Vaihtoehdot

Maailman historiassa edelliset energialähteiden vaihdokset olivat asteittaisia (puu -> kivihiili -> öljy). Maailma siirtyi uuteen energiantuotantomuotoon, kun se muuttui taloudellisesti kannattavaksi. Tämän hetken maailman asukkailla on tähän kuitenkin matkaa: öljy, maakaasu ja kivihiili ovat ylivertaisia muihin energiantuotantomuotoihin verrattuna.

Tuleva öljyn korkea hinta pistää maailman etsimään vaihtoehtoisia tapoja tuottaa energiaa. Mutta ensinnäkin, tällä hetkellä maailmassa ei ole yhtään valmista energialähdettä, joka olisi öljyn veroinen tiiviydessä, siirrettävyydessä tai tehokkuudessa (energy return on energy invested, EROEI). Ja vaikka sellainen energiamuoto löytyisikin, maailma investoisi siihen suuressa mittakaavassa vasta kun on liian myöhäistä.

Suurin osa vaihtoehtoisista energialähteistä perustuu uudenaikaiseen teknologiaan, eli niiden valmistamiseen tarvitaan yleensä hopeaa, kuparia sekä platinaa (samoin ydinvoimassa käytettävä uraani). Metallit löydetään, louhitaan, siirretään ja muotoillaan öljyllä käyvien koneiden avulla. Richard J. Barnet kertoo kirjassaan The Lean Years: Politics of Scarcity:

“To produce a ton of copper requires 112 million BTU’s or the equivalent of 17.8 barrels of oil (1 BTU = n. 1000J, 1 bbl = 159 l). The energy cost component of aluminum is twenty times higher.”

Sama energiakulutuksen periaate pätee biopolttoaineiden kasvatuksessa.

Kun vaihtoehtoenergiat maksavat tällä hetkellä 2-5 öljyn hinnasta, ei ole mitään järkeä tuhlata resursseja niihin; onhan meillä halpaa ja helppoa öljyä. Ja vaikka vaihtoehtoihin alettaisiin panostaa saman tien suuressa mittakaavassa, siirtymäaika öljystä olisi useita vuosikymmeniä - puhumattakaan tähän tarvittavasta rahamäärästä, jota ei ole siinä vaiheessa ainakaan enempää, kun öljyn hinta on kohonnut pysyvästi 200-300 dollariin barrelilta. Ei tarvita Derrickiä tai edes Kettua tajuamaan mitä tämä tekee täysin öljyriippuvaiselle maapallolle sekä hyödykkeiden hinnoille.

Tiivistettynä: Meillä ei ole SUUREN mittakaavan vaihtoehtoa öljylle, eikä edes motivaatiota sellaisen löytymiselle ennen kuin öljyn hinta on huippukorkealla; kun näin tapahtuu, maailmantalous kärsii niin pahasti ettei varoja riitä vaihtoehtoenergioihin panostamiseen; monet luonnonmateriaalit, joita tarvitaan vaihtoehtoenergialähteiden valmistamiseen (silikoni, kupari, platina, hopea) ovat jo nyt vähissä, josta syystä näistä resursseista tullaan käymään verisiäkin taisteluita eri maiden kesken. Näiden resurssien käyttö uuden energian luomiseen suurissa määrin jäädyttäisi taas muita talouden osa-alueita (esim. tietotekniikka- ja autoteollisuus).

Hallitukset ja media eivät voi kertoa ongelmasta, koska se laukaisisi maailmanlaajuisen paniikin. On myös otettava huomioon vaikutukset auto- ja lentokoneteollisuuteen. Joka kuudes työpaikka Yhdysvalloissa on suorasti tai epäsuorasti riippuvainen uusien autojen tuotannosta, ja lentokoneteollisuus luo 9 % maailman BKT:stä (lähde).

