7.3.2022
Vihreä siirtymä ja irtautuminen energiariippuvuudesta Venäjään: konkreettiset reunaehdot ja mahdollisuudet Suomessa Ilmastotavoitteiden saavuttamisen on Suomessa ja globaalisti katsottu edellyttävän luopumista suurimmasta osasta fossiilisen energian käyttöä. Energiasisällössä mitattuna noin 90% fossiilisista energiavirroista tulee Suomeen Venäjältä. Tältä osin ilmastotavoitteet ja tavoite irtautua Venäjän energiavirroista ovat yhteneväiset. Venäläisestä fossiilienergiasta luopumisen on aiemmin ennakoitu tapahtuvan vähitellen seuraavan 10-20 vuoden aikana sitä mukaa, kun riittävän edullisia vähähiilisiä teknologioita saadaan käyttöön. Venäjän […]

Ilmastotavoitteiden saavuttamisen on Suomessa ja globaalisti katsottu edellyttävän luopumista suurimmasta osasta fossiilisen energian käyttöä. Energiasisällössä mitattuna noin 90% fossiilisista energiavirroista tulee Suomeen Venäjältä. Tältä osin ilmastotavoitteet ja tavoite irtautua Venäjän energiavirroista ovat yhteneväiset. Venäläisestä fossiilienergiasta luopumisen on aiemmin ennakoitu tapahtuvan vähitellen seuraavan 10-20 vuoden aikana sitä mukaa, kun riittävän edullisia vähähiilisiä teknologioita saadaan käyttöön. Venäjän hyökkäyksen takia EU:n energiakauppaa Venäjän kanssa halutaan vähentää nyt niin nopeasti kuin mahdollista. Venäjä saattaa myös katkaista kaasu- ja öljyvirrat omalla päätöksellään vastatakseen lännen asettamiin koviin pakotteisiin. Tämä teksti jatkaa BIOS-blogissa aiemmin julkaistua analyysiä, jossa peräänkuulutettiin tarvetta välittömien ja pitemmän aikavälin sopeutumiskeinojen erotteluun sekä fossiilisten polttoaineiden käyttöä vahvistavien polkuriippuvuuksien välttämistä.  

 

Kuva: Mårten Björk/Unsplash

Tällä hetkellä vaikuttaa mahdolliselta, että venäläisen fossiilienergian tuonnista joudutaan Suomessa ja EU:ssa luopumaan ennen kuin korvaavia vähähiilisiä energialähteitä ehditään saada vastaavassa mittakaavassa toimintaan. Suomessa venäläistä fossiilienergiaa voidaan ensimmäisessä vaiheessa korvata muualta tuotavalla fossiilienergialla. Toinen välittömästi käytettävissä oleva vaihtoehto on fossiilisilla energialähteillä katetun kulutuksen vähentäminen. Kolmantena nopeana keinona on korvata fossiilisia energiajakeita perinteisillä kotimaisilla energialähteillä kuten polttamalla puuta ja turvetta.

Akuuttia energiavajetta voidaan tarvittaessa kattaa puuenergialla kotitalouksissa, voimalaitoksissa ja siirtämällä metsäteollisuuden painopistettä väliaikaisesti puu- ja kuitutuotteista sähkö- ja lämpöenergian tuottamiseen. Tällä saavutettaisiin merkittävä energian tarjonnan lisäys ja samanaikaisesti sähkön tarpeen huomattava lasku energiaintensiivisen tuotannon supistuessa.

Nämä keinot ovat otettavissa käyttöön ilman merkittäviä muutoksia energiainfrastruktuurissa. Sekä fossiili- että puupohjaisen energian kustannukset voivat nousta merkittävästi, mikä luo painetta energian säästölle. Säästöä voi syntyä kotitalouksien, liikenteen tai teollisuuden energiankulutuksessa. Säästö ilman hyvää priorisointia ja uusien teknologioiden tai muiden sopeutumiskeinojen laajaa käyttöönottoa voi johtaa talouden ja hyvinvoinnin heikkenemiseen. Jos fossiilisia korvataan laajasti ja pitkäaikaisesti puulla ja turpeella, seurauksena on myös ilmastopäästöjen kasvu ja luontokadon kiihtyminen.

Esimerkiksi liikennepolttoaineiden hinnat voivat nousta korkeiksi, vaikka niiden verotuskohtelua alennettaisiin. Suomalaisten on varauduttava siihen, ettei kaikkia venäläisestä energian tuonnista riippuvaisimpia toimintoja kyetä siirtymäaikana ylläpitämään entisessä laajuudessaan.

