Voimateollisuuden rakennemuutos

Kirjoittamani tiivistelmä kirjasta Maailman tila 1994, luku 4/10.

Sähkön menestys on ollut valtava. Nykyään kaikki maailman kaupungit ja suuri osa kylistä on sähköistetty.

Useimmissa maissa voimateollisuus on järjestäytynyt suuriksi, vertikaalisesti integroituneiksi monopoleiksi. Voimateollisuus tuottaa suuria voittoja.

Viimeisten 20 vuoden aikana voimayhtiöiden toiminta on vaikeutunut. Nousevat kustannukset, ympäristöongelmat ja kiukkuiset kuluttajat ovat aiheuttaneet vaikeuksia.

Monissa maissa fossiilisia polttoaineita käyttävät voimalaitokset ovat suurimmat saastuttajat. Maailmanlaajuisesti nämä samat laitokset ovat olennaisia syitä ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousuun. Tarvitaan suuria muutoksia. Monia laitoksia ollaan jo uudistamassa. Tämä johtuu usein julkisen vallan asettamista vaatimuksista. Muutos tapahtuu eri tavalla eri maissa. Uskotaan, että voimateollisuutta odottavat ennennäkemättömät muutokset. Yhtenä vaatimuksena tulee olemaan ekologinen kestävyys.

Linjan pääte

Sähkön tuotanto on monissa maissa keskittynyttä. Sähkölaitokset ovat usein kaupunkien tai valtioiden hallussa. On syntynyt raskaita monopolirakenteita.

Sähkön hinta on pudonnut. Kysyntä on kasvanut voimakkaasti. Kulutuskysynnän jatkuva kasvu toimi perusteluna uusien voimaloiden rakentamiselle. Tämä taas alensi hintoja ja houkutteli kulutuksen kasvua.

1960-luvulle tultaessa keinot tuotannon tehokkuuden lisäämiseksi olivat paljolti käytetty loppuun. Voimalaitosten hyötysuhde alkoi tasoittua noin 35% tienoille. Tämän rajoituksen voittamisen yrittäminen johti kalliimpiin ja epäluotettavimpiin voimaloihin. Hallitukset alkoivat ajaa siirtymistä ydinvoimaan. Ydintekniikka ei oltu koskaan kunnolla testattu suurilla voimaloilla. Ydinvoiman suuret riskit tekivät voimaloista kalliita ja monimutkaisia. Tämä johti sähkön hinnan nousuun monin paikoin ja nykyisin ydinvoiman kasvu on monin paikoin pysähtynyt. Näihin vaikeuksiin yhdistyy vielä sähkön kulutuksen kasvun hidastuminen teollisuusmaissa. Monet energialaitokset joutuivat vaikeuksiin tilaamansa liian kapasiteetin kanssa. Samalla tietoisuus voimaloiden aiheuttamista ympäristöongelmista kasvoi. Voimaloihin vaaditaan kalliita saasteenpoistojärjestelmiä. Samat ongelmat iskivät myös kehitysmaiden sähköntuotantoon mutta voimakkaammin, koska sähköistäminen oli vasta alkuvaiheessa.

On todettu, että perinteinen malli soveltuu yhä heikommin nykyiseen teknologiaan ja taloudellisiin oloihin. Organisoinnin ja hallinnon uudistamista on vaadittu laajalla rintamalla. Monin paikoin onkin alettu kokeilla kilpailun lisäämistä ja pureutumista energiankäytön tehostamiseen. Aivan viime aikoina on myös pyritty ottamaan ympäristönsuojelulliset tavoitteet mukaan suunnitteluun. Voimateollisuus tuottaa suuren osan maapallon hiilidioksidipäästöistä.

Yhä kiistellään siitä, miten omistus tulisi järjestää, kuinka kansalaismielipide tulisi ottaa huomioon yms. Vaikuttaa joka tapauksessa selvältä, että edessä on ennennäkemätön rakennemuutos.

Uudet tuottajat

Voimateollisuuteen on monissa maissa ilmaantunut uusi kilpailuhenkinen joukko ”riippumattomia voimantuottajia”, jotka rakentavat uusia tuotantoyksiköitä ja myyvät sähköä sopimusten mukaan energialaitoksille. Tämä suuntaus lähti käyntiin Yhdysvalloissa lainsäädäntötietä. Julkisen sääntelyn ulkopuolisille yrityksille avattiin energiamarkkinat sallimalla uusiutuvia polttoaineita käyttävät voimalat ja lämpöä teollisuuden tarpeisiin tuottavat vastapainevoimalat. Monet yhtiöt alkoivat toimittaa sähköä usein halvemmalla ja luotettavammin kuin energialaitokset. Kehitys on levinnyt Yhdysvalloista muuhun maailmaan, mm. Eurooppaan.

Monissa maissa on siirrytty yhä pienempiin ja innovatiivisempiin voimaloihin. Ainoastaan ydinvoima on jäänyt yksityisyrittelijäisyyden ulkopuolelle.

