Kun bioenergia ei riitä   

with 9 kommenttia

Kun bioenergia ei riitä

Mökiltä tullessa virkamiehen mieli on raikas. Pari viikkoa meni nopeasti saunan terassia rakentaessa ja halkoja hakatessa. Sauna, olut ja järvi. Nyt pitää palata.

Vielä hetki vapautta. Jalka painaa kaasun pohjaan kiihdyttäen perhevolvon lyhyellä suoralla kahdeksaan kymppiin. Parilitrainen diesel ei hotki, mutta imee hiljalleen tankkia tyhjäksi. Keski-Suomen metsien viilenevässä illassa rauha laskeutuu yhdessä soratien pölypilven kanssa, kun virkamies perheineen nousee pikitielle kohti arjen pyöritystä.

Puolimatkassa perhevolvon keula kääntää huoltoaseman pihaan. Loman viimeisiä hetkiä tunnustelevan virkamiehen bermudashortsit heiluvat vienossa tuulenvireessä yhä kalpeiden säärien verhona, kun bensapumppu syöksee venäläistä mustaa kultaa maantienielijän tankkiin.

Yhdeksänkymppiä, kiitos. Virkamies kaivaa kuvetta ja ostaa vielä pastilliaskin.

Samalle asemalle lipuu tummanpuhuva urheiluauto. Kumipyörät rullaavat hiljaa parkkipaikalle. Autosta astuu verkkareihin ja nahkarotsiin sonnustautunut pääministeri, joka tökkää auton lataukseen ja menee kahville.

Fossiilisilla ajaminen alkaa tulla tiensä päähän

Vartti myöhemmin pääministeri jatkaa matkaa. Vartissa menovirtaa kertyy noin 135 km edestä, eli esimerkiksi Heinolasta Helsinkiin tai (myötätuulella) Juustoportilta Tampereen rajoille. Teslan sporttikärryjen lataaminen on vielä ilmaista, mutta kotona akkujen täyttäminen maksaa 2,6 euroa sataa ajokilometriä kohden. [1] Dieselvolvo kustantaa polttoaineen osalta 7,8 euroa satasella: Yhdistetty kulutus kaupungissa ja maantiellä on uudemmalla perusvolvolla arvattavasti luokkaa 6 litraa satasella ja löpö maksaa noin 1,3 euroa litralta. [2]

Vaikka olisi mielenkiintoista pohtia, kannattaisiko ostaa sähköauto vai ei, en mene siihen vielä. Käydään ensin läpi yksi perusasia liikenteestä. Fossiilisilla polttoaineilla ajaminen alkaa tulla tiensä päähän. Liikenteen polttoainehuolto tulee muuttumaan, sillä isossa mittakaavassa öljystä luopuminen on käytännössä jo kirjoissa ja kansissa. [3]

Yli satanen kuussa puhtaana käteen!

Tämä johtuu toisaalta ilmastopolitiikasta, mutta toisaalta siitä, että Suomi velkaantuu. Taloutemme on syväkyykyssä, eikä pääse omin avuin ylös. Suomesta valuu enemmän rahaa ulkomaille, kuin tulee sisään, ja erotus katetaan velalla. Sekä virkamies että pääministeri kantavat kortensa verokekoon, jonka kertymä viime vuonna tuloverojen osalta oli noin 31,5 miljardia euroa. [4] Se ei kuitenkaan riitä, joten jostain on saatava lisää tuloja, tai vähennettävä kuluja. Yksi mahdollisuus on vaiheittainen luopuminen ulkomaisista fossiilisista polttoaineista. Bioenergia on kotimaista. Suomi ostaa ulkomailta luokkaa 8,5 miljardilla eurolla energiaa mm öljynä. [5]

Energian loppukäyttö 2013
Liikenteen osuus energian kokonaiskulutuksesta on merkittävä.

8,5 miljardia kirpaisee sinun ja minun kukkaroissa. Ajatellaan, että pantaisiin nyt stoppi ulkomaisen energian tuonnille. Leikitellään ajatuksella, että korvaava kotimainen energia jättäisi kaikki korvaavat rahat omaan talouteemme. Periaatteessa tämän seurauksena tuloveroja voitaisiin laskea yli neljänneksellä! 30 000 euroa vuodessa tienaavalle jäisi karkeasti 1400 euroa vuodessa enemmän käteen! Yli satanen kuussa!