Jotta venäläisistä energiajakeista irrottautumisen negatiiviset vaikutukset jäisivät mahdollisimman lyhytaikaisiksi, olisi jo tässä vaiheessa oltava selkeä näkemys siitä, miten fossiilienergia tullaan korvaamaan välittömän kriisivaiheen jälkeen. 

***

Venäjältä tulevat energiasyötteet kattavat noin kolmanneksen Suomen kokonaisenergiankulutuksesta. Osuus on ollut hiljalleen laskussa fossiilisten polttoaineiden osuuden koko energiankäytöstä vähentyessä. Ennen pandemiaa, joka on huomattavasti vaikuttanut myös energian liikkeisiin, vuonna 2019 Venäjältä tuotiin 32 prosenttia Suomen käyttämästä hiilestä (energiasisältö 8 TWh), 100 prosenttia maakaasusta (20 TWh) ja 91 prosenttia öljystä (72 TWh). Lisäksi sähköä tuotiin 7,6 TWh (29 prosenttia kaikesta tuonnista) ja puuta 8,7 Mm3 (69 prosenttia tuonnista). Uraanin tuonti Venäjältä kattoi 38 prosenttia (21 tonnia) kaikesta uraanin tuonnista.

Mikäli vastaavat energiamäärät halutaan jatkossa tuottaa Suomessa, on tarkoin suunniteltava, miten energian tuotanto, yhteiskunnan muiden tarpeiden tyydyttäminen, luontokadon pysäyttäminen ja hiilineutraaliustavoite voivat samanaikaisesti toteutua rajallisen maapinta-alamme puitteissa.

Suomen metsien vuosikasvu on tuoreiden VMI-tietojen mukaan noin 103 milj. m3. Jo nykyisen noin 70 milj. m3 hakkuutason on arvioitu vaarantavan metsien ekologista kestävyyttä ja heikentävän hiilinieluja, joten hakkuita ei voida nostaa ainakaan useana vuonna peräkkäin tätä korkeammalle tasolle. Kun puun energiasisältöä (noin 2 MWh/kiintokuutio) verrataan puusta Suomessa vuosittain tuotettuun energiamäärään (noin 75 TWh), nykyisellään noin 50 prosenttia metsistä hakatusta puusta kuluu energiaksi, joka käytetään pääosin metsäteollisuuden omien prosessien tarpeisiin. 

Ottaen huomioon Suomen metsien käytön puuntuotannollisen ja ekologisen kestävyyden ylärajat, on venäläistä energiapuun tuontia vaikeaa korvata lisäämällä kotimaisen puun energiakäyttöä ilman, että metsäteollisuuden raaka-aineen hankinta tai luonto- ja ilmastotavoitteet vaarantuvat. Harvennusrästien purkamisella voidaan mahdollisesti kuitenkin lisätä energiapuun tarjontaa väliaikaisesti siten, että tuontipuun osuus energian tuotannossa saadaan katettua.

Turvetta on Suomessa käytetty 2010-luvulla keskimäärin 16 TWh. Koska turpeen käytöstä ollaan jo pääosin luopumassa, ja osa kapasiteettista on siten poistunut käytöstä, voidaan arvioida, että turve-energialla voitaisiin lähivuosina korvata maksimissaan 10-20 TWh vuodessa venäläistä tuontienergiaa. Turpeella on tärkeä rooli energian toimitusvarmuuden takaajana poikkeustilanteessa, mutta sen jatkuvan käytön lisäämiseen ei ole järkevää tehdä isoja investointeja, koska se ei palvelisi vihreän siirtymän tavoitteita. 

Välittömän kriisivaiheen jälkeen Venäjän tuonnin loppumisesta aiheutuva yli 100 TWh:n energiavaje olisi katettava jollain muulla kuin fossiilisten tuonnilla, puulla tai turpeella. Koska ydin- ja vesivoimaakaan voidaan tuskin alle kymmenen vuoden vuoden aikajänteellä merkittävästi kasvattaa, jää tuulivoima käytännössä ainoaksi nopeasti lisättäväksi vaihtoehdoksi.

Tuulivoiman sähköntuotantokyky on puuhun verrattuna ylivoimainen, kun katsotaan vaadittua maapinta-alaa. Metsän keskimääräinen vuosikasvu on Suomessa noin 4,6 m3 hehtaarilla. Viiden megawatin tuulivoimalan vaatiman noin viidenkymmenen hehtaarin metsäalueen vuosikasvu on siten noin 230 kuutiota, josta saadaan vuodessa kasvatuksen, korjuun ja energiakäytön hyötysuhteet huomioiden maksimissaan noin 160 MWh sähköä ja lisäksi noin 300 MWh lämpöä. Tämä riittää noin 23 omakotitalon tarpeisiin. VTT:n keräämien tilastojen perusteella uuden viiden megawatin tehoisen tuulivoimalan kapasiteettikerroin on noin 0,4 eli voimala tuottaa vuodessa yli 17 000 MWh sähköä. Siis lähes nelikymmenkertaisesti puun lämpövoimalakäyttöön ja satakertaisesti puupohjaiseen sähköntuotantoon verrattuna. Voimaloiden koon kasvaessa tuotanto on aiempaa tasaisempaa. Myös metsätaloutta voidaan jatkaa suurimmassa osassa tuulipuistoa. Mikäli tuulisähkö hyödynnetään lämpöpumpuilla tai sähköautoissa, kasvaa energeettinen hyöty suhteessa puuenergian entisestään (vrt. taulukko alla)

