ForTheDoers-blogi

Kaasu – sähkön kumppani hiilivapaassa tulevaisuudessa

Vesa Ahoniemi  ·  14 helmikuu 2020

Tarve saada koko Euroopan talous hiilineutraaliksi nostaa energiasektorin riman korkealle. Miten vähentää päästöjä hallittavilla kustannuksilla ja pitää samalla valot päällä? Yksi pääkeinoista on todennäköisesti kaasu – ensin maakaasu ja lopulta puhdas kaasu.

City view

Joustavuustarve kasvaa

Maailma oli ennen yksinkertaisempi. Vain muutama vuosikymmen sitten Euroopan maiden sähkömarkkinat olivat pitkälti erillisiä saarekkeita, joita suuret, kansalliset energiayhtiöt palvelivat massiivisen ylikapasiteetin turvin. Ympäristökuorma oli korkea, mutta se ei ollut suuri puheenaihe. Kustannuksetkin olivat suuret, mutta ne olivat pitkälti näkymättömissä. Sähkö oli käyttäjien näkökulmasta kuin mikä tahansa polttoaine.

Markkinoiden vapautuminen laittoi stopin ylikapasiteetille – yhtenäiset markkinat alkoivat muodostua, mikä nosti tehokkuutta ja säästi kuluttajilta kymmeniä miljardeja euroja vuosittain.

Sähköntuotannon ilmastovaikutukset ovat niin ikään vähentyneet. Monien mutkien jälkeen EU:n sähköntuotanto on vähentänyt hiilidioksidipäästöjään melkein 45 prosentilla vuodesta 1990, mikä on valtavasti muita sektoreita enemmän. Tuuli- ja aurinkovoiman osuus on noussut 18 prosenttiin.

Täten ei ole yllätys, että yhä useammin sähköä pidetään puhtaimpana energiamuotona, jolla on potentiaalia puhdistaa myös muita sektoreita, kuten liikennettä, jonka päästöt ovat päinvastoin nousseet jopa 20 prosenttia vuoteen 1990 verrattuna.

Muutos ei varmastikaan pääty tähän. Eurooppa on jo nyt saanut yhden tärkeän oppitunnin: tuuli- ja aurinkovoiman rakentaminen ei yksistään riitä. Markkinamalliin, toimitusvarmuuteen, kokonaiskustannuksiin, investointiepävarmuuteen, verkkopullonkauloihin, kantaverkon rakentamiseen, paikalliseen vastustukseen ja moniin muihin seikkoihin liittyvät ongelmat kertovat siitä, että sähkö tarvitsee kipeästi rinnalleen muita energiamuotoja.

Toisin sanoen: joustavuudelle on kasvava tarve.

Nykyhetkestä tulevaisuuteen

Kaasun rooli nykypäivän Euroopassa liittyy pitkälti joustavuuteen. Noin 70 prosenttia kaasun kulutuksesta on sääriippuvaista. Sää vaikuttaa koko energiajärjestelmään monin tavoin.

Päivätasolla Euroopan kaasuvarastot mahdollistavat esimerkiksi tuuli- ja aurinkoenergian lisäämisen järjestelmään siten, että varastoihin injektoidaan enemmän kaasua tuulisina päivinä ja päinvastoin. Vuodenaikojen tasolla kaasu varmistaa, että talven suurempi energiantarve tyydyttyy, sillä sähköjärjestelmä ei tähän taivu. Vuoden ensimmäisellä neljänneksellä Euroopan kaasunkulutus on keskimäärin noin 90 prosenttia (800 TWh) korkeampi kuin toisella tai kolmannella neljänneksellä. Sama luku sähkölle on 15 prosenttia (100 TWh).

Kaasu on myös elintärkeä yksittäisten kylmien päivien energiantarpeelle – esimerkiksi Saksassa ero kylmän ja lämpimän päivän välillä vuonna 2018 oli 4 TWh, eli seitsenkertainen vastaavaan eroon sähkönkulutuksessa.

Euroopan sähköverkossa siirron pullonkaulat ovat varsin yleisiä, mutta kaasuverkossa vastaavia ongelmia ei juuri ole. Kaasun varastointi on helppoa ja Euroopalla on muihin maanosiin verrattuna suurin varastokapasiteetti suhteessa kysyntään, yhteensä noin 1 000 TWh. Sähkön varastointikapasiteetti puolestaan mitataan gigawattitunneissa.

