Lööppien taakse: Onko tuulivoima edullisinta energiaa vai ei?

Lappeenrannan yliopisto julkaisi viime viikolla raportin, jossa arvioitiin eri energialähteiden hintoja. Lähes kaikki Suomen mediat tarttuivat innokkaina raporttiin.  Pieni pintaraapaisu kuitenkin osoitti jotain hämmentävää. Enemmistö lehtijutuista ilmoitti että tuulivoima on nyt todistetusti edullisin;  kuitenkin osa ilmoitti että ydinvoima; ja osa tuntui olevan sitä mieltä että tuulivoima paitsi että ehkä ydinvoima.

Alla on otos otsikoista. Nämä kaikki viittaavat siis samaan tutkimukseen. Nyt kysymys: mitä näiden otsikoiden perusteella tutkimus on väittänyt tuulivoimasta?

Kymen Sanomat (myös mm Etelä-Saimaa) Ensimmäistä kertaa näin: tuulivoimasähkön tuottaminen on edullisinta

Yle: Kustannusvertailu: Maalla sijaitseva tuulivoima edullisin tapa tuottaa sähköä.

Tekniikka & Talous: LUT tutki: Tuulivoima on edullisinta energiaa – monta syytä menestykseen, ydinvoima tiukasti kannoilla

Tekniikan Maailma: Tutkimus: Tuulivoima on edullisinta – paitsi jos otetaan huomioon todelliset tuotantokustannukset, jolloin ydinvoima on edullisinta

Imatralainen (myös Lappeenrannan uutiset): Tuulivoima on edullisin – Lappeenrannan yliopisto vertaili sähkön tuotantotapoja

Talouselämä:  Muualla EU:ssa ydinvoimaloiden hinta nousee, mutta Suomessa se laskee – miten Suomesta tuli ydinvoiman halpamaa?

Maaseudun Tulevaisuus: Sähköntuotannon hintavertailussa tuulivoima edullisin ensimmäistä kertaa

Mielenkiintoisimman vertailun antaa Lännen Media, jonka lehdissä täsmälleen sama leipäteksti on otsikoitu hyvin eri tavoin.

Lännen Media (mm , Turun Sanomat,  Satakunna Kansa, Kainuun Sanomat, Ilkka, Pohjalainen, Lapin Kansa, Kaleva) Vertailu: tuulivoimasta on tullut edullisin tapa tuottaa sähköä Suomessa

Lännen Media: Aamulehti . Tuulivoima on edullisin tapa tuottaa sähköä Suomessa – jos siirtoa ja varastointia ei oteta huomioon

Eli onko tuulivoima edullisinta, vai eiko se ole? Mikä näistä medioista on väärässä?

En halua vaikuttaa kyyniseltä, mutta ne ovat kaikki väärässä, kukin omalla tavallaan.  Tämän joutuu käytännössä selvittämään itse, lukemalla itse alkuperäisen tutkimuksen (raportti löytyy täältä).

VANHA LASKENTATAPA, VANHAT NUMEROT

Luvussa 4 lasketaan läpi sähkön tuotantokustannukset tietyillä standardioletuksilla joita on käytetty myös sarjan aiemmissa tutkimuksissa, ja päästään alla olevan taulukon arvoihin. Nämä ovat myös ne luvut, jotka yhteenvedossa ilmoitetaan. Tämä laskentatapa olettaa, että säätövoimaa ei tarvita eikä verkkoa muutenkaan tarvitse muuttaa.

Raportin taulukko 3. Sähköntuotantokustannukset, perinteisellä tavalla laskettuna

(On muuten syytä huomata, että ero ydinvoiman ja tuulivoiman välillä on 2%. Pienikin muutos oletuksissa voi heittää arvoja villisti enemmän kuin tämän kaksi prosenttia. Kiistatta voidaan sanoa, että näillä oletuksilla ydinvoima ja tuulivoima ovat todella selkeästi halvempia kuin mikään muu tuotantomuoto.  Niiden keskinäisestä järjestyksestä on kuitenkaan mahdoton oikeasti päätellä mitään).

UUSI LASKENTATAPA, UUDET NUMEROT?

