Miten tuotamme energiaa tulevaisuudessa?
Energia on ihmiskunnan kohtalonkysymys. Energiatehokkuuden kasvattamisen lisäksi meidän on löydettävä uusia päästöttömiä energialähteitä ja kehitettävä energiantuotantomuotoja, jotta voimme ratkaista ilmastohaasteemme. Mitä nuo innovaatiot voisivat olla? Energiateollisuuden ekonomisti Petteri Haveri avaa energiatulevaisuuden termejä.
Aaltoenergia
Tarkoittaa veden aaltoilusta eri teknologioilla talteen otettavaa energiaa. Energiaa voidaan ottaa talteen rannikoilla esiintyvistä pohja-aalloista tai kelluvalla laitteella, johon aaltoilu
synnyttää rotaatiota. Prototyyppejä on olemassa, mutta teknologia ei ole vielä kustannustehokasta. Tulevaisuudessa aaltoenergia voi kuitenkin olla energiapaletin osa myös Suomessa, sillä Itämeren aaltoenergiaa voisi hyödyntää.
Energian varastointi
Tulevaisuuden energiantuotantojärjestelmät ovat usein saatavuudeltaan ja tuotannoltaan vaihtelevia, joten energiajärjestelmien tasapainottamiseen tarvitaan erilaisia varastointijärjestelmiä. Tällöin korkean tuotannon hetkenä energiaa voidaan varastoida käytettäväksi niinä hetkinä, kun tuotantoa on saavilla vähemmän tai se on huomattavasti kalliimpaa. Usein kyse on sähkön ylituotantohetkistä, jolloin voitaisiin valmistaa vetyä varastoon tai varastoida tuotettua lämpöä esimerkiksi maaperään tai kallioluolaan.
Fuusioenergia
Ydinvoimassa käytetään fissioenergiaa, jossa radioaktiivisia alkuaineita pilkottaessa vapautuu lämpöä. Fuusioenergiassa menetelmä on päinvastainen: siinä kaksi vety-ydin yhdistetään heliumiksi ja samalla vapautuu energiaa. Hallittu fuusioreaktio voisi luoda päästöttömän, turvallisen ja lähes loputtoman energialähteen. Fuusiossa ei synny korkea-aktiivista jätettä kuten perinteisessä ydinvoiman tuotannossa. Testireaktoreja on jo olemassa maailmalla, mutta menetelmä vaatii erityisiä olosuhteita, joten kaupallisesti sitä ei ole vielä pystytty hyödyntämään. EU:n komission tavoitteen mukaan fuusioenergia pitäisi saada sähköverkkoihin vuonna 2050.
Geoterminen energia
Maaperään on varastoitunut paljon energiaa, jota voidaan hyödyntää poraamalla maahan lämpökaivo. Pientaloihin ja kiinteistöihin soveltuvat järjestelmät ovat jo laajasti käytössä, ja teollisen kokoluokan järjestelmiä on jo pilotoitu. Mitä syvemmälle porataan, sitä korkeampia lämpötiloja saadaan. Suomessa pitää porata kilometrien syvyyteen, jotta saavutetaan teolliseen käyttöön riittävä teho. Vulkaanisilla alueilla, kuten Islannissa, maaperän lämpö on lähellä maankuorta, ja siellä geotermistä energiaa käytetäänkin jo laajasti.
Pienydinreaktorit
Pienydinreaktoreilla (SMR eli small modular reactor) tarkoitetaan energiantuotantolaitoksia, jotka perustuvat ydinenergian hyödyntämiseen, mutta ovat nykyisiä ydinvoimalaitoksia matalatehoisempia ja pienikokoisempia. Pienreaktorit toimivat samalla periaatteella kuin fissioreaktorit. Pienempi voimala voisi olla hallittavampi, turvallisempi ja sen voisi sijoittaa lähemmäksi asutusta. Tulevaisuudessa pienreaktorit voisivat olla sarjatuotantotavaraa. Aasiassa on jo pienreaktoreita toiminnassa. On mahdollinen tulevaisuuden energialähde myös Suomessa.
Power-to-X
Power-to-X- eli P2X-teknologiaa voidaan käyttää synteettisten, fossiilisia korvaavien polttoaineiden valmistukseen. Raaka-aineina käytetään ilmasta saatavaa hiilidioksidia tai typpeä tai puolestaan vedestä saatavaa vetyä. Synteesiin käytettävän uusiutuvan sähkön avulla saadaan lopputuotteiksi täysin uusiutuvia synteettisiä polttoainetta, kuten metaania, metanolia tai ammoniakkia, joita voidaan käyttää korvaamaan tunnettuja polttoaineita. Power-to-X-prosessissa vapautuu huomattava määrä lämpöä, jota voidaan käyttää esimerkiksi kaukolämpöverkoissa ja teollisuuden prosesseissa. Suomen ensimmäisiä pilottilaitoksia suunnitellaan parhaillaan.
