Uusi vihreä energia syö enemmän kuin tienaa

Yhdysvaltalainen meriekologian tutkija, Charles Hall, havaitsi sellaisen yllättävän seikan, että jos kala joutuu käyttämään ravinnon hankintaan enemmän energiaa, mitä se saaliistaan saa, on lopputulos aika selvä ja huono kalan kannalta. Meillähän on tästä kotimainen sanonta menneiltä vuosisadoilta, jossa otsikon kolme ensimmäistä sanaa vaihtuvat sanoihin ”Hullu mies Huittisista…”. Vuonna 1981 Hall laajensi tuota havaintoaan energiasektorille, ja syntyi käsite EROI (Energy Returned On Investment) – siis investoinnin antama energia.

Energiateollisuudessa tuo tarkoittaa sitä, että kun esimerkiksi rakennamme voimalaitoksen, pitäisi meidän saada siitä ko. laitoksen elinkaaren aikana takaisin enemmän energiaa, mitä sen rakentamiseen, käyttöön, ylläpitoon ja lopulta sen poistamiseen käytetään energiaa. Muutenhan tuollainen voimalainvestointi ei ole hyödyllinen saati kannattava. Voimalaan tehdyn yhden yksikön investoinnin saamiseksi pitää saada vähintään yksi yksikkö takaisin, jotta voisimme kestävästi edes katsella tuota voimalaa päivänvalossa. Tuo suhde on kannattavan energiainvestoinnin alaraja. Jos se tuottaa voimaa EROIE suhteella 1,2:1 (siis investoitu yksi yksikkö ja takaisin saadaan 1,2 yksikköä) voimme jo sytyttää lampun ja katsella voimalaa pimeälläkin. Jos suhde on 3:1, meillä voi olla varaa kutsua kavereitakin katsomaan sitä, ja järjestämme tanssit kerran vuodessa. Jos suhde on tuotakin oleellisesti parempi, pystymme kouluttamaan uusia ihmisiä rakentamaan voimaloita, jolloin niitä on mahdollista monistaa. Oikein hyvillä suhteilla meillä on varaa jopa tutkimuslaitoksiin, jotka kehittävät vielä paremmilla EROIE-suhteilla toimivia voimaloita, ja elintasomme nousee.

Daniel Weißbach

Luulenpa asian olevan riittävän selvää lukijalle, jotta voin mennä eteenpäin. Fyysikko Daniel Weißbach on analysoinut nykyisten sähköntuotantoon erikoistuneiden voimalaitostyyppien EROI-lukuja sakasalais-puolalais-kanadalaisen tutkijaryhmänsä kanssa. Heidän tutkimuspaperinsa ” Energy intensities, EROIs, and energy payback times of electricity generating power plants” ilmestyi viime vuonna Energy-julkaisussa. Tulokset ovat murskaavia sekä tuuli- että aurinkovoimalle. No katsotaanpa tarkemmin.

Weißbach on vertaillut aurinkokennoon, aurinkokeräimeen, biomassaan, tuulivoimaan, maakaasuun, hiilivoimaan, vesivoimaan ja ydinvoimaan perustuvia voimalatyyppejä olemassa olevien empiiristen seurantatietojen perusteella ja laskenut niiden EROI-luvut. Nämä hän on suhteuttanut siihen pienimpään lukuun, jolla kyetään ylläpitämään nykyaikaista länsimaista yhteiskuntaa. Tuo luku on Weißbachin ja eräiden muidenkin mukaan seitsemän (EROI 7).  Jos siis voimalan elinkaaren aikana siihen investoitua energiaa ei saada takaisin vähintään seitsemänkertaisesti, yhteiskunta taantuu rakentaessaan alhaisen luvun voimaloita aivan kuten kala laihtuu ajaessaan takaa saalista suupalan tuottamaa energiaa suuremmalla vaivalla. Kalat ovat oppineet vuosimiljoonien aikana, vaan miten on ihmiskunnan laita. Alla on tärkein kuva Weißbach et al. –paperista.

Kuvan sinisistä palkeista näemme, että periaatteessa aurinkokennoon ja biomassaan (esimerkissä maissin muuntaminen etanoliksi) perustuvia voimaloita lukuunottamatta muut  tarkastellut voimalatyypit ylittävät selvästi tuon EROI 7 –tason, joten ne ovat periaatteessa kestäviä ratkaisuja termodynamiikan kannalta tarkasteltuna. Tehokkuuserot ovat toki erittäin suuria. Mutta kun saadulle energialle asetetaan sellainen pieni lisävaatimus, että sen on oltava käytettävissä varmasti silloin, kun on kysyntää (keltaiset palkit, buffered), putoaa tuulivoima kannattavien paletista auttamatta pois ja vielä aika selvällä marginaalilla.