Maakaasu

Maakaasua voidaan hyödyntää erinäisillä tekniikoilla öljyn korvaamisessa, mutta tekniikka ei ole vielä tarpeeksi valmista suuren mittakaavan infrastruktuurin rakentamiseen. Kaasuun on muutenkaan turha asettaa liikaa toiveita, sillä jopa öljyoptimistit ovat lähes yhtä mieltä siitä, että maakaasu saavuttaa huippunsa 7-15 vuotta öljyn jälkeen. Maakaasun käyttö auttaa siis siirtymävaiheessa öljystä tulevaan energialähteeseen, onhan sen osuus käytettävistä energialähteistä koko ajan kasvava, mutta pysyvää ratkaisua maakaasu ei tarjoa.

Aurinko, tuuli ja geoterminen

Yksi litra bensaa vastaa yli 130 tuntia ihmisen työtä. Entäpä tuuli? Vaatisi kaikki Kalifornian (osavaltion, joka on Yhdysvaltojen edistyksellisin energiansäästäjä) 13000 tuuliturbiinia 100 %:n hyötysuhteella (normaali hyötysuhde on 30 %), jotta ne tuottaisivat saman energiamäärän mitä yksi 555-megawattinen kaasuvoimala. Sama puute on aurinkoenergialla: vuonna 2004 kaikki maailmassa olleet aurinkopaneelit tuottaisivat saman määrän energiaa mitä kaksi hiilivoimalaa - ja tämä on oletettu 100 %:n hyötysuhteella, kun aurinkopaneelit toimivat tällä hetkellä 20 %:n kapasiteetilla. Toinen esimerkki: veisi 220 000 neliökilometriä aurinkopaneeleita antaa energiaa koko maailmalle: tällä hetkellä tuo luku on “lähes” samalla tasolla, 10 neliökilometriä. Lisäksi, koska tuulen ja auringon energian riippuu täysin säästä, ne vaativat vaihtoehtoisen energialähteen, eli öljypumpun tai kaasu-, tai hiilivoimalan, jonka on tarjottava 60-80 % tarvittavasta energiasta.

Öljy hallitsee 38 % maailman energiamarkkinoista; Kivihiili 26 %, maakaasu 23 %, vesivoima 6 %, ydinvoima 6 %, muut 1 %. Kaksi kolmasosaa tästä öljystä käytetään kuljettamiseen. Yli 90 % kuljetuksistamme käyttää öljyä (bensaa, dieseliä tai kerosiinia), lähes kaikki kuljetukset ovat riippuvaisia halvasta öljystä. Miten nämä autot, laivat ja lentokoneet voi korvata aurinkoenergialla tai tuulivoimalla? Niiden tuottaman energian avulla voidaan erottaa vetyä vedestä elektrolyysin avulla. Miten vetyä voitaisiin sitten hyödyntää suuressa mittakaavassa ajokaluston polttoaineena? Ensinnäkin tarvittaisiin triljoonia dollareita autojen, laivojen ja lentokoneiden rakentamiseen; toiseksi, tarvittaisiin tuhansia öljyllä käyviä tehtaita, jotta saavutettaisiin kohta yksi; kolmanneksi, järjettömän kallis jakoverkosto ensimmäiseen kohtaan; neljänneksi, järkyttävät määrät platinaa, hopeaa, kuparia, sekä muita raaka-aineita. Helppoa, eikö totta? Kaiken muun hyvän lisäksi elektrolyysi kuluttaa enemmän energiaa mitä siitä saadaan irti.

Vesivoimaa ja geotermisesti tuotettua energiaa on saatavilla vain hyvin rajoitetuissa paikoissa, ja ne paikat on jo suurilta osin hyödynnetty.

Vaihtoehtoiset energiat voivat toki lisääntyä ja varmasti lisääntyvätkin, mutta ne eivät pitkään aikaan kykene tuottamaan muutamia prosentteja enempää maailman energiasta, puhumattakaan oikeasti merkittävistä määristä. Auringossa ja tuulessa piilee järkyttävä potentiaali, mutta jopa yltiöoptimististen arvioiden mukaan niitä päästään hyödyntämään suuressa mittakaavassa vasta vuoden 2050 paikkeilla.