Luku 7 eli “Sähkön tuotannon kokonaishinta” osoittaa, mistä epäselvyys syntyy. Luvun johdanto kannattaa siteerata sellaisenaan (lihavointi omani):

“Haasteena uusiutuvan sähköntuotannon kehittämisessä on se, että aurinko- ja tuulivoimaloiden tuotantohuiput eivät vastaa Suomen eikä muunkaan Pohjoismaan kulutushuippua. Aurinkovoimalan tehomaksimi on päiväsaikaan ja pääosa energiasta tuotetaan kesäaikaan. Tuulivoimalan teho ajoittuu laajemmalle ajalle, mutta huipunkäyttöajat ovat silti vaatimattomat. Molemmat voimalat vaativat paitsi vuorokautista myös vuositasoista varastointia, jos sähköntuotanto perustuu pelkästään näihin.

Pohjoismaissa on paljon vesivoimaa, tosin Suomessa vähemmän kuin naapurimaissa. Vesivoiman käyttöä sähkön varastointiin haittaa vesivoimalle tyypillisesti annetut maksimi- ja minimijuoksutusmääräykset. On olemassa erilaisia varastotekniikoita kuten PtG, pumppuvoimalaitos, onkalovoimalaitos ja akkutekniikka, joilla varastointia voidaan tehdä. Varastoinnin lisäksi tarvitaan huippuja varatehoa sekä kattavat sähköverkot. Olisikin syytä alkaa siirtyä käyttämään sähkön tuotannon kokonaishintaa kullekin tuotantomuodolle, koska myös tarvittava varastointi, huipputeho ja varavoima on kustannus sähkönsiirron lisäksi.

Käytännössä tämän luvun viesti on  hyvin selvä: luvussa 3 käytetty yksinkertainen laskentatapa ei enää toimi, jos vaihtelevatuotantoisia uusiutuvia tuodaan verkkoon rajusti lisää.

Luvussa 7 kuitenkin myös todetaan, että tällaista laskentaa ei vielä osata kunnolla tehdä.

VERTAISARVIO NEOCARBON-TUTKIMUKSESTA

Raportti tekee luvussa 7 ehkä ensimmäistä kertaa vertaisarvion myös  Neocarbon-ryhmän tutkimuksista. Ryhmä kirjoittajia, joissa olen itse mukana, pyysi viime viikolla tiedeyhteisöä tekemään enemmän tällaisia arviointeja koska Neocarbon-ryhmän villeimmät väittämät ovat nähdäksemme täysin epäuskottavia. Mitä tämä vertaisarvio nyt sitten sanoo?

“Lappeenrannan teknillinen yliopisto on yhdessä VTT ja Turun Yliopiston kanssa [käytännössä siis NeoCarbon-ryhmä, Mäkelän huom]  tutkinut  100% uusiutuvaa energiajärjestelmää. Kuten taulukossa 6 huomataan, niin laajamittainen tuuli- ja aurinkosähköön perustuvan järjestelmän maksimiteho on paljon suurempi kuin vastaavan perinteisen. 100% uusiutuva vaatiikin merkittävän määrän säätövoimaa. Vaikka sähkön vuotuinen tarve on vähentynyt, niin sen tuotantokapasiteetti on seitsenkertaistunut ja vuotuinen sähkön tuotanto on kaksinkertaistunut. Ylituotanto muutetaan PtG-menetelmällä uusiutuvaksi polttoaineeksi. 100% uusiutuva 2050 optio vaati 23,5 GW metaanin tuotantoa PtG tekniikalla ja pienempää 0.6 GW määrää vedyn tuotantoa, eli n. 50% varastokapasiteettia verrattuna asennettuun aurinko- ja tuulivoimaan. Tarvittava sähkön tuotannon kapasiteetti on moninkertaistunut, koska aurinko- ja tuulivoimalat tuottavat sähköä vain osan vuodesta. Esimerkiksi aurinkovoima toimii hieman alle 1000 tunnin vuotuisella huipunkäyttöajalla. Sähköä tuotetaan 100% uusiutuvassa mallissa enemmän kuin perinteisessä, koska sillä tuotettuja polttoaineita käytetään korvaamaan muilla kuin sähköntuotantosektorilla käytettävää energiaa. Tarvittava varastokapasiteetti riippuu siitä, mikä osuus aurinko- ja tuulisähkön tuotannolla on koko sähkön tuotannosta. Selkeiden lisäkustannusten määrittäminen on haastavaa ja  riippuu mm. valittavasta liikenne- ja lämmityssektorin CO2-päästöjen alennustavasta. Merkittävä ero syntyy myös siitä, oletetaanko tulevaisuudessa ydinvoimaloiden jatkavan toimintaansa vai joutuvan lopettamaan toimintansa. Nykyisin Suomi tasapainottaa sähköntuotantoaan laajoilla ostoilla naapurimaista, joissa on ylimääräistä vesivoimakapasiteettia osallistua tasapainottamiseen. Tämän vesivoimakapasiteetin käytettävyydestä Suomen sähköntuotannon tasapainottamiseen 2050 ei ole takeita.”