Tietysti asia ei ole noin yksioikoinen, vaan öljyn ja muun tuontienergian korvikkeiden tuottaminen tuskin on sataprosenttisesti kotikutoista toimintaa. En ole ekonomi, joten luultavasti myös tuloverojen ja tuontiöljyn kustannusten suora vertailu ontuu. Voiko tuonnin kulut suoraan siirtää verohelpotuksiin? Nopeasti laskettuna pelkästään öljyn mukana Suomi näyttäisi kuitenkin tukevan ulkomaisia öljyntuottajamaita vuositasolla noin neljällä miljardilla eurolla. [6]

Kolme tapaa vähäpäästöiseen liikenteeseen

Jos öljy kuitenkin voitaisiin korvata täysin kotimaisilla vastineilla (kuten biopolttoaineilla), tilanne olisi vaihtotaseen näkökulmasta varmasti melkoisen miellyttävä. Siksi siihen kannattaa pyrkiä.

Mitä eri vaihtoehtoja meillä on? Sähköisestä liikenteestä puhutaan paljon, samoin kuin biopolttoaineista. Otan nämä kaksi vaihtoehtoa käsittelyyn. Koetan selvittää, mistä öljyn korvaava kotimainen energia voitaisiin saada. Jonkin tyyppistä bioenergiaa tai muuta uusiutuvaa se voisi olla, mutta mitä?

Käyn läpi kolme eri skenaariota, jossa vertaillaan

  • täysin sähköistä liikennettä,
  • puoliksi sähköistä ja puoliksi biopolttoaineisiin perustuvaa liikennettä, sekä
  • täysin biopohjaista liikennettä.

Edelleen – en ole ekonomi. Tästä syystä pureudun seuraavassa lähes yksinomaan siihen, voisiko öljyn korvaaminen kotimaisilla energialähteillä olla mahdollista näissä kolmessa skenaariossa. Turha laskea euroja, jos lopputulosta ei ole mahdollisuutta toteuttaa.

Täyssähköinen liikenne

Tieliikenteessä palaa vuosittain kokoluokkaa 46 TWh:a energiaa polttoaineisiin. [7] Käytännössä 46 TWh energiana on saman verran, kuin esimerkiksi fossiilisia polttoaineita poltetaan sähkön- ja lämmöntuotannossa voimalaitoksissa. Se on reilut kolme kertaa Olkiluodon kohtapuoliin valmistuvan uusimman ja suurimman ydinvoimalan sähköntuotannon määrä.

Miten paljon sähköinen "älykäs liikenne" tästä pystyy leikkaamaan? Muutaman TWh:in? Kymmenen? Miten perusvolvoista sähköautoihin vaihtaminen näkyisi energiapaletissa? Räjähtäisikö sähkön kulutus käsiin?

No ei räjähtäisi.

Nykyiset polttomoottoriautot vie luokkaa 70 kWh per 100 km ja sähköautot luokkaa 10-15 kWh per 100 km. [8] Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan, että ajoneuvojen määrä tai ajetut kilometrit eivät muutu.

Näin ollen jos 100% liikenteestä kulkee sähköllä, niin sähkön kulutus kasvaa noin 8 TWh ja öljyn kulutus pienenee 46 TWh. Tämä on vain noin kymmenyksen lisäys nykyiseen sähkönkulutukseen. Lisäsähkö voidaan tuottaa millä tahansa päästöttömällä sähköntuotantomuodolla, tai säästää jostain muualta.

Puolet ja puolet

Noin puolet eli 23 TWh:a liikenteen öljypolttoaineista katettaisiin noin 4 TWh:lla sähköä. Tsek. Toinen puolikas raavittaisiin metsistä, jätteistä ja muista kiertotalouden ja biotalouden raaka-aineista. Kuten totesin edellisessä kirjoituksessani, metsien energiakäytön lisäysmahdollisuudet ovat rajalliset.