Ns. ”kaasukombivoimalaitos”, jossa maakaasua käyttävän turbiinin hukkalämmöllä käytetään höyryturbiinia, pystyy saavuttamaan jopa n. 50% hyötysuhteen. Nämä voimalat ovat lisäksi edullisia ja nopeita rakentaa. Verrattuna perinteisiin voimalaitoksiin ne eivät aiheuta rikkipäästöjä ja hiukkaspäästöt ovat erittäin pieniä. Typen oksideja ja hiilidioksidia syntyy vähemmän. Kaasuturbiinivoimalaitos voi toimia myös kaasutetulla kivihiilellä tai tulevaisuudessa ”ylijäämäbiomassalla”.

Maailman vesivoiman hyödyntämistä on vielä vara tehostaa. Samoin maapallon geotermistä lämpöä voidaan käyttää nykyistä enemmän.

Aurinkoenergia ja siitä johtuva tuuli on lähes rajaton energialähde.

Aiemmin uusiutuvat energialähteet eivät ole olleet kilpailukykyisiä fossiilisten polttoaineiden kanssa. Nyt kustannukset ovat laskeneet ja laskevat edelleen, kun massatuotanto alkaa. Uusiutuvista energialähteistä erityisesti tuulivoima on jo valmis markkinoille. Tuulivoiman uskotaan laajenevan nopeasti.

Aurinkoenergiaa, tuulienergiaa ja geotermistä energiaa on niin paljon, että koko maapallon energiantarve voitaisiin tyydyttää niillä moneen kertaan.

Tuuli- ja aurinkoenergiaan liittyvä katkonaisuus on hyvin ennustettavissa ja voidaan ottaa huomioon energiantuottosuunnitelmissa.

Riippumaton voimateollisuus on osoittautunut innovatiiviseksi. Monissa maissa vielä olevat energiamonopolit tulisi murtaa. Tarvitaan lisäksi ohjausta, että tuotanto siirtyisi kohti ekologisempia muotoja.

Negawattien vallankumous

On havaittu, että sekä sähkölaitokset että asiakkaat voivat hyötyä, jos sijoitetaan voimavaroja energiankulutuksen vähentämiseen. Tehokkuuden nostaminen on usein halvempaa kuin uusien voimalaitosten rakentaminen.

Aluksi tähän ei uskottu, mutta myöhemmin Yhdysvalloissa sääntelykomissiot määräsivät energialaitokset käynnistämään energian käytön tehostamisohjelmia. Uusi lähestymistapa on laajentunut ja tunnetaan nimellä DSM, kysynnänohjaus.

Uuden ajattelun mukaan sähkön käyttäminen lämmitykseen on tuhlausta. Idea on, että on halvempaa säästää sähköä kuin tuottaa sitä.

Yhdysvalloissa energialaitoksille on tarjottu mahdollisuutta ansaita säästetystä sähköstä yhtä paljon tai enemmän kuin myydystä. Liiketoiminta on alettu käsittää tavaran tuottamisen sijaan energiapalvelujen tarjoamiseksi. Yhdysvaltojen energialaitosten sijoitukset energiankäytön tehostamiseen ovatkin moninkertaistuneet. Myös Kanadassa ja Länsi-Euroopassa ollaan omaksumassa uutta ajattelua. Kehitysmaissakin on alettu pyrkiä energian tehokkaampaan hyödyntämiseen.

Kysynnänohjauskampanjat ovat olleet pääasiassa kannattavia. Lisäksi ohjelmilla on kerrannaisvaikutuksia luomalla markkinoita tehokkaalle teknologialle (säästölamput, ikkunat…).

Kaikissa maissa hallitukset tulisi taivutella ryhtymään toimiin, joita toisissa maissa jo toteutetaan.

Maailmanpankin ja muiden luotonantajien tulisi muuttaa toimintaansa, jotta muutokset leviäisivät myös kehitysmaihin.

Energialaitos jakeluverkostossa

Nykyinen ajattelutapa on, että suuret keskusvoimalat ovat taloudellisin tapa tuottaa energiaa. Kuitenkin on jo syntynyt aikaisempaa hajautetumpia voimalaitoksia. Vanha malli tullee vanhentumaan lopullisesti.

Siirtyminen hajautettuun energiantuotantoon saattaa parantaa dramaattisesti energiankäytön tehokkuutta ja vähentää ympäristökuormitusta. Suurten voimaloiden sijaan käytössä on vaihteleva joukko suuria tai pieniä tuotantolaitoksia. Säästettäisiin myös jakeluverkoston rakentamisessa.

Polttokenno on yksi vallankumouksellisimpia uusia tekniikoita. Se tuottaa sähköä ilman generaattoria kemiallisten reaktioiden avulla. Polttokenno on

  • tehokas,
  • ekologinen (ei palamista, ei ääntä),
  • ja kennoja on helppo asentaa ja yhdistellä. Järjestelmän koko ei juuri vaikuta sen tehokkuuteen.