On myös syytä muistaa, että suuret öljy-yhtiöt ovat vahvasti mukana “vihreitä” energialähteitä kehittelevissä yrityksissä. Öljy-yhtiöiden motivaatiot voidaan aina kyseenalaistaa: onko niiden tarkoituksena oikeasti löytää energiamuoto öljyn tilalle, niiden ydinbisneksen tilalle, vai ylläpitää kulissia suurelle yleisölle ja hallita energiamuotojen kehittelyä?

Vetytalous

Vetytaloudesta on puhuttu jo vuosikymmenten ajan. Täydellisessä maailmassa ihmiset saisivat tarvittavan energian vedystä: sitä voitaisiin tuottaa mistä tahansa energialähteestä ja käyttää missä tahansa. Käytössä olisi vetypolttokenno, jossa vety ja happi yhtyvät tuottaen sähkövirtaa. Kennot eivät ole äänekkäitä eivätkä ne tuota vesihöyryä vaarallisempia päästöjä. Kennoista voitaisiin lisäksi tehdä kaiken kokoisia, ja näin niitä voitaisiin käyttää voimanlähteenä matkapuhelimista toimistorakennuksiin. Laajojen putkistojen sijaan käytössä olisi itsenäisiä lähteitä.

Mielikuva vetytaloudesta on hieno, mutta todellisuus on täysin toinen.

Ensinnäkin, polttokennot ovat huomattavasti kalliimpia kuin polttomoottorit. Vetykenno maksoi vuonna 2003 keskimäärin miljoona dollaria, eikä hinta ole pahemmin tippunut muutamassa vuodessa. Jos yksi auto maksaa miljoonan, edes kymmenesosan korvaaminen nykyisistä maailman lähes miljardista autosta tulisi tähtitieteellisen kalliiksi. Tähän kun lisätään lentokoneet, laivat,…ei hyvää päivää. Lisäksi, juuri ja juuri henkilöauton takakonttiin mahtuva suuri polttoainesäiliö mahdollistaisi alle 320 kilometrin toimintasäteen. Polttomoottoriautojen toimintasäde on 480-645 kilometriä.

Kennojen katalyyttimateriaaliksi on löydettävä jotain platinaa halvempaa ennen kuin autojen massatuotanto voidaan aloittaa. Yhden polttokennon valmistaminen vaatii 20-50 grammaa platinaa. Jos maailman bensalla käyvistä autoista korvattaisiin neljäsosa vetyautoilla, platinaa kuluisi 4,2-10,5 miljardia grammaa. Tällä hetkellä platinaa tuotetaan 240 miljoonaa grammaa vuodessa, josta suurin osa käytetään erittäin tärkeisiin teollisiin prosesseihin.

Vetyä ei myydä missään. Pelkästään Yhdysvaltojen kaasuputkiston muuttaminen vedylle sopivaksi maksaisi 200 triljoonaa dollaria. On myös huomioitava, että puhdasta vetyä ei löydy luonnosta, vaan sitä on tuotettava. Vedyn tuottamiseen tarvittavat aurinkopaneelit maksaisivat 40 triljoonaa dollaria. Näin siis pelkästään Yhdysvalloissa.

Lisäksi vety on maailman pienin alkuaine. Sen säilöminen ja siirtäminen on erittäin vaikeaa.