Jos vaikkapa kaikki kestävästi haalittavissa oleva metsähake (joka ei ole vielä muussa käytössä) käytettäisiin bioetanolin valmistukseen, voitaisiin tällä tavoin saada kasaan enintään 15 TWh edestä liikennepolttoaineita – noin kolmannes. [9] Lisäksi pitää muistaa, että viime blogissa kaikki ”ylimääräinen” metsähake käytettiin jo korvaamaan noin kolmannes fossiilisista polttoaineista energiantuotannossa… Kenties metsäteollisuuden nykyisessä noin 51 TWh:in [10] puupolttoaineiden käytöstä jää jakeita yli, joita voitaisiin käyttää biopolttoaineiden valmistamiseen? En tiedä, mutta koitanpa selvittää.

Toinen mahdollisuus voisi olla tuottaa loput vajaa viidennes - 8 TWh – esimerkiksi niistä jätteistä ja teollisuuden sivuvirroista, jotka eivät vielä ole käytössä. Näiden potentiaali on minulle kuitenkin vielä mysteeri.

Pelkkää bioenergiaa

Edellä huomattiin, että jo puolet liikenteessä käytettävän öljyn korvaamisesta oli biopolttoaineilla melko hankalaa. Metsähakkeella on suurin kasvupotentiaali, mutta se loppui kesken hieman ennen puoltaväliä. Ei anneta sen lannistaa, vaan mietitään miten saataisiin kerättyä kasaan tarvittava määrä biojakeita, joista voitaisiin jalostaa öljyn korvaamiseen riittävä määrä biopolttoaineita. Lähtökohtaisesti en haluaisi (tunnesyistä kun en parempaakaan keksi) nähdä ruoantuotantoon soveltuvan peltoalan käyttöä energiaksi, joten koetetaan pysyä siitä erossa.

Ympäristöministeriön kymmenen vuoden takaisen raportin mukaan Suomen bioenergiapotentiaalilla olisi varaa olla tällä hetkellä vielä 8 TWh nykyistä suurempi. [11] Tämä on kohtuullisesti linjassa aiemmin lasketun kanssa. Käytännössä tämä tarkoittaa, että kestävää biomassaa ei nyt vain ole tätä enempää saatavilla.

Osa tästä mahdollisesta metsien käytön lisäyksestäkin on sitä paitsi jo varattu: Äänekoskelle rakentuva biotuotetehdas lisää paikalla jo olevan sellutehtaan biomassan käyttöä noin puolet Suomen kestävästä biomassan lisäkäytöstä. [12] Suomeen mahtuu siis nykyisellä metsäbiomassan käytöllä vain kaksi kyseisen kokoluokan laitosta. Näiden laitosten myötä biopolttoaineiden tuotannolle ei ole enää tilaa.

Yksi mahdollisuus tosin on erottaa sellutehtaan jäteliemestä (joka nyt poltetaan soodakattilassa sähköksi ja lämmöksi) ligniini ja tehdä siitä bioetanolia. [13] Aika näyttää kuinka paljon biopolttoainetta näin voisi tuottaa, sillä esimerkiksi Äänekosken biotuotetehtaan sivuilla asiaan luvataan palata myöhemmin. [14]

Yritetään nyt kuitenkin.

Metsäntutkimuslaitoksen kalvosarjan pohjalta analysoituna Äänekosken uudella tehtaalla sekapuusta tuotetusta sellusta voisi erottaa luokkaa alle 10% Suomen liikennepolttoaineen tarpeesta. [15] Jos rakennetaan vielä se toinen tehdas, joka Suomeen mahtuu, voidaan siis puhua maksimissaan 20% biopolttoaineista liikenteessä metsäenergian avulla.

Tämä pohdinta sisältää spekulaatiota.

Onko Suomesta tulevaisuudessa poistumassa sellutehtaita, joiden biomassan uudet biotuotetehtaat ottaisivat haltuun? Jos näin olisi, jäisi biomassan käytön kasvattamisesta osa joko liikenteen tai sähkön- ja lämmöntuotannon fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen. Mikäli mitään tuotantoa ei poistu, täytyy katseet kääntää muihin kuin bioperustaisiin ratkaisuihin jo hyvin aikaisessa vaiheessa päästötalkoita.

