Uusiutuvat energialähteet

Aurinkoenergiavarat, sisältäen biomassan, tuulen, vesivoiman ja muut epäsuorat uusiutuvat energiamuodot, ovat hyvin suuret: globaalisti ne ylittävät ihmiskunnan energian käytön 10 000-kertaisesti. Yksin Tampereen alueelle tuleva säteilyenergia ylittää koko Suomen energiankulutuksen. Käytettävissä olevia tekniikoita on hyvin jo nyt paljon.

Suomessa uusiutuvan energian osuus on noin 24 % energiankulutuksesta vuonna 2006. Hyödyntämättömät biomassan, tuulisähkön ja aurinkolämmön voimavarat mahdollistaisivat osuuden kolminkertaistamisen olemassa olevalla tekniikalla.

Puuenergia

Puuenergia on Suomen uusiutuvista energialähteistä merkittävin. Suomessa tuotettiin puupolttoaineilla 21 % kaikesta kulutetusta energiasta vuonna 2006. Tästä suurin osa, noin neljä viidesosaa, syntyy metsäteollisuuden jätteenä tai sivutuotteena. Puuhakkeen poltto on lisääntymässä myös sähkön ja lämmön tuotannossa uusien polttotekniikoiden yleistyessä.

Puuta hyödyntävät energiatekniikat ovat kehittyneet voimakkaasti. Tällä on suuri merkitys tuotannolle, sillä nykyään laajasti käytettävässä seospoltossa puuta poltetaan yhdessä paljon päästöjä tuottavan turpeen kanssa. Yhdessä puun saatavuuden ja toimitusvarmuuden lisäämisen kanssa uusilla tekniikoilla voidaan puun osuutta lisätä ja luopua turpeenpoltosta.

Leijupetipoltto mahdollistaa pölymäisen kivihiilen tai turpeen vaihtamisen portaattomasti puuhakkeeseen. Samalla mahdollistuu kosteankin puun käyttö polttoaineena. Lisäksi leijupetipoltossa palamislämpötila on alhaisempi ja tuottaa vähemmän typen oksideja, ja savukaasujen lauhdutin puhdistaa savukaasut noesta.

Leijupetipoltto tekee puuhakkeen käytöstä edullisempaa myös pienissä yksiköissä. Vuoden 2003 lopussa Suomessa toimi jo 212 pienyrittäjien hoitamaa hakelämpökeskusta.

Tulevaisuudessa puuenergiasta saatavan energian määrää voidaan vielä lisätä uusilla polttotekniikoilla. Erityisesti puupolttoaineiden kaasutus ja kuivaus ovat lupaavia tekniikoita.

Hakkeen käyttöä vaikeuttaa sopivan raaka-aineen, kuten ensiharvennuspuun ja hakkuutähteiden, keruutyön ja kuljetuksen hinta. Yleisesti puu on kuitenkin kilpailukykyinen energialähde ja usein halvempi kuin esimerkiksi öljy. Keruumenetelmien kehittymisen vuoksi sen käyttö on laajenemassa, ja VTT:n arvion mukaan mekaanisen metsäteollisuuden sivutuotteiden käyttö voi vuoteen 2010 mennessä yli nelinkertaistua. (Climtech 2002)

Työn verotuksen alentaminen ja pienvoimaloiden lisääntyminen parantaisivat puuhakkeen kilpailukykyä lisää. On myös kehitetty harvennushakkuissa maahan jäävää puuta kerääviä laitteita nimenomaan puun energiakäyttöä varten. Näiden laitteistojen sarjatuotanto laskee puuenergian kustannuksia.

Biokaasu

Biokaasu on biohajoavasta jätteestä tai lannasta saatavaa metaania, jota voidaan käyttää polttoaineena sähkön ja lämmöntuotannossa sekä pienillä muutoksilla myös autojen moottoreissa. Suomessa siitä saadaan energiaan nykyään vain 0,2 TWh, mutta tekninen potentiaali on jopa 14 TWh. (Lampinen 2003)

Biokaasua tuotetaan keräämällä jätteiden metaania kaatopaikoilta tai tuottamalla se erillisissä biokaasureaktoreissa. Biokaasua voidaan käyttää sellaisenaan tai se voidaan muuntaa erilaisiksi polttoaineiksi esimerkiksi polttokennoissa käytettäväksi.