Vetytalous on ihan kiva idea, mutta sitä eteenpäin ajavat viherpiipertäjät eivät tajua yksinkertaisia talouden realiteetteja: teknologia on aivan liian keskeneräinen käytettäväksi moneen vuosikymmeneen. Näiltä tahoilta saa usein kuulla sananparren ”kyllä se teknologia kehittyy nopeasti”. No eipä ole kehittynyt. Tähän fantasiamaailman on aika heikkoa perustaa maailman energiatulevaisuutta. Jo pelkkä maalaisjärki riittää veivaamaan vetyautojen aikakauden pitkälle tulevaisuuteen. Autojen hinta pitäisi saada lähemmäs 50 kertaa halvemmaksi mitä nyt, ja jakeluverkoston rakentamiseen menisi uskomattomia määriä rahaa. Itse en ainakaan hankkisi vetyautoja, ennen kuin vetypolttoasemia olisi vähintään viidesosa nykyisistä, bensaa tarjoavista asemista. Luulenpa, että polttokennot ovat öljy-yhtiöille ja valtioiden päämiehille (mukaan lukien G.W. Bush) vain imagovaltteja. Kansalle annetaan ruusuinen kuva tulevaisuuden puhtaista, lähes ilmaiseksi kulkevista autoista, ja todellinen ongelma öljyllä kulkevista kulkuvälineistä lakaistaan maton alle.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että vedystä kannattaisi luopua tulevaisuuden energiatuotannon lähteenä - mutta öljyn korvaajaksi siitä ei vielä ole.

Ydinvoima

Ydinvoima vaatii uraania. Uraania on jäljellä joidenkin arvioiden mukaan vain 27 miljoonaa tonnia, kun vuosikulutus on vajaa tonni. Uraani on kuitenkin yksi maailman yleisimmistä mineraaleista, ja arviot sen määrästä vaihtelevat - edellä esitettyyn 27 miljoonaan on siis syytä suhtautua skeptisesti. Uraanin hinta on myös noussut viime aikoina räjähdysmäisesti, ja sen kaivaminen vaikeammastakin paikoista on tullut kannattavaksi. Lisäksi, raakauraanin hinta on vain noin 2 % ydinsähkön hinnasta, joten uraanin kymmenkertainenkin hinnan nousu nostaisi ydinsähkön hintaa vain 20 prosenttia.

Ydinvoima ei kuitenkaan voida käyttää kuljetuksissa, pl. sukellusveneet tai isommat laivat, joten sitä voitaisiin hyödyntää lähinnä vain sähköntuotannossa.

Ydinvoimaloiden rakentaminen poikkeaa suuresti normaalin hiilivoimalan rakentamisesta kustannusten suhteen: esim. Suomeen rakenteilla oleva Olkiluoto-3 maksaa lähes neljä miljardia euroa. Korvataksemme tällä hetkellä käyttämämme öljyenergia ydinvoimalla, tarvitsisimme siihen 10000 suurinta ydinvoimalaa. Ei mitään halpaa puuhaa, puhumattakaan vanhojen laitosten sekä ydinjätteen hävittämisestä. Ongelmia tuottaa myös saada kaikki öljy näiden tuhansien reaktoreiden rakentamiseen rakennusprojektin kestäessä usein noin 10 vuotta.

Ydinjätteiden hävittäminen sekä voimaloiden turvallisuus on hyvin hoidettu kehittyneissä maissa, mutta miten on asian laita kehitysmaissa? Jos/kun öljy tästä vähenee, ei länsimaillakaan ole liikaa varoja valvoa voimaloita, saati sitten kehitysmailla.

Maailman suurvallat ovat kuitenkin havahtuneet ydinvoiman tarjoamaan mahdollisuuteen. Heinäkuussa 2007 YLE uutisoi Yhdysvaltojen suunnittelevan 28 uutta reaktoria 17 paikkakunnalle, mikäli 50 miljardin dollarin lainatakuu saadaan kasaan. Samoin Kiina ilmoitti nelinkertaistavansa 10 reaktorin määrän 15 vuodessa. Itsekin olen vahvasti ydinvoiman tuntuvan lisäämisen kannalla.

Autoihin, laivoihin ja lentokoneisiin on kuitenkin keksittävä joku toinen ratkaisu.

Fuusio on ehkä mahdollisuus tulevaisuudessa, mutta teknologinen läpimurto on asiantuntijoiden mukaan vähintään 50 vuoden päässä.

Etanoli & Biodiesel

Etanolin valmistus kuluttaa energiaa enemmän mitä siitä saadaan energiaa. Maanviljelysmaa on jo nyt kortilla, ja ilmastonmuutos tulee todennäköisesti pahentamaan tilannetta. Kun maailman väestö on 8,5 miljardia, maata käytetään ensin ruoan, ei polttoaineen kasvatukseen.