Helpointa olisi yksinkertaisesti luopua metsäteollisuudesta

No tämähän nyt oli laskemattakin selvä, saatat sanoa. Voi olla, että olet oikeassa. Toisinaan käy kuitenkin niin, että ihminen on väärässä. Se mahdollisuus kannattaa pitää kirkkaana mielessä. Paljonkohan meillä oikeasti on potentiaalia biopolttoaineisiin?

Tarkastellaan mitä vaadittaisiin täysin biopolttoaineilla toimivaan liikenteeseen Suomessa.

Jos halutaan hävittää öljy liikenteestä pelkillä biopolttoaineilla, täytyy luopua jostain nykyisestä biomassan käytöstä. Samalla homma pitää hoitaa sahaamatta oksaa tulevien sukupolvien alta. Helpointa varmaan olisi luopua joko metsäteollisuudestatai teollisuuden ja energiantuotannon puupolttoaineista. Näiden käytöstä vapautuva biomassa riittäisi yhteensä kattamaan käytännössä koko liikenteen polttoainetarpeen biodieselillä. [16][17][18]

Toki tällöin meille ei jäisi sellu- tai paperiteollisuutta, ja melko raaka osa sähkön- ja lämmöntuotantoa pitäisi toteuttaa jotenkin muuten, kuten täyttämällä maa tuulivoimalla ja lämpöpumpuilla. Ihan mahdollista sekin, ainakin periaatteessa. Typerää se toki olisi. Sähköiseen liikenteeseen siirtyminen sen sijaan jättäisi enemmän vaihtoehtoja liikennepolttoaineen – sähkön – tuottamiseksi.

Yhteenvetona: Täysbio-skenaario liikenteessä on mahdollinen, mutta vaatii käytännössä nykymuotoisen metsäteollisuuden loppua ja biomassojen siirtämistä energiantuotannosta liikenteen polttoaineiksi. Täyssähköinen liikenne on helpompi toteuttaa, koska sähköä voidaan tuottaa useammasta eri lähteestä. Lisäksi:

  • Sähkön tarpeen lisäys sähköiseen liikenteeseen siirryttäessä olisi melko pieni, pienempi kuin yhden ydinvoimalan sähköntuotanto.
  • Öljyyn verrattuna sähköinen liikenne säästää energiaa, ja sähkö voidaan tuottaa useista energialähteistä.
  • Liikennepolttoaineiden nykykäytöstä kokoluokkaa 20% olisi mahdollista kattaa kahden modernin biotuotetehtaan sivutuotteina saatavalla biodieselillä. Enempään eivät metsäenergian lisäysmahdollisuudet riitä.

Biopolttoaineiden sivuuttaminen jättäisi käyttämättä mahdollisuuden kehittää suomalaista bioalan osaamista. Jonkinlainen pienemmistä osista koostuva ratkaisu olisi sekä ympäristön kannalta kestävä, että teknologisesti monipuolinen kompromissi.

Yhtenä nyanssina vaihtoehtojen pakassa on biokaasu, jolla voitaisiin ainakin alan edustajien mukaan tuottaa noin 0,7 TWh edestä liikennepolttoaineita. [19] Pienestä kokoluokasta huolimatta esimerkiksi tällä osalla kokonaisuutta voisi olla paikallisesti positiivisia vaikutuksia.

Jos pitäisi valita liikenteen polttoaineiden välillä, niin miten sinä valitsisit?


 

 

Lähteet ja tarkennukset

[1] Sähköauton kulutus laskettu Teslan laskurilla, sähkön hinnan ollessa 0,12 euroa per kWh. http://www.teslamotors.com/fi_FI/models-charging#/calculator

[2] Volvo-foorumin pohdintaa dieselvolvon kulutuksesta. Uudemmat vievät vähemmän ja vanhat enemmän. Epätieteellinen lähde? Ei hätää, on täällä joukossa Wikipediakin! http://www.vrcf.fi/foorumi/index.php?topic=2929.0

[3] ” Suomen ilmasto- ja energiapoliittinen tulevaisuusselonteko (2009) laskee kotimaan liikenteelle noin 80 % päästövähennyksen, jolloin liikenteen jäljelle jäävät päästöt laskevat skenaarioissa noin 1–3 miljoonaan tonniin vuonna 2050.” https://www.tem.fi/files/42599/Energia-_ja_ilmastotiekartta_2050.pdf