Jo nyt suurissa rakennuksissa on polttokennoja tuottamassa sähköä ja lämpöä. Tulevaisuudessa uusissa rakennuksissa saattaa olla aina maakaasulla toimiva polttokenno.

Aurinkokennot sopivat hyvin hajautettuun järjestelmään. Kennot voivat olla massavalmisteisia ja niissä ei ole liikkuvia osia. Järjestelmän koko voi olla melkein mikä tahansa. Ideaa on kehitelty eteenpäin. Aurinkokennojen yleistymien on saanut lisää vauhtia. Energialaitokset harkitsevat kennostojen liittämistä niihin verkostonsa kohtiin, jossa sähkön kysynnän tyydyttäminen vaatisi kalliita uusia laitteita.

Nyt etsitään keinoja rakentaa hajautettuja varastointijärjestelmiä. Näin voitaisiin kiertää sähkön varastoinnin kalleus.

Energialaitosten taloudellisia sääntöjä on muutettava. Energialaitosten tulisi maksaa kulutuspaikan lähellä tuotetusta sähköstä suurempi hinta, koska siirtokulut jäävät pienemmiksi. Kysynnänohjauksen käyttöä tulisi laajentaa.

Koko energiajärjestelmän toiminta tulee muuttumaan, kun siirrytään hajautettuihin voimalaitoksiin. Osa tuotannosta toimii vain ajoittaisesti, samoin osa kulutuksesta. Tarvitaan älykäs valvontaverkko, joka estää linjojen ylikuormitukset. Lisäksi voidaan siirtyä sähkön reaaliaikaiseen hinnoitteluun.

Hajautettu järjestelmä avaa kehitysmaille tien luotettavampaan sähkönjakeluun.

Tavara vai palvelu?

Nykyinen voimateollisuuden järjestelmä on jäänyt ajastaan jälkeen. Se ei pysty ottamaan huomioon kaikkia mahdollisuuksia, joilla energiankäytön tehokkuutta ja ekologisuutta voidaan lisätä. Vanha malli alkaa hajota hitaasti mutta varmasti.

Eräitä periaatteita, joista edullinen ja ekologisesti kestävä voimajärjestelmä voi muotoutua:

  • kilpailevat markkinat
  • vapaa pääsy voimansiirtoverkkoon
  • useiden energialähteiden käyttöä edistävät kannustimet, joissa otetaan huomioon ympäristölliset erot
  • enemmän palveluun kuin tavarantuotantoon suuntautunut kysynnänohjausta käyttävä jakelujärjestelmä

Muutos ei ole helppo. Usein sähkölaitokset on pakotettu ostamaan oman maan raaka-aineita ylihintaan. Voimakkaat julkisen vallan elementit ja taloud. eturyhm. tukevat vanhaa järjestelmää.

Uusi kilpailuasema voi tuoda etuja lähinnä vain suurkuluttajille. Energialaitokset ovat joutuneet kustannusten karsimisen tielle, ja tässä voidaan mennä liian pitkälle.

Monet energialaitokset ovat muuttumassa monipuolisiksi palveluyhtiöiksi, jonka tavoitteena on tuottaa monipuolisia, edullisia energiapalveluita.

Palvelusuuntautuneen voimateollisuuden luomiseksi nykyisistä sääntelykoneistoista on luovuttava. En.laitoksia tulee palkita edullisten ja ekologisten palvelujen tarjoamisesta. Valtiovallan tulee asettaa uudet säännöt. Niiden tulee ottaa huomioon tulevaisuuden ympäristöongelmat ja muutkin riskitekijät.

Kolme mallia:

  1. Ympäristökustannusten hinnoittelu: Eri voimalavaihtoehtoja arvioitaessa saastekustannukset lasketaan mukaan hankkeiden kustannuksiin.
  2. Markkinaosuuksien varaaminen: Uusiutuville energialähteille varataan markkinaosuus.
  3. Vihreä hinnoittelu: Uusiutuvilla energialähteillä tuotettua energiaa myydään niille kuluttajille, jotka ovat siihen valmiita. Saatu lisähinta käytetään uusiutuvien tekniikoiden kehittämiseen.

Vaikuttaa siltä, että kaikki kolme mallia rohkaisevat monimuotoiseen ja ympäristön kannalta kestävään tuotantoon.

Uusi suuntaus: Tukkusähkön kilpailevat tavaramarkkinat ↔ kaikille vapaa jakeluverkko ↔ tehokkaat palvelukeskeiset energiapalvelujen markkinat. Voimateollisuuden mullistuksella tullee olemaan yhteyksiä televiestinnän mullistukseen.

Ydinvoimalat olisi mahdollista kirjata poistoiksi, joiden kulut jaettaisiin voimayhtiöiden ja asiakkaiden kesken.

Mikään yksittäinen malli ei toimi yhtä hyvin kaikkialla, vaaditaan paikallisiin oloihin sopeutettuja uudistuksia. Kehitysmaissa uusi malli voi olla avain toimivaan energiamaalimaan.

Uuden mallin mahd. tuloksia: edullisuus, luotettavuus, tehokkuus ja ekologisuus.