Teksti on kohteliasta, kuten sen kuuluukin olla. Vähänkään tarkempi lukeminen kuitenkin osoittaa, mikä on kirjoittajan arvio Neocarbon-simulaatioista: niitä ei voi käyttää ainakaan hintojen ennustamiseen millään tavalla.

VERTAISARVIO MUISTA TUTKIMUKSISTA

Raportin perusteella mikään muukaan tutkimus ei ole täydellinen, mutta Neocarbonia uskottavampia kuitenkin löytyy.

“Fraunhofer sai tutkimuksessaan Saksalle lähes 100% vaatimuksen akku-, pumppu-, onkalo-, ja PtG-voimalaitoksien yhteenlaskettuun kokonaistehoon verrattuna asennettuun aurinko ja tuulivoimaan (Henning ja Palzer 2015). Sähköntuotannon kokonaiskustannusten lisääntyminen Saksan tapauksessa olisi noin 25%. Vastaavasti Child ja Breyer 2016 sai Suomen sähköntuotannon kokonaiskustannusten lisääntymiselle noin 15%. Molemmissa oletettiin kuitenkin, että aurinko- ja tuulivoiman ominaisinvestoinnit ovat tulevaisuudessa merkittävästi nykyistä alhaisemmat. Nykyisiä hintoja käyttämällä ero olisi paljon suurempi. Scholtz et al. 2017 saivat Euroopan laajuiselle sähköjärjestelmälle lisäkustannuksena n. 30 €/MWh, kun tuuli- ja aurinkovoiman osuus oli 80%. Taulukossa 7 on esitetty eräs laskelma systeemin vaatimista lisäkustannuksista, kun kyseisen tuotantomuodon osuus on 30% (OECD, 2012). Nämä lisäkustannukset pitää laskea tuotantokustannusten päälle, jotta saadaan kyseisen tuotantomuodon kokonaiskustannus.”

Raportin taulukko 7. Systeemikustannuksia arvioitu 30% markkinosuudella

Uusiutuvan energian systeemikustannus näyttää kasvavan, kun uusiutuvan osuus kokonaisenergiasta nousee. Useimmissa 100% uusiutuvan energiaan pohjautuvan alueen malleissa on vielä paljon haasteita niiden taloudellisten vaikutusten kuvauksessa, joten selvää lisäkustannusta on vaikeaa esittää (Heard et al. 2016).

Koska aurinko- ja tuulivoimaa tuotetaan paljon silloin kun olosuhteet ovat otolliset, niin suuresta tuotantomäärästä johtuen niiden saama keskihinta laskee alle keskimääräisen markkinahinnan jo alhaisilla osuuksilla. Toisaalta jos tuuli- ja aurinkosähkön osuus on suuri, niin niiden tuotannon piikki on omiaan laskemaan sähkön markkinahintaa. IEA 2016 mukaan jo tuulen osuudella 6% ja auringon osuudella 2% niistä saatu markkinahinta laskee selvästi keskimääräisen markkinahinnan alle. Tämä tarkoittane sitä, että tuuli- ja aurinkovoiman tukea tarvittaneen vielä pitkään.”

Käytännössä raportin johtopäätös on siis se, että nykyisillä menetelmillä näitä lisäkustannuksia ei vielä osata laskea oikein millään tarkkuudella. Laskentamenetelmien kehittäminen on kuitenkin välttämätöntä, jotta eri tuotantomuotoja voitaisiin vertailla yhteismitallisesti.

