Sähköistäminen – kaikkein suurin ilmastoteko?

Fossiilisista polttoaineista on päästävä eroon – sähköntuotannon lisäksi esimerkiksi teollisuudessa, lämmityksessä ja liikenteessä. Kyse on ennen kaikkea kamppailusta ilmastonmuutosta vastaan. Jotta maapallon lämpeneminen saadaan pysäytettyä, energiaa on tuotettava ja kulutettava uusilla, kestävillä tavoilla. Haaste on valtava, mutta se voidaan ratkaista. Kun puhtaan sähkön tuotanto on saatu pyörimään, seuraava vaihe on sähköistää kaikki, mikä on mahdollista sähköistää. Miten tämä onnistuu? Olisiko vedyssä energiayhtälön puuttuva palanen?

Me suomalaiset olemme tottuneet siihen, että jääkaappi pysyy kylmänä ja että töpselistä tulee virtaa myös myrskysäällä. Sähkön tuotannon ja kulutuksen on oltava jatkuvassa tasapainossa, jotta sähköä riittää kaikkina aikoina niin kotitalouksien kuin teollisuudenkin tarpeisiin. Samalla valveutunut kuluttaja on tietoinen siitä, että kulutetun sähkön alkuperällä on tärkeä rooli henkilökohtaisen hiilijalanjäljen pienentämisessä.

Kaikista ihmisen aiheuttamista päästöistä noin kaksi kolmannesta syntyy energian tuotannosta ja kulutuksesta. Erityisesti Pohjoismaissa sähköntuotannon päästöt ovat vähentyneet nopeasti ja täällä tuotettu sähkö on 90-prosenttisesti hiilidioksidipäästötöntä – vesi-, ydin, tuuli-, tai aurinkovoimaa. Keski-Euroopassa tilanne on haastavampi, koska mittakaava ovat suurempi eikä vesivoimaa ole samassa suhteessa saatavilla.

Sähkön osuus käyttämästämme energiasta EU:ssa on kuitenkin vain noin 20 prosenttia, ja siksi sähköntuotannon tekeminen päästöttömäksi ei johda vielä kovin pitkälle. Tarvitaan järjestelmätason energiamurros. Ratkaisuksi nähdään laajamittainen sähköistäminen. Sen avulla voidaan vähentää etenkin lämmityksen, liikenteen ja teollisuuden päästöjä. Sähköistäminen ei sovellu sellaisenaan kaikille aloille, mutta puhtaalla sähköllä voidaan valmistaa puhdasta ja varastoitavaa vetyä, josta povataan yhtä energiatulevaisuuden tärkeimmistä palasista.

Hiilineutraalit sähköntuotantomuodot ja niiden osuus sähköntuotannosta Pohjoismaissa ja EU:ssa. Ydinvoima: Pohjoismaissa 21%, EU:ssa 26 %. Vesivoima: Pohjoismaissa 52 %, EU:ssa 11 %. Tuulivoima: Pohjoismaissa 10 %, EU:ssa 13 %. Biomassa: Pohjoismaissa 6 %, EU:ssa 6 %. Aurinkovoima: Pohjoismaissa 1 %, EU:ssa 4 %. Yhteensä Pojoismaissa 90 %, EU:ssa 60 %.
Lähteet: ENTSO-E Statistical Factsheet 2018 (luvut 5.6.2019), Agora Energiewende: The European Power Sector in 2019

Tutustu tarkemmin

Mistä saamme riittävästi puhdasta energiaa?

Puhtaan energian tukipilarit Pohjoismaissa ovat vesivoima, jolla tuotetaan noin puolet kaikesta sähköstä, ja ydinvoima, jolla tuotetaan noin neljäsosa kaikesta sähköstä. Kun päästöistä on päästävä eroon ja sähkönkulutus kasvaa, aurinko- ja tuulivoimalle on jatkuvasti lisää tarvetta. Esimerkiksi pohjoismaisen tuulivoimatuotannon oletetaan kolminkertaistuvan kymmenessä vuodessa. Aurinkosähkön osuus on Suomessa vielä marginaalinen, mutta kasvaa jatkuvasti. Monen kiinteistön katolta löytyvät jo aurinkopaneelit, ja aurinkosähköjärjestelmiä on tarjolla kotitalouksista esimerkiksi kauppakeskusten tai teollisuuslaitosten tarpeisiin.

Sähköverkossa tapahtuu päivittäin äkillisiä ennustamattomia sähkönkulutus- ja tuotantopiikkejä, jotka pahimmillaan voivat aiheuttaa sähköverkkoon katkoksia ja häiriöitä. Auringon pilkahdus pilvien lomasta nostaa aurinkopaneelien tuotannon nollasta sataan prosenttiin, ja satojen sähköautojen kytkeytyessä latauspisteisiin samaan aikaan saattaa sähköverkon tuotannon ja sähkönkulutuksen tasapaino heilahtaa rajusti. Toisaalta uusiutuvaa energiaa pitää pystyä varastoimaan myös pimeille ja tuulettomille tunneille.

Tätä vaihtelua hillitsemään käytämme Pohjoismaissa vesivoimaa. Vettä pystytään varastoimaan järvissä useita kuukausia ja toisaalta vesivoimaloilla pysytään lisäämään tai vähentämään tuotantoa nopeasti jopa sekuntitasolla. Vesivoiman erinomainen joustokyky pitää paitsi nykyisen sähköjärjestelmän tasapainossa myös mahdollistaa tuuli- ja aurinkovoiman nopean lisäämisen järjestelmään. Vesivoima on merkittävä tekijä ilmastonmuutoksen vastaisessa taistelussa.