Jatkossa tarvitaan uusia ruokaketjusta riippumattomia raaka-aineita, jollaisia ovat esim. metsäteollisuuden sivutuotteet. Maatilojen lietteen kaasuttaminen tai biopolttoaineen valmistus metsähakkeesta voi olla järkevää, mutta ne eivät kuitenkaan ratkaise energiaongelmaa laajasti.

Biodieselin EROEI on 3, eli huomattavasti parempi kuin etanolin, mutta silti reilusti vähemmän mitä öljyn 30. Sillä on myös sama ongelma kuin etanolilla: mistä maata sen viljelyyn? Näillä polttoaineilla voidaan korvata pieniä määriä öljyä, mutta niillä ei tule missään tapauksessa olemaan suurta osaa öljyn korvaamisessa. Lisäksi hiljattain julkaistun Edinburghin yliopiston tutkijaryhmän tekemissä mittauksissa todettiin maissista ja rapsinsiemenistä valmistattavien biopolttoaineiden voivan olla ympäristölle jopa haitallisempia kuin tavanomaiset bensat. Mittauksissa nämä biopolttoaineet tuottivat palaessaan 50-75 prosenttia enemmän kasvihuonekaasuja kuin fossiiliset polttoaineet. Lisäksi biopolttoaineiden typpioksidipäästöjen todettiin olevan kaksi kertaa edellisiä arvioita suurempia.

Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa keväällä 2007 pidetyssä energiailtamassa (pdf) esitettiin muutama realiteetti nykytilanteesta: Jos kaikki maailman ruoka, viini, viina ja olut käytettäisiin autojen polttoaineiksi, se kattaisi silti vain 40 % maailman autojen polttoainekulutuksesta. Jos polttoaineiksi käytettäisiin kaikki maailmassa käytetty puu (selluetanoli), se riittäisi kattamaan 17 % maailman autojen polttoainekulutuksesta. Samaisessa esityksessä selviää myös, että rajalliset biovarat ovat huomattavasti tehokkaammin käytössä öljylämmityksen kuin petrobensiinin korvaajana.

Synteettinen öljy kivihiilestä

Kalliilla synteettisellä öljyllä voidaan korvata raakaöljyä, jota voidaan valmistaa myös kivihiilen avulla. Kivihiileä on maapallolla yllin kyllin, tällä kulutuksella ja väestöllä sitä riittäisi 155 vuodeksi. Vuosittaisen käytön kasvuksi on ennustettu 2,5 % vuoteen 2030 asti, jolloin kulutus olisi kaksinkertaistunut tästä päivästä. Jos kivihiiltä alettaisiin käyttää öljyn valmistamiseen suuremaassa mittakaavassa, hiileen käyttöikä alenisi vielä lisää (lisää peak coalista ylemmästä linkistä). Kannattaa myös muistaa, että Kiina perustaa energiansa hyvin pitkälti kivihiilen varaan, ja että 40 % maailman sähköstä tuotetaan kivihiilellä. Samoin jos kivihiilen EROEI laskee nykyistä tahtia, vuonna 2040 se on 0,5 (eli kivihiilen tuottamiseen menee tuplasti energiaa saatuun energiaan nähden).

Kivihiilellä tulee olemaan kuitenkin tulevaisuudessa merkittävä rooli, varsinkin sähköntuotannossa, halusimme sitä tai emme. Länsimaissa on hiljattain jo nähty kansan vastustusta uusia hiilivoimaloita kohtaan, mutta energiantuotantovaihtoehtojen hinnakkuus pitää kivihiilivoimalat mukana kilpailussa. Tekniikka on alalla kuitenkin jatkuvasti kehittyvää ja voimalat muuttuvat pikkuhiljaa ympäristöystävällisemmiksi. Kysymys vain kuuluu, miten saadaan Kiina-vetoiset kehittyvät markkinat myös käyttämään uusimpia suodattimia.