminen ja keventäminen onkin haluttua, mutta tämän on usein nähty olevan ristiriidassa auton kolariturvallisuuden kanssa. Lisäksi ei voida jättää kokonaan huomioimatta sitä, että kierrätystarve on ilmeinen kaikilla materiaaleilla ja uusilla ja kevyillä materiaaleilla ei välttämättä vielä kaikilla ole yhtä hyvin tunnettuja kierrätysprosesseja kuin nykyisillä teräksellä, alumiinilla ja vastaavilla. Tarkasteltaessa energian kulutusta voimalaitteen eli moottorin suunnasta ovat asioita, jotka lopputulokseen vaikuttavat, tietenkin se, että minkä tyyppistä moottoria käytetään, eli käytetäänkö ottomoottoria vai dieselmoottoria, mutta myös minkälaisilla prosessin parametreillä ajetaan ja kuinka paljon moottoria kuormitetaan suhteessa sen maksimitehoon. Selvä trendi on havaittavissa varsinkin henkilöautopuolella, että siirtymistä on tapahtunut dieselmoottoreihin. Raskas liikennehän on käyttänyt dieselmoottoreita jo pitkään, lähes koko ajan, ja dieselmoottorin valta-asema on siellä ihan kiistaton. Henkilöautoissa EU:ssa keskimääräinen dieselmallien markkinaosuus uusissa henkilöautoissa on nyt yli 30 %, ja sen arvioidaan viiden vuoden sisään nousevan 40 prosenttiin. Siihen on vaikuttanut lähinnä se, että dieselmoottori on kehittynyt niin, että siitä on saatu sen tyyppinen voimalaite, että se kelpaa vaativillekin kuluttajalle. Moottoreita edelleen kehitettäessä elektronisella säädöllä ja ohjauksella on erittäin merkittävä asema. Haasteellista on nimenomaan mäntäpolttomoottorin palamisprosessin hallinta, sillä palaminen on jaksottaista ja jokaisen työkierron kohdalla on kyse hyvin lyhyestä ajasta. Siksi ohjauksella ja säädöllä on erittäin suuri merkitys. Suora polttoaineen ruiskutus palotilaan sekä diesel- että bensiinikäyttöisessä moottorissa on teknologia, joka koko ajan valtaa alaa ja tuo hyviä tuloksia sekä päästöjen että energian kulutuksen vähentämisen suhteen. Voimansiirron puolella on mahdollisuuksia kehittää rakennetta sillä lailla, että voidaan ottaa energiaa talteen. On nähtävissä, että varsin pian autoihin tulee integroitu starttimoottorin, laturin ja ns. momenttimoottorin yhdistelmä. Sillä moottori käynnistetään, tuotetaan sähkövirtaa ja autoa hidastettaessa sillä voidaan liike-energiaa muuttaa takaisin sähköksi ja varastoida se akkuihin ja käyttää sitä myöhemmin hyödyksi. Vastaavasti sähkömoottorista saadaan lisää vääntömomenttia, jolloin tullaan toimeen pienemmällä polttomoottorilla, ja silloin moottorin keskimääräinen kuormitus on korkeampi ja sitä kautta sen hyötysuhde on parempi. Saadaan voimakkaamman 22

26 tuntuinen auto pienemmällä moottorilla. Pitemmällä aikavälillä on mahdollista siirtyminen täysin sähköiseen voimansiirtoon, jossa polttomoottorin ohjaus irrotetaan kokonaan liikennetilanteen aiheuttamasta tehon tarpeen muuttamisesta ja sitä voidaan ajaa ihan omana yksikkönään, joka vain tuottaa sähköä. Silloin tullaan ns. hybriditekniikkaan, joista muutamia malleja on jo kaupan ja useita prototyyppejä tai lähes valmiita kaupallisia konsepteja on esitelty. Ympäristön ja liikenneolosuhteiden merkitystä ei voi jättää huomiotta ja näen, että ympäristön merkitys tässä on sellainen, että esimerkiksi ajoneuvon navigoinnin ja opastusjärjestelmien avulla voidaan vähentää