Vihreän energiajärjestelmän haasteena sen hinta
Tuulisähköllä ja vedyllä nähdään keskeinen rooli uudessa, vihreässä energiajärjestelmässä. Vaikka vedyn hyödyntäminen esimerkiksi sähkön varastoinnissa ja synteettisten polttoaineiden tuotannossa on jo osoitettu teknisesti mahdolliseksi, järjestelmäpäivityksen hinta on kuitenkin vielä arvailun varassa.
Kukaan ei kuvittele energiajärjestelmän päivitystä helpoksi. Ei ainakaan VTT:n energia- ja vetytutkimusalueen johtaja Antti Arasto, joka toteaa muutoksen ajurina olevan ilmastomuutoksen aiheuttama pakko. Araston mukaan muutos maksaa, mutta paikallaan pysyminen tulisi vielä kalliimmaksi.
Kyse ei ole pienestä viilailusta vaan nimenomaan järjestelmätason murroksesta. Sähkön tuotannon siirtyminen suurelta osin uusiutuviin lähteisiin edellyttää samalla energian varastointiratkaisua, joka selättää tuotantokatkojen aiheuttaman ongelman ja vakiinnuttaa sähkön kysyntää. Tähän on tarkoitus käyttää vetyä, jota tuotettaisiin sähkön ylitarjontatilanteissa.
Yksi tapa hyödyntää vetyä olisi tämän käyttäminen synteettisten hiilivetypolttoaineiden komponenttina. Näillä nähdään paljon käyttöä etenkin raskaassa liikenteessä maalla ja merellä, missä energiantarvetta ei voida ratkaista akuilla.
Laivaliikenne tarjoaa samalla esimerkin muutoksen haasteista, jotka kohdataan muissakin sovellusympäristöissä.
Rahtaus on globaalia toimintaa, minkä takia laivojen polttoainetta pitäisi olla tarjolla laajalti maailmalla. Globaali tuotannon ja jakelun ketju pitäisi rakentaa ympäristöön, missä käytössä on jo valmis, lähtökohtaisesti edulliseen fossiiliseen polttoaineeseen tukeutuva järjestelmä.
Suorassa teknis-taloudellisessa kilpailussa perinteisen polttoöljyn lyöminen on mahdotonta. Maasta pumpattavaa, erittäin energiatiheää ja helposti polttoaineeksi jalostettavaa fossiilista öljyä ei turhaan sanota insinöörien unelmaksi. Synteettisen hiilivedyn valmistaminen sitä vastoin edellyttää energiaintensiivistä vedyn tuotantoa, hiilen erottelua esimerkiksi savukaasuista ja komponenttien viemistä laitokseen, missä näistä rakennetaan polttoainetuote.
Polttoainevalmistuksen käyttökustannuksia ajatellen merkittävin kulu on sähkön hinta, investointeina raskaita ovat vetyä tuottavat elektrolyyserit sekä polttoaineen syntetisoinnin edellyttämä laitteisto. Kustannuksia kertyy myös hiilen talteenotosta.
Arasto toteaa, että toimintaketjua ei synny, ellei ketjun jokaista lenkkiä saada kannattavaksi. Esimerkiksi tuulisähkön osalta tämän luulisi olevan vaikeaa. Raaka-ainesähkön on oltava likipitäen ilmaista, jos lopputuotteen hinta halutaan pitää aisoissa. Sähköstä on silti saatava hinta, joka kattaa tuulivoimalan rakentamisen, ylläpidon ja purkamisen kustannukset tarjoten vielä tuottoa toiminnasta.
– Vaikka esimerkiksi elektrolyysereiden hinta tulee laskemaan valmistusvolyymin laajentuessa, uuden energiajärjestelmän syntyminen edellyttää poliittista säätelyä.