Mikään edellä mainitusta ei tarkoita, että yhteiskunnan sähköistäminen olisi turhaa – päinvastoin. On käytännössä varmaa, että sähkönkäytön lisäämiselle ei ole vaihtoehtoja, jos ilmastotavoitteet aiotaan saavuttaa. Mutta tarina ei pääty siihen.

Fossiilisesta polttoaineesta energiamuodoksi

Tiedämme siis, että kaasu on tärkeä osa nykypäivän energiajärjestelmää ja että sillä on monia ominaisuuksia, jotka sähköltä puuttuvat. Samaan aikaan on selvää, että pitkällä aikavälillä Euroopan on leikattava nettopäästönsä nollaan, mikä koskee myös kaasua. Yksi lupaavimmista vaihtoehdoista tähän on maakaasun korvaaminen vedyllä.

Teknologiat vedyn tuottamiseen päästöttömästi ovat jo olemassa.Reformointi maakaasusta yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon, elektrolyysi ja pyrolyysi ovat jo saatavilla. Ne eivät ole nykymarkkinoilla vielä kilpailukykyisiä maakaasun korvaajia, mutta tilanne voi vuosikymmenen sisällä hyvinkin muuttua, kun pilottiprojektit kantavat hedelmää ja oppimiskäyrä tekee taikojaan.

Yhtäkkiä kaasusta tuleekin fossiilisen energianlähteen sijasta energiamuoto, jota on helppo varastoida ja siirtää, ja joka täydentää siten sähköä päästöttömässä energiajärjestelmässä.

Sähkön ja kaasun kumppanuudella on monia etuja. Esimerkiksi energiansiirto. Jos verrataan kahta siirtomenetelmää, kaasuputkea ja sähkölinjaa, edellä mainittu pystyy siirtämään noin 30 kertaa enemmän energiaa, vaikka niiden rakentamiskustannukset ovat liki identtiset.

Kumppanuudesta on hyötyä myös kysyntäpuolella. Niiden tuntien määrä, joilla sähkönhinta on negatiivinen, on tasaisesti noussut Euroopan sähkömarkkinoilla vuodesta 2008 alkaen. Negatiivinen sähkönhinta lyhykäisyydessään tarkoittaa, että energiajärjestelmä ei löydä käyttöä kaikelle tuotetulle uusiutuvalle sähkölle.

Elektrolyysi, jolla tuotetaan vetyä, voi luoda uutta joustavaa kysyntää sähkölle ja näin helpottaa uusiutuvien lisärakentamista. Vedyntuotanto kokonaisuutena voi vastata jopa puolta kokonaissähkönkulutuksesta hiilineutraalissa energiajärjestelmässä.

Teollisuuden prosessilämpö sekä raskas tie- ja meriliikenne ovat kaksi muuta esimerkkiä vedyn lupaavista käyttökohteista. Kiinteistöjen lämmityksessä, josta miltei puolet nojaa nykypäivänä maakaasuun, on parhaillaan valmisteilla useita kokeiluja. Niissä kokonaisia kaasuverkkoja käännetään vedylle. Käy ilmi, että kaasuputki ei ole yhtään sen enempää fossiilista tai uusiutuvaa infrastruktuuria kuin sähkölinjakaan.

Täydellisen päästöttömyyden saavuttaminen voi vaatia, että vedyn osuus energiankulutuksesta nousee nykyisestä pyöristysvirheestä noin kolmannekseen vuoteen 2050 mennessä. Muutoksen nopeus vastaa suunnilleen sitä tahtia, jolla öljy yleistyi 1900-luvun alusta toiseen maailmansotaan asti.

Tulevaisuuden päästötön energiajärjestelmä voi vaikuttaa kaukaiselta ajatukselta, mutta jotta matka siihen on hallittu, alkaa olla jo kiire. Esimerkiksi kiinteistöjen lämmityksen päästöttömyys vuoteen 2050 tarkoittaisi, että vetyyn siirtymisen tulisi alkaa jo 2020-luvulla. Samalla matka päästöttömyyteen käy vain päästövähennysten kautta ja siten, että myös toimitusvarmuudesta pidetään huolta. Kaasu auttaa näissä kaikissa, mikä tekee siitä erinomaisen kumppanin sähkölle.

Vesa Ahoniemi
CEO Advisor
vesa.ahoniemi@fortum.com

AU11

ForTheDoers-blogi