Keski-Euroopassa vaihtelua hillitään pääasiassa maakaasulla toimivilla laitoksilla. Maakaasun päästöistäkin on päästävä eroon. Yksi lupaavimmista vaihtoehdoista tähän on maakaasun korvaaminen vedyllä.

Miksi ydinvoimaa tarvitaan?

Ydinvoimalla on tärkeä asema puhtaassa energiantuotannossa. Se on hiilidioksidipäästötöntä sähköntuotantoa ja luotettava energianlähde, joka auttaa hillitsemään ilmastonmuutosta. Ydinvoiman elinkaaren aikaiset kasvihuonepäästöt ovat samaa tasoa kuin tuuli-, vesi- ja aurinkovoimalla.

Kun energian kulutus on suurta, sähkön tasainen saanti on ratkaisevan tärkeää. Toisin kuin muut hiilidioksidittomat tuotantomuodot, aurinko ja tuuli, ydinvoima on ennustettavaa, koska sähköä tuotetaan jatkuvasti sääoloista riippumatta. Euroopan päästöttömästä sähköstä puolet tulee tällä hetkellä ydinvoimasta. Sitä tarvitaan myös jatkossa ilmastopäästöjen vähentämiseen.

Mitä on vety ja kuinka se voi ratkaista energiahaasteet?

Vety on maailmankaikkeuden yleisin alkuaine, mutta maan ilmakehässä sitä on hyvin vähän. Se on alkuaineista kevyin ja sillä on korkein energiatiheys. Vety on tunnettu energianlähteenä jo yli kahdensadan vuoden ajan, mutta vety on jälleen noussut kuumaksi aiheeksi energia- ja ilmastokeskustelussa. Miksi? Puhtaan vedyn polttamisesta ei synny lainkaan päästöjä – ainut lopputuote vesihöyry, jota voidaan käyttää vaikka sähköntuotantoon.

Tulevaisuudessa saamme energiaa yhä enemmän auringosta ja tuulesta. Joskus tulee kuitenkin tilanteita, jolloin aurinko- tai tuulivoima ei tuota riittävästi sähköä. Silloin tarvitaan energian varastointia.

Lyhytaikainen varastointi onnistuu vesivoiman avulla, mutta meillä pohjoisilla leveysasteilla tarvitaan tulevaisuudessa energian kausivarastointia kuukausien ajaksi. Yksi ratkaisu tähän on Power to X eli ”sähkön muuntaminen energiamuotoon X”. Menetelmä toimii esimerkiksi näin: kun aurinko- tai tuulivoimaa on tarjolla runsaasti, voidaan sähköisellä elektrolyysillä tehdä vetyä, joka voidaan varastoida myöhempää käyttöä varten. Suurten vetymäärien tuottamiseen voidaan tarvita myös sitä varten rakennettuja kokonaisia tuuli- ja aurinkopuistoja.

Kaavio vedyn tuotannosta, varastoinnista ja käyttämisestä sähkön ja lämmön tuotantoon
Aurinko- ja tuulivoimaa voidaan käyttää elektrolyysissä vesimolekyylien hajottamiseen hapeksi ja vedyksi. Vety voidaan varastoida ja sitä voidaan käyttää myöhemmin polttokennoissa tai kaasuturbiineissa sähkön ja lämmön tuottamiseen. Vedyn polttamisesta ei synny lainkaan hiilipäästöjä. Ainoa sivutuote energian lisäksi on vesi.

 

Tänä päivänä maakaasu on vielä tärkeässä roolissa energian tuotannon ja kulutuksen tasaajana varsinkin Keski-Euroopassa. Kaasun rooli liittyy joustavuuteen. Noin 70 prosenttia kaasun kulutuksesta on sääriippuvaista, jolloin kaasu toimii juuri tuuli- ja aurinkovoiman tasapainottajana. Kaasun varastointi on helppoa ja Euroopalla on hyvin varastokapasiteettia. Tulevaisuudessa maakaasua voidaan kuitenkin korvata vedystä tuotetulla, uusiutuvalla ja hiilineutraalilla kaasulla.

Vedystä voi myös löytyä ratkaisu fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen raskaassa liikenteessä. Tällä hetkellä vetyyn perustuvat niin sanotut e-polttoaineet ovat vielä liian kalliita kilpaillakseen fossiilisten polttoaineiden kanssa. Pitkällä aikavälillä niiden odotetaan kuitenkin olevan tärkeässä roolissa rekka-, lentokone- ja laivaliikenteessä.

Vety on kilpailukykyinen ratkaisu myös moniin teollisiin prosesseihin, joissa siirtymä päästöttömyyteen on samaan aikaan välttämätöntä mutta toisaalta vaikeaa pelkästään sähköistämällä. Vedyllä voidaan korvata fossiilisia polttoaineita esimerkiksi kemianteollisuudessa sekä teräksentuotannossa.

F6

Mitä minä voin tehdä?

Omaa hiilijalanjälkeä voi vaivattomammin pienentää valitsemalla sähkösopimuksen, jonka tuotannosta ei aiheudu ilmastoa lämmittäviä hiilidioksidipäästöjä. Kun sähkösopimus on päivitetty ilmastoystävälliseksi, on hyvä tarkastaa sähköllä toimivien laitteiden energiankulutus. Muutamilla nikseillä pystyt vaikuttamaan suoraan omaan sähkönkulutukseesi ja säästämään energiaa. Sähkön säästö onnistuu parhaiten, kun tiedät, mistä kulutus muodostuu. Kaikki kuluttajasopimuksiemme sähkö on tuotettu hiilidioksidipäästöttömästi.

F12

Puhtaampi maailma

Asiaa ilmiöistä ja teemoista, jotka ovat tärkeitä koko maailman tulevai­suu­delle ilmas­ton­muu­toksen hillinnän ja energian näkökul­masta.