[Lisäys 5.9. klo 09:56: Ainakin yksi lukija on esittänyt kommentin, että taulukossa 7 käytetyt OECD:n luvut (alkuperäinen lähde täällä, erityisesti luku 4) olisivat kiistanalaisia. Tämä voi hyvinkin pitää paikkansa. Siksi niitä ei esitetäkään yhteenvedossa, vaan ainoastaan yhtenä esimerkkinä. Emme voi mitenkään tietää, onko tuulivoiman systeemikulu Suomessa juuri tuo 15 EUR/MWh. Sen voimme kuitenkin tietää että se on huomattavasti suurempi kuin 0 EUR/MWh. Jos haluamme sanoa mitään tarkempaa, tarvitaan lisää tutkimusta. Tämä on raportin pääviesti]. 

MIKSI KAIKKI MENI PIELEEN?

Tutkimus on tehty erittäin hyvään tieteelliseen tapaan: on toistettu analyysi joka on toistettu julkaisusarjan aiemmissakin osissa; on todettu, että analyysiä pitäisi jatkossa muuttaa; on koitettu arvioida, miten sitä pitäisi muuttaa; on todettu, että niin hyvinä menetelmiä ei tällä hetkellä ole olemassa että niitä voisi tässä raportissa käyttää; ja yhteenvedossa on todettu että asia on näin.

“Kannattavuustarkastelu on suoritettu annuiteettimenetelmällä käyttäen 5 % reaalikorkoa, joka on perinteisesti katsottu isojen sähkövoimalaitosten toteuttajien kannalta sopivaksi tasoksi. Laskelmien perusteella 8000 tunnin huipunkäyttöajalla ydinsähkön tuotantokustannus, kun laitos rakennetaan olemassa olevalle tontille, olisi 42,4 €/MWh ja täysin uuden ydinvoimalaitoksen 55,4 €/MWh. Kaasusähkön tuotantokustannus on 68,9 €/MWh, turvelauhteen 75,7 €/MWh ja hiilisähkön hiilidioksidin talteenotolla 75,9 €/MWh, kun hiilidioksidipäästöoikeuden hintana käytetään 15 €/tonni CO2. Vastaavasti uusiutuvista sähköä tuottavista voimalaitoksista puupolttoainetta käyttävän lauhdesähkön tuotantokustannus olisi 76,2 €/MWh. Maalla sijaitsevan tuulivoimalan sähkön tuotantokustannus 41,4 €/MWh ja se on tutkituista sähköntuotantovaihtoehdoista edullisin. Merellä sijaitsevan tuulivoimalan sähkön tuotantokustannus on 68,9 €/MWh sekä aurinkovoimalan 99,6 €/MWh.

Erillistarkastelussa arvioitiin Suomen sähkön hinnan muodostusta ja pääomakustannusten osuutta tulevaisuuden sähköjärjestelmässä. Esimerkkinä käytettiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston 100% uusiutuva Suomi arvoja. Lähes kaikki hiilidioksidipäästöjä tuottamattomat voimalaitostyypit kuten vesi-, ydin-, tuulija aurinkovoima ovat pääomavaltaista sähköntuotantoa. Investointi on kallis, mutta tuotantokustannus on edullinen ja ylösajokustannus on 10 – 20 €/MWh. Otettaessa tuuli- ja aurinkoenergiaa käyttöön sähköntuotanto siis pääomavaltaistuu.

Tulevaisuuden sähkömarkkinoilla on mietittävä, miten saadaan muodostumaan oikeanlaisia hintasignaaleja.”

Tämä tieteellisessä julkaisussa välttämätön kuivakka ja neutraali raportointitapa antaa lukijalle mahdolisuuden tarttua juuri siihen aspektiin, joka lukijan omia näkemyksiä eniten sattuu miellyttämään. Jos tuulivoima miellyttää, voi käyttää taulukon 3 arvoja, jolloin tuulivoima näyttää hyvältä. Jos ydinvoima sattuu miellyttämään, voi käyttää taulukon 7 arvoja, jolloin ydinvoima näyttää hyvältä.