hukka-ajoa, kun löydetään helpommin oikeaan määränpäähän, löydetään nopeammin pysäköintipaikat ja halutut palvelut. Vastaavasti voidaan käyttää ajajaa avustavia toimintoja, joilla auton ohjaajan ajotottumuksia muokataan niin, että hän osaa ajaa mahdollisimman taloudellisesti. On kuitenkin muistettava, että suurimmaksi osaksi liikennevälineet ovat kuitenkin yksittäisten kuluttajien hallinnassa ja ne markkinavoimat, jotka autojen ostopäätöksiin vaikuttavat, ovat välillä vaikeasti ymmärrettäviä. Vaikka teknologia antaa mahdollisuuksia, tämä prosessi ei ole mitenkään hallittu, eli pitäisi jo ennakkoon nähdä, ottavatko markkinat nämä uudistukset myös suopeasti vastaan. On nähty, että teollisuus pystyy tarjoamaan vähäkulutuksisia ekoautoja, jotka kulkevat kolmella litralla polttoainetta, mutta markkinat vetävät mieluummin sellaisia autoja, joissa on isot moottorit, mukavuutta ja voimaa, ja kulutuksen sijasta kolme litraa on vähintään moottorin tilavuus, jolloin kulutus on moninkertainen. Jos sitten katsotaan, mitä voidaan polttoaineiden puolella tehdä, niin tärkeätä tietenkin on se, mitä polttoainetta käytetään ja mistä raaka-aineista se valmistetaan, millaisilla prosesseilla, ja minkälainen jakelutie sillä on. On nähtävissä, että kehitys on kulkenut niin yleisessä energian tuotannossa kuin liikenteessäkin kohti vetyrikkaampia polttoaineita, ja seuraava askel liikenteen osalta tulee olemaan siirtyminen maakaasuun, jossa vetyä suhteessa hiileen on enemmän kuin nykyisissä nestemäisissä raakaöljyjalosteissa. Lopputilanteena tietenkin tulee olemaan vety mahdollisimman vähäisellä fossiilisella energiankulutuksella valmistettuna. Maakaasua voidaan käyttää monella tavalla. Sitä voidaan riittävästi puhdistettuna käyttää sellaisenaan kipinäsytytys- eli ottomoottoreissa. Samalla tapaan voidaan käyttää myös öljyn jalostuksen ja maakaasun tuotannon sivutuotteena syntyvää ns. nestekaasua, joka on pääasiassa propaania ja butaania. Maakaasun ohella voidaan käyttää myös erilaisissa biokaasu-prosesseissa tuotettua kaasua, joka on aivan saman arvoista metaanikaasua kuin maakaasukin. Maakaasun siirtämiseksi ja varastoimiseksi on olemassa paitsi paineistaminen (kompressio), myös ns. nesteytetty teknologia, jossa jäähdyttämällä kaasu -167 EC lämpötilaan, se saadaan nesteytymään jo varsin matalassa paineessa. Maakaasu on myös erittäin arvokas prosessiaine ns. synteesikaasureaktioille, joissa voidaan tehdä esimerkiksi metanolia tai dimetyylietriä, joka myös kelpaisi liikennepolttoaineeksi dieselmoottorissa. Tai sitten siitä voidaan ns. Fisher Trops -prosesseilla valmistaa synteettisiä dieseleitä, jotka saattavat tulevaisuudessa, kun rikittömät polttoaineet nousevat suureen arvoon, voivat olla hyvinkin haluttuja polttoaineita. Hyötysuhde tällaisella kaasuketjulla on likimain sama kuin öljynjalostusketjulla, jos tarkastellaan megajouleja, jotka niillä saadaan varastoitua polttoainesäiliöön. Auton moottoriprosesseissa liikutaan kaasukäytössä myös likimain samoilla hyötysuhdeluvuilla kuin perinteisillä polttoaineilla. Maakaasun päästöt varsinkin reaktiivisten hiilivetyjen osalta ovat aika vähäiset. Koska kyseessä on yksinkertainen, lyhytketjuinen hiilivety, se palaa puhtaasti. Suurin osa hiilivetypäästöistä on 23