Taulukko 1. Vertailu maa-alueen käytöstä energiantuotannosta, puu ja tuulivoima1

Suomessa ja EU:ssa Venäjältä tulevaa energiaa ei tuonnin heikkenemisestä mahdollisesti aiheutuvassa globaalissa energianiukkuudessa ole helppoa korvata pitkäaikaisesti muualta tulevilla fossiilisilla energiasyötteillä. Ne eivät myöskään tukisi ilmastotoimia. Suomessa onkin luontevaa miettiä, millaisia energiatuotteita meidän on järkevintä tuottaa tai jopa viedä. Omavaraisuusaste on huoltovarmuuden nimissä hyvä pitää korkealla, mutta jatkossakin energia ja muukin tuotanto kannattaa sitoa osaksi kansainvälistä kauppaa.

Jotta energiaomavaraisuus, tai jopa yliomavaraisuus olisi mahdollista, on Suomen keskeiset energialähteet ja niiden ominaisuudet kartoitettava tarkoin. Kuten yllä oleva vertailu osoittaa, maankäytön hyötysuhde on tuulisähkön tuotannossa monikymmenkertainen puupohjaiseen sähkön tuotantoon verrattuna silloinkin, kun molempien tuotannon, jalostuksen ja jakelun vaatimat rakennelmat, infrastruktuuri, logistiikka ja tuulivoiman tasaaminen huomioidaan. Maankäytön hyötysuhde ei nykyisellään suoraan heijastu eri energiamuotojen hintaan, mutta jatkossa sen voi olettaa siellä näkyvän.

Fossiilisten käyttöä onkin järkevää korvata mahdollisimman laajasti tuulivoimalla. Puuta ja muita biomassaa kannattaa kohdistaa korkeamman jalostusasteen tuotteisiin ja tuulienergian tuotannon tasapainottamiseen. 

Tuulivoimarakentamista, energian säästöä lämpöpumpuilla sekä energiaverkon tasapainottamisen ratkaisujen yleistymistä voidaan oikeilla toimenpiteillä nopeuttaa huomattavasti nykyisestä. Tämä lyhentää haastavaa siirtymäaikaa. Huomio kannattaa kiinnittää kohteisiin, joissa voidaan saavuttaa nopeasti merkittävää edistymistä.

Tuulivoimaloiden lisäämistä hidastaa tällä hetkellä kaavoituksen, luvituksen ja valitusten käsittelyn resurssipula, jota voitaisiin helpottaa lisähenkilöstöllä ja hallinnon sujuvoittamisella. Iso ongelma on myös alan koulutuksen ja osaavan työvoiman puute, johon auttaa koulutuksen nopea lisääminen sekä tuulivoimarakentamisessa tarvittavien yritysten valmentaminen alalle. Mikäli tuulivoimarakentaminen nopeutuu myös ulkomailla, voivat pullonkauloiksi muodostua tuulivoimateknologian tai vaikkapa teräksen saatavuus. Myös niiden osalta Suomessa on omia valjastamattomia vahvuuksia vaikkapa puu-clt-rakenteisten tuulivoimaloiden mastojen valmistamisessa. Puurakenteiden teknisten ominaisuuksien ennakoidaan soveltuvan tuulivoimakäyttöön, mutta ennen kaupallistamisvaihetta tarvittaisiin kokeiluhankkeita.

Tuulivoiman tuotannon hajauttaminen eri puolille Suomea mahdollistaisi osaltaan alueellisen energiaverkkojen erottamisen itsenäisesti toimiviksi saarekkeiksi mahdollisissa valtakunnan verkon häiriötilanteissa. Kotitalouksien varautumisessa auttavat sähköverkon vikatilanteissa toimivat aurinkopaneelit, tulisijat, akustot (esim. sähköautossa) ja lämpöenergian varastointi talon rakenteisiin tai isoon vesivaraajaan.

Fossiilipohjaista tuontienergiaa käyttäviä kotitalouksia ja kaupunkien kaukolämpöjärjestelmiä voidaan varustaa kiihtyvällä