Duracell-pupuista ei ole avuksi
tuuli- ja aurinkovoimalle

Tuo lisävaatimus edellyttää, että energian siis on oltava saatavissa joko jatkuvasti suoraan voimalasta tai jostain sellaisesta energiavarastosta, joka kestää voimalan mahdolliset käyttökatkokset – esimerkiksi yön, jolloin auringon energiaa ei ole saatavilla, tai tuulettomat ajat. Tuoksi puskurivarastoksi Weißbach on valinnut taloudellisimman mahdollisen eli veden pumppauksen altaisiin. Siis päivällä pumppaamme auringosta tai tuulesta tehdyllä energialla vettä ylävirtaan altaaseen, josta voimme sitten laskea sitä vesivoimalan turbiinien läpi yöllä ja tyyninä päivinä. Jos puskurivarastona käytettäisiin jotain muuta energian varastointiin sopivaa nykyistä teknologiaa – esimerkiksi kemiallisia paristoja tms. – putoaisivat noiden ajoittain toimivien aurinko- ja tuulivoiman keltaiset EROI-palkit vielä alemmaksi.

Weißbachin paperi on tietysti synkkää luettavaa nykyisin hyvin ilmastotrendikkäiden aurinko-, tuuli- ja biovoimaloiden suhteen. Sehän osoittaa, että kuljemme kohti hyvinvointiyhteiskunnan tuhoa – kala sanoisi kohti nälkäkuolemaa – jos ne valitsisimme energiapalettiamme dominoiviksi. Jos pelkäämme fossiilisten polttoaineiden käytön aiheuttamaa ilmastotuhoa, emmekä halua kuitenkaan taantua esiteollisen ajan tasolle, on ratkaisua etsittävä Weißbachin kuvan oikeasta reunasta, siis ydinvoimasta. Nykyisellä teknologialla ei ole juurikaan muita vaihtoehtoja, sillä ainakin länsimaissa vesivoima on jo rakennettu lähes maksimikapasiteettiinsa, eikä sen lisärakentamisella voida korvata nykyistä fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Kumpikaan näistä vaihtoehdoista ei nykyisin tunnu kelpaavan Vihreille ja vihreille muissa puolueissa. Se on iso ongelma sekä ilmasto- että energiapolitiikoille, mikä on jo euromääräisesti heijastunut kaikkien muiden politiikan alojen puolille niiden kehittämismahdollisuuksia voimakkaasti heikentävästi. Näin käy, kun syö tienaamista enemmän. Eikä enemmän syöminen tässä auta yhtään, jos EROI-luku ei muutu.

Lohdutuksena mahdollisille vihreille lukijoilleni totean, että EROI-luvut muuttuvat ajan kuluessa, joskin aika hitaasti. Jotta aurinko- tai tuulivoimasta tulisi kestävää, tarvittaisiin tajunnan räjäyttävä läpimurto sekä niiden tehon kasvussa että niiden tuottaman energian puskurointimahdollisuuksissa. Sellaista ei ole näköpiirissä. Mutta 70 vuotta sitten meillä ei myöskään ollut paletissa nykyisiä painevesireaktoreita. Ehkäpä tutkimus johtaa tulevina vuosikymmeninä helpommin hyväksyttävän ydinvoiman käyttöönottoon tai johonkin muuhun uuteen ja paremman EROI-luvun omaavaan energiaratkaisuun, jolla fossiilisista polttoaineista päästäisiin eroon? Tätä polkua mm. tanskalainen ja vihreäksi poikkeuksellisesti järkevä professori Lomborg ehdottaa kuljettavaksi. Tuo polku olisi sitä varmempi, mitä vähemmän käytettäisiin varoja ja energiaa varman tuhon tielle – siis investointeihin vaikkapa nykyiseen kestämättömään tuulivoimaan – ja mitä enemmän todella uusien teknologioiden kehittämiseen.

Pääministeri Stubb valitsi uudeksi ympäristöministeriksi jonkun Sanni Grahn-Laaksosen. Satuin lukemaan Janne Salosen bloggauksen tulevan ministerin aiemmista tuulivoimalausunnoista. Lyön vaikka mistä vetoa, että sen paremmin Stubb kuin Grahn-Laaksonen eivät ole koskaan kuulleet EROI-käsitteestä, vaikka sen pitäisi olla ensimmäinen kriteeri arvioitaessa isoja energiaratkaisuja. No ei ole luultavasti tuo kirjoituksen alussa esimerkkinä käyttämäni kalakaan. Sanoisin kalan siitä huolimatta ja ehkä geeniperimänsä avulla käyttäytyvän järkevämmin ainakin energian suhteen. Se ei hötkyile, ellei saalistustilanteen EROI-suhde ole kohtuullinen. Jos kalan järki voittaa ministerien … voi voi meitä. Kehottaisin perehtymään EROI-maailmaan.

Ministereitä voidaan toki vaihtaa aina, kun se on tarpeellista. Mutta jos luotamme Weißbachin tutkimuksen tuloksiin, ei nykyinen tuulivoiman tukeminen ole muuta kuin sulaa hulluutta.