Sähkö-vety-sähkö
Vedyksi ”säilötty” sähkö voidaan myös muuttaa takaisin sähköksi polttokennoissa. Hyötysuhde on kuitenkin erittäin heikko, tämä putoaa noin kolmannekseen jo konversioiden jäljiltä. Hyötysuhdetta heikentää lisäksi vedyn säilömiseen ja siirtelyyn liittyvä energiahukka.
– Sähkö-vety-sähkö -ketjulla voi silti olla käyttöä tilanteissa, missä kysyntäpiikkien taittaminen on kannattavaa järkyttävänkin kalliilla vetysähköllä.
Sähköverkon tilaan nopeasti reagoivalla sähköntuotannolla voidaan osallistua myös taajuusmarkkinoihin, joilla myydään valmiutta käynnistää verkon taajuutta vakauttavaa tuotantoa sekuntitason viiveellä.
Arasto uskoo energiajärjestelmän päivityksen luovan myös uusia liiketoimintamahdollisuuksia. Energiajärjestelmä on kehittymässä hänen mukaansa varsin monimutkaiseksi verkostoksi, missä vuorovaikutteiset toimijat tuottavat, varastoivat ja kuluttavat kohteiden välillä siirtyvää lämpöä ja sähköä.
Vaikka vihreä energiajärjestelmä on totuttua paljon monimutkaisempi, tämä ei ole johtamassa mihinkään laajaan elintason romahdukseen.
– Emme vielä tiedä, mikä voi olla kannattavaa liiketoimintaa esimerkiksi kahden vuoden kuluttua.
Yhtenä vahvasti kehittyvänä alueena Arasto näkee kuluttajien tarjoaman jouston eli valmiuden säädellä sähkön käyttöä tilanteen mukaan. Raskaassa teollisuudessa joustoihin ollaan jo totuttu; Arastolle oli kuitenkin yllätys, kuinka paljon tavalliset kuluttajatkin joustivat viime talven tiukoissa tilanteissa.
– Kuluttajien jousto oli noin 14 prosenttia tilanteessa, missä järjestelmän kriisiytyminen oli kahden häiriön päässä.
Paljon on kuitenkin vielä parantamisenkin varaa. Tuntihintojen raju heilahtelu kuvastaa markkinoita, joilla sähkön tuotanto ja kulutus eivät kohtaa läheskään optimaalisesti toisiaan.
Säätelyn rajat
Säätelyllä eli hallinnon komennoilla halpa voidaan tehdä kalliiksi ja yksinkertainen monimutkaiseksi. Päinvastainen ei onnistu. Kustannuksia voidaan jakaa ja piilottaa, mutta monimutkaisen ja suuria kustannuksia tuottavan toiminnan todellinen hinta tulee aina jonkun maksettavaksi.
Moni miettineekin nyt, tuleeko vihreä energiajärjestelmä liian kalliiksi. Energian hinta näkyy kaikessa, sen olennainen kallistuminen voi viedä koko yhteiskuntaa ei-toivottuun suuntaan. Arasto ei usko näin suureen muutokseen.
– Vaikka vihreä energiajärjestelmä on totuttua paljon monimutkaisempi, tämä ei ole johtamassa mihinkään laajaan elintason romahdukseen.
Muutosta voidaan arvioida esimerkiksi synteettisten polttoaineiden kautta. Arasto ennakoi synteettisten hiilivetyjen hinnan asettuvan suuntaa-antavasti noin kaksinkertaiseksi perinteiseen polttoöljyyn verrattuna. Eli ei esimerkiksi kymmenkertaiseksi.
Uusiutuvat lähteet ovat samalla tuomassa järjestelmään myös valtavan määrän erittäinkin edullista primäärienergiaa. Muutosta on samalla tasoittamassa käyttökustannuksiltaan vakaana pidetty ydinenergia.
– Vaikka jokin energiajärjestelmän yksittäinen lenkki voi muuttua
totuttua kalliimmaksi, energian hinta isossa kuvassa ei ole karkaamassa käsistä.