[4] Verotuotot. https://www.veronmaksajat.fi/luvut/Tilastot/Verotuotot/

[5] 8,5 miljardin euron ostoenergialasku voitaisiin suunnata sopivalla politiikalla Suomeen kenties jopa täysin vuoteen 2050 mennessä. Sivu 10. https://jyx.jyu.fi/dspace/bitstream/

[6] Öljytoimitukset kotimaahan vuonna 2014 olivat luokkaa 8,5 miljoonaa tonnia. http://tilastokeskus.fi/til/ehk/2015

Lisäksi kun raakaöljyn hinta vuonna 2014 oli noin 450-500 euroa per tonni, voidaan arvioida öljyn tuonnin kustannusten olevan luokkaa 4 miljardia euroa. Vuonna 2013 hinta oli luokkaa 600 euroa per tonni, jolloin myös tuonnin arvo oli suurempi. http://www.tilastokeskus.fi/til/ehi/2015/01/

[7] Tieliikenteessä kului vuonna 2012 yhteensä 166 PJ eli noin 46 TWh energiaa, kun koko liikennesektorin kulutus oli noin 50 TWh. Vuonna 2014 liikennesektorin energiankulutus oli 49 TWh. http://pxnet2.stat.fi/PXWeb/pxweb/fi/

Raskaan liikenteen osuus vuoden 2012 kulutuksesta oli noin 28% sisältäen linja-autot ja kuorma-autot. http://pxnet2.stat.fi/PXWeb/pxweb/ sekä http://lipasto.vtt.fi/liisa/paastodata.htm

[8] Lähde sähköautojen kulutus- ja akkutietoihin: http://www.motiva.fi/liikenne/henkiloautoilu/

[9] Metsähakekuutiosta saadaan bioetanolia suhteessa 5:1. http://www.mmm.fi/attachments/ Metsähake-kiintokuution paino on 750-900 kg/m3 http://www.energia-akatemia.fi/attachments/ eli noin 11 miljoonasta kuutiosta metsähaketta saataisiin noin 2,3 miljoonaa kuutiota – 2300 miljoonaa litraa bioetanolia.

Toisessa lähteessä on käytetty muuntosuhdetta 80 000 kiintokuutiometriä metsämassaa (lähteessä purua eikä haketta, mutta käyköön esimerkistä) – 10 000 kuutiota bioetanolia, eli noin 8:1, kun edellinen antoi 5:1 tuloksen. Tätä haarukkaa voitaneen pitää oikeana kokoluokkana. Metsähakkeen kosteus saattaa vaikuttaa tulokseen heikentävästi. https://www.theseus.fi/bitstream/ VTT:n mukaan puhtaan bioetanolin kulutus on noin 1,5 kertainen bensiiniin nähden: http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2010/T2528.pdf Jolloin 2,3 miljoonaa kuutiota bioetanolia vastaa noin 1,5 miljoonaa kuutiota bensiiniä, eli karkeasti 15 miljardia kWh eli 15 TWh.

[10] Tilastokeskus: Teollisuuden energiankäyttö toimialoittain. http://pxnet2.stat.fi/PXWeb/pxweb/fi/StatFin/

[11] Sivu 34: Asplund ym. (2005) arvioivat uusiutuvien energianlähteiden edistämisohjelmassa (KTM 2002) vuodelle 2010 asetettujen tavoitteiden ja vision vuodelle 2015 saavuttamismahdollisuuksia teknis-taloudellisista lähtökohdista. Suurimmat potentiaalit arvioitiin olevan seuraavilla neljällä bioenergialähteellä:

metsähakkeen käytön lisäys (42 PJ / 11,7 TWh)
puun pienkäytön lisäys (21 PJ / 5,8 TWh) (ilman metsähaketta)
kierrätyspolttoaineiden ja biokaasun käytön lisäys (21 PJ / 5,8 TWh),
josta kierrätyspolttoaineet 14 PJ / 3,9 TWh ja biokaasu 7 PJ / 2 TWh, sekä
peltobiomassojen käytön lisäys (15 PJ / 4,2 TWh).
Tämä tekee yhteensä 27,5 TWh. Vuoden 2005 jälkeen bioenergian (sisältäen peltobiomassan, jätteen ja kierrätyspolttoaineet) käyttö on lisääntynyt yhteensä 82 TWh à 101 TWh, eli lisäystä on tullut 19 TWh. Näin ollen vuonna 2005 arvioitua lisäysmahdollisuutta on tällä hetkellä jäljellä vielä reilut 8 TWh (4 TWh jos peltobiomassa jätetään huomiotta). (Lähde vuodelta 2010). http://www.ym.fi/download/