VOIDAANKO PÄÄTELLÄ YHTÄÄN MITÄÄN?

Raportista on kyllä selkeästi luettavissa, että todenmukainen laskentatapa voi olla uusiutuville melko kylmäävä.  Varastointi, huipputehon hallinta ja varavoima ovat kaikkea muuta kuin ilmaisia, ja mitä suurempi markkinaosuus, sitä suuremmiksi ne kasvavat (taulukon 7 arvot ovat vain 30% markkinaosuus. Jos markkinaosuus nousee siitä, kukaan ei tiedä mitä hinnoille käy). Uusiutuvat muuttuvat siis merkittävästi kalliimmiksi, jos niiden määrää halutaan merkittävästi kasvattaa nykyisesti.

Periaatteessa taulukkoja 3 ja 7 voisi lukea niin, että vaikka systeemihinnat kasvavatkin, tuulivoima on tämänkin raportin mukaan kohtuullisella markkinaosuudella silti merkittävästi fossiilisia edullisempaa kunhan päästökauppa vain  toimii. Raportin lukujen perusteellahan tuulivoima olisi aivan selkeästi toiseksi edullisin vaihtoehto vielä ainakin 30% markkinaosuudella. Suomen tämän hetken markkinaosuus on alle 4%, joten laajentamisen varaa olisi, ja se olisi vielä täysin kannattavaa.

Luvussa 7 kuitenkin todetaan, että totuus on monimutkaisempi. Koska tuuli tai aurinko tuottavat energiaa valtavat määrät silloin kun tuottavat, jo Suomen kaltaisilla markkinaosuuksilla tuotantohuippujen aikana hinta voi käytännössä mennä nollaan tai jopa negatiiviseksi. Tähän vaikuttaminen vaatii joko tukiaisia (kuten raportti toteaa) tai sitten markkinamekanismien muuttamista (tavalla, jota kukaan ei osaa vielä määritellä). Tätä efektiä ei raportissa ole edes yritetty arvioida numeroilla.

MIKÄ OLISI REHELLINEN LÖÖPPI TÄSTÄ RAPORTISTA?

Tein muutama vuosi sitten vastaavantyyppisen analyysin Talvivaarasta (Talvivaara 25). Silloin yhdestä ja samasta gallup-haastattelusta saatiin niinkin päinvastaiset lööpit kuin “Talvivaaran tutkimus: Kaivosta pidetään myönteisenä Kainuulle”,  “Kainuussa on alkanut herätä epäilyjä Talvivaaran kaivoksen erinomaisuudesta”, ja “Kainuulaisten mielipiteet Talvivaarasta kovenemassa”.

Olenkin omaksunut helpon nyrkkisäännön:  jos jokin otsikko ilmoittaa että jokin tutkimus todistaa jotakin, lähden siitä, että ei ole todistanut.  

Rehellisin mahdollinen otsikko tästä raportista olisi ehkä jotakin tällaista:  “Yliopisto: Emme tällä hetkellä voi tietää mikä energiamuoto on edullisin, koska perinteinen laskentatapa ei uusilla teknologioilla enää toimi.  Laskentatapaa on jatkossa välttämätöntä muuttaa.”

Valitettavasti otsikko ei myy, jos se on rehellinen. Siksi jokaiseen otsikkoon tuleekin suhtautua äärimmäisellä kyynisyydellä. Vähintäänkin pitää lukea teksti ajatuksella ennen kuin esimerkiksi jakaa somessa. Tästä hyvänä esimerkkinä on alussa mainittu Aamulehti: teksti on identtinen muiden Lännen Median lehtien kanssa, mutta otsikko lähes päinvastainen.

Ja jos itse asialla on vähäisintäkään merkitystä, kannattaa suhtautua myös itse artikkeliin äärimmäisellä kyynisyydellä, ja kaivaa esiin alkuperäinen lähde. Asioiden ymmärtämiseen ei ole oikotietä. Se vaatii kovaa työtä ja perehtymistä.

 

Vanha tarina neljästä sokeasta miehestä ja elefantista toimii myös tässä yhteydessä. Kuvalähde: Wikimedia Commons

 

Leave a Reply