Sektori-integraatio
Sektori-integraarioon liittyy myös mahdollisuus sähkökattiloiden hyödyntämiseksi kaukolämmöntuotannossa. Sen tarkoituksena on, että eri toimialat, kuten sähkö, lämpö, kaasu ja liikenne, hyödyntävät toistensa resursseja tehokkaasti ja älykkäästi. Tällöin pyritään järjestelmätasolla tasapainottamaan toisten alojen kulutus- ja tuotantopiikkejä sekä hyödyntämään
hukkaenergianlähteitä. Tästä esimerkkinä ovat erilaiset uudenlaiset tavat tuottaa vetyä tai tuulivoiman ylituotannon hyödyntäminen kaukolämmöksi.
Vetytalous
Merkitsee visiota, jossa vetyä käytetään energiana tai raaka-aineena kohteissa, joissa nyt käytetään jotain muuta energialähdettä. Vedyllä voidaan tulevaisuudessa korvata erilaisia fossiilisia polttoaineita, mutta sillä tuskin pystytään kattamaan koko energiantarvetta. Vetyä ei ole niin vain saatavilla, vaan sitä pitää tuottaa. Sitä voi erotella maakaasusta tai valmistaa elektrolyysissä sähkön avulla vedestä. Vedyksi voi myös varastoida energiaa ja sitä voi käyttää raaka-aineena useissa kohteissa. Kun vety tuotetaan päästöttömästi, sen avulla voidaan huomattavasti vähentää ilmastopäästöjä. Vetytaloutta tutkitaan tällä hetkellä paljon, ja Suomen ensimmäisiä tuotantolaitoksia suunnitellaan parhaillaan.
Vuorovesienergia
Vuorovesivoimalaitokset hyödyntävät vuorovettä: niissä käytetään vesivoimaloiden tapaan turbiineja, jotka muuttavat vuorovesivaihtelun energian sähköksi. Vuorovesivoimaloita on jo toiminnassa maailmalla, ja niitä rakennettaneen lisää, erityisesti Englannin kanaalin alue on potentiaalinen paikka tuottaa vuorovesienergiaa.
Kestävää tulevaisuutta rakentamassa
- Koroisiin oli tarkoitus toteuttaa geotermistä energiaa hyödyntävä laitos, ja selvitimme asiaa yhdessä Turun Seudun Energiatuotannon kanssa. Laitoksesta oli tehty aiesopimus St1:n
kanssa jo vuonna 2016. Hankkeen toteutuminen riippui Espoon Otaniemen pilottilaitoksesta, mutta pilottihankkeesta ei saatu tarpeeksi hyviä tuloksia, joten päätimme ettei laitosta toteuteta ainakaan vielä, kertoo kehityspäällikkö Antto Kulla.
Turku Energia tutkii jatkuvasti esimerkiksi uusia lämpöpumppujen hyödyntämistapoja. Yksi pilottikokeilu on meneillään Turun Ylioppilaskylässä. (Lue lisää sivulta 4.)
- Myös sektori-integraatioon liittyen selvitämme aktiivisesti erilaisia vaihtoehtoja. Yksi esimerkki eri toimialojen yhteistyöstä on juomaveden lämmöntalteenotto, jota olemme tutkineet yhdessä Turun Seudun Veden kanssa. Ensimmäiseen kohteeseen emme löytäneet tälle kannattavuutta, lähivuosina selvitämme seuraavia kohteita vesiverkoston investointiprojektien yhteydessä, Kulla kertoo.
Sektori-integraation osalta toinen merkittävä mahdollisuus on sähkökattiloiden hyödyntäminen kaukolämmöntuotannossa. Uusiutuvan sähkön, muun muassa tuulivoiman, tuotannon
lisääntyessä sähkön päivänsisäiset hintavaihtelut kasvavat. Esimerkiksi yöaikaan sähköä voi olla yli tarpeen tarjolla, jolloin se voitaisiin muuttaa lämmöksi ja sitä kautta auttaa tasoittamaan sähkömarkkinan kasvavia hintavaihteluja.
Turku Energian osin omistaman Turun Seudun Energiatuotannon Naantalin voimalaitoksen yhteyteen on mahdollisesti rakentumassa vihreän vedyn tuotantolaitos. Tätä selvittää erillinen kehitysyhtiö Green NorthH2 Energy Oy, jossa on osakkaina Elomatic Oy ja ahvenanmaalainen Flexens Oy.
- Vetylaitos tuottaisi vetyä meri- ja raskaan liikenteen polttoaineeksi. Vetyä voidaan tuottaa vihreällä sähköllä elektrolyysin avulla. Prosessin sivutuotteena syntyvää hukkalämpöä pystyisi hyödyntämään kaukolämpönä. Lisäinvestointien myötä laitos voisi jalostaa vedystä synteettistä polttoainetta, kuten metaania tai ammoniakkia, Kulla kertoo.