[12] Äänekoskelle vuonna 2017 valmistuva biotuotetehdas lisää biomassan kulutusta noin 3,5 miljoonaa kiintokuutiometriä paikalla jo olevan sellutehtaan lisäksi. Kestävän biomassan (lähinnä metsähake) lisäysmahdollisuudet ovat Suomessa nykyisellä metsän kasvulla 6 miljoonaa kiintokuutiometriä. http://www.metsafibre.fi/Uutiset/

[13] ” Lisäksi on hyvä muistaa ligniinin ja hemiselluloosan hyödyntäminen. Tonni ligniiniä vastaa lämpöarvoltaan 0,65 tonnia mineraali öljyä. Puhdasta ligniiniä voidaan käyttää korkealaatuisten biopolttoaineiden ja kemikaalien raaka-aineena. ” https://www.doria.fi/bitstream/handle/10024/

[14] Biotuotetehtaan varsinaisten uusien biotuotteiden konsepti tarkentuu myöhemmin. http://biotuotetehdas.fi/artikkelit/biotuotekonsepti-tarkentuu

[15] Sekapuu-sellutonnista voisi saada kenties luokkaa 220 kg ligniiniä talteen. Sekapuu-sellussa on noin 425 kg ligniiniä, josta kenties puolet voitaisiin saada talteen. Biotuotetehdas tuottaa 1,3 miljoonaa tonnia sellua vuodessa. [12] Näin ollen biotuotetehtaasta voisi saada selluntuotannon sivutuotteena 280 miljoonaa kiloa, eli 280 tuhatta tonnia ligniiniä vuodessa. 1 miljoona kiintokuutiometri metsähaketta tuottaa kokoluokkaa 100 000 tonnia biodieseliä. Biotuotetehtaan noin 3,5 miljoonan kuution raaka-aineesta voisi siis saada kenties 350 000 tonnia (350 miljoonaa litraa) biodieseliä. Sivu 26. Kalvot ovat vuodelta 2007, eli luvut eivät välttämättä pidä paikkaansa kuin suuruusluokiltaan. http://www.metla.fi/hanke/

Arviossa on jonkun verran haarukkaa esimerkiksi tähän ST1:n Mika Ahon arvioon, jossa vuonna 2009 ST1:n suunnitelmissa oli rakentaa yhteensä 200 miljoonan litran bioetanolituotanto Suomeen sellutehtaiden sivutuotteista. http://www.uusiouutiset.fi/

[16] Vanha kunnon Wikipedialähde: ” Suomi kuluttaa dieseliä vuosittain 2,5 miljoonaa tonnia ja kaikkia liikennepolttoaineita 4,3 miljoonaa tonnia.” Biodieselin lisäys Äänekosken tehtaasta [15] perusteella olisi Suomessa siis 14% dieselin kulutuksesta eli reilu 8% kaikesta liikennepolttoaineesta (korvaa noin 1:1 [17]). https://fi.wikipedia.org/wiki/Biodiesel

[17] Katso Liite 1, dieselpolttoaineiden lämpöarvoja ja muita tietoja. https://www.theseus.fi/bitstream/

[18] Helpointa varmaan olisi luopua joko metsäteollisuudesta, jolloin 39 TWh bioenergiaa vapautuu markkinoilla, tai teollisuuden ja energiantuotannon puupolttoaineista, jolloin 38 TWh bioenergiaa jää vapaasti käytettäväksi biopolttoaineisiin. [11] Molemmista yhteensä olisi saatavissa karkeasti 3 850 000 tonnia biodieseliä, eli lähes saman verran kuin koko liikennepolttoaineiden kulutus on! [16] [19] Biokaasualan edustajan näkemys biokaasupotentiaalista ja muista hyödyistä (2010). http://www.bionova.fi/sites