Esimerkiksi 100 naudan maatilalla syntyvästä lannasta voitaisiin biokaasureaktorilla tuottaa sähkö ja lämpö sekä lämmin käyttövesi viidelle rakennukselle. Samalla saadaan polttoainetta kahdelle autolle, jos molemmilla ajetaan 40 000 km/v, ja maatilan koneille. Lisäksi sähköä, lämpöä tai biokaasua riittää myös myyntiin, josta saadaan tuloja noin 5 000 €. Energiantuotannon investoinnin takaisinmaksuaika on alle 10 vuotta. (Rintala 2002)

Biokaasun tuotantoa maatilalla voidaan lisätä mädättämällä olkia, muita kasvijätteitä, erityisiä energiakasveja ja elintarviketeollisuudesta peräisin olevia jätteitä. Saksassa on 2 000 tällaista maatilareaktoria; arvioitu biokaasusähkön tekninen tuotantopotentiaali Saksan maatiloilla on 17 TWh/v eli 4,4 miljoonan kotitalouden kulutuksen verran.

Peltoenergia

Bioenergian peltoviljely on merkittävä tapa lisätä uusiutuvan energian tuotantoa Suomessa. Energiakasveista taloudellisesti kannattavimpana pidetään ruokohelpeä, joka sopii Suomen oloihin luonnonvaraisena. Se ei vaadi lannoitusta ja siitä saa vuosittain useita satoja, joiden keskimääräinen tuotto on 4–6 tonnia hehtaarilta.

Satoja tuhansia hehtaareja peltoalaa voitaisiin tulevaisuudessa laittaa Suomessa ruokohelven viljelyyn. Bioenergiayhdistyksen tavoitteena on 75 000 hehtaaria vuoteen 2010 mennessä.

Peltoenergian tuotanto luo maaseudulle merkittäviä mahdollisuuksia. Energiakasvien korjaukseen ja logistiikkaan syntyy työpaikkoja. Ruokohelpeä voidaan korjata nykyisellä maatalouskoneistolla kevätaikaan, jolloin maaseudulla on vähemmän työtä kuin viljan sadonkorjuuaikaan.

Vesivoima

Vesivoimalla tuotetaan 3 % Suomen energiasta ja 14% sähköstä. Kapasiteettia ei voi enää merkittävästi lisätä luonnonsuojelullisista syistä. Noin 1 TWh:n vuotuinen lisäkapasiteetti on saatavissa uusimalla vanhoja voimalaitoksia.

Tuulivoima

Suomessa tuulivoimakapasiteetti oli vuoden 2006 lopussa vain 86 MW, ja sillä tuotettiin noin 0,2 prosenttia saman vuoden Suomen sähköstä. Tuotanto on voimakkaassa kasvussa, sillä tuulisähkön hinta on laskussa ja Suomessa on hyvät olosuhteet tuulivoimalle.

Tuulivoimateknologia on kehittynyt viime vuosina niin, että tuulivoimaloiden yksikkökoot ovat suurentuneet kymmenkertaisiksi megawattiluokkaan ja voimaloiden hinnat ovat laskeneet. Tuulivoiman maailmanmarkkinat kasvavat 30 % vuodessa eli se on yksi maailman nopeimmin kasvavista markkinoista.(VTT 2006)

Myös Suomessa on tuulivoimateollisuutta. Esimerkiksi ABB Motors, joka valmistaa tuulivoimaloiden generaattoreita, on alallaan maailman markkinajohtaja. Moventas -yhtiöllä on merkittävä maailmanmarkkinaosuus tuulivoimaloiden vaihteistoissa.

Suomessa on myös kokonaisia tuulivoimaloita valmistava Winwind Oy, joka tähtää maailmanmarkkinoille. Tanskalaiset ja saksalaiset yhtiöt hallitsevat markkinoita ja niissä tuulivoima on erittäin merkittävä, paljon työllistävä teollisuudenala.

Suomen tuuliolosuhteet tekevät tuulivoimasta käyttökelpoisen energialähteen. Varsinkin rannikolla, merellä ja tuntureilla tuulee tarpeeksi voimakkaasti, jotta tuulivoima on kannattavaa. Voimaloita voidaan sijoittaa paitsi rannikoille ja luodoille myös merelle, ns. off-shore-tuulipuistoiksi.

Pelkästään Perämerellä pystyttäisiin teoreettisesti tuottamaan tuulivoimalla koko Suomen nykyinen sähköntuotanto. Vaadittavat alueet eivät ole suuria: esimerkiksi 10 % Suomen sähköntuotannosta voitaisiin tuottaa 12 tuulipuistossa ympäri rannikkoa. Niiden pinta-ala on niin pieni, että ne näkyvät kartalla pisteinä. 95 % merialueesta näidenkin puistojen sisällä jää muuhun käyttöön.

Hajasijoitettuna eri puolille maata tuulivoiman tuotanto on tuotoltaan varmempaa, koska jossakin päin Suomea tuulee aina. Tutkimuksien mukaan hajasijoitettuna edes tuulivoimakapasiteetti, joka tuottaa 10 % koko maan sähköstä, ei lisää varavoiman tarvetta. Nopeaa säätövoimaakin tuulivoima tarvitsee vain 10 % kapasiteetistaan. (Holttinen 2001)

Yhdistettynä vaikkapa puuvoimaan tuulivoimalla onkin teknisesti mahdollista tuottaa valtaosa Suomen sähköntarpeesta.

Tuulivoiman roolia hiilidioksidipäästöjen torjunnassa on väheksytty sen perusteella, että tuulivoiman tuotanto on Suomessa ollut vähäistä. Tuulivoiman merkitys on kuitenkin riippuvainen tulevista investoinneista. Tuulivoiman kustannukset ovat laskeneet voimakkaasti ja ovat ilman tukiakin lähestymässä vanhojen energiantuotantomuotojen kustannuksia.

Tuulivoiman rakentaminen suuressa mittakaavassa vähentäisi päästöjä tehokkaasti. Samalla teollisuus saa ympäristöystävällistä energiaa ja suomalaisen tuulivoimateollisuuden asema vahvistuu kasvavilla maailmanmarkkinoilla.

Aurinkoenergian suora hyödyntäminen

Auringonsäteilyä voidaan kerätä joko lämmön tai sähkön tuotantoon. Aurinkolämpöä hyödynnetään ns. passiivisilla ja aktiivisilla tekniikoilla. Passiivinen aurinkolämpö tarkoittaa talojen sijoittelua ja rakenteellisia ratkaisuja, jotka keräävät passiivisesti - siis ilman apuenergian tarvetta - mahdollisimman paljon säteilyä rakennukseen ja pitävät sen sisällä mahdollisimman pitkään.

Tärkeimmät menetelmät ovat hyvä lämmön eristys seinissä ja ikkunoissa, isojen ikkunoiden sijoittaminen etelään ja pienien ikkunoiden sijoittaminen pohjoiseen. Näiden lisäksi käytetään suurta joukkoa muita menetelmiä.

Näiden yleensä energiansäästötekniikoihin sisällytettävien menetelmien potentiaali Suomessa on noin puolet talojen lämmönkulutuksesta eli noin 10 % kokonaisenergiankulutuksesta.

Aktiivinen aurinkolämpö tarkoittaa tekniikkaa, jossa käytetään ulkoista apuvoimaa auringon lämmön saamiseksi taloon huoneiden ja käyttöveden lämmitykseen. Yleisimmät tekniikat ovat lämpöpumput ja aurinkokeräimet. Toistaiseksi tuotanto sähköverkkoon on hyvin kallista, mutta sähköverkon ulottumattomissa aurinkoenergia on toimiva ratkaisu. Tulevaisuudessa aurinkoenergian hinnan odotetaan laskevan nopeasti.

Lämpöpumput

Lämpöpumppu on ison jääkaapin kaltainen koneisto, joka pumppaa maahan, veteen tai ilmaan varastoitunutta auringon lämpöä hyötykäyttöön. Pumppaukseen käytetään yleensä kompressoria, joka toimii sähköllä. Energiaa saadaan 3-5 kertaa enemmän kuin kompressori kuluttaa sähkönä. Näin 60-80 % lämpöpumpun tuottamasta lämmöstä on aurinkoenergiaa.

Lämpöpumppuja voidaan käyttää sekä uusissa että vanhoissa taloissa. Uusiin taloihin kannattaa asentaa maalämpöpumppu, ja jo rakennettujen sähkölämmitettyjen talojen sähkölaskua voi pienentää ilmalämpöpumpulla jopa 40 % (Motiva 2004a).

Ruotsissa yli 450 000 lämpöpumppua pumppasivat vuonna 2005 lämpöä noin 8 TWh:n vuodessa, ja määrän toivotaan kaksinkertaistuvan. Suomessa oli vuonna 2006 noin 33 600 maalämpöpumppua, 65 900 ilmalämpöpumppua ja 11 900 poistoilmalämpöpumppua, jotka tuottivat yhteensä lähes 3 TWh lämpöä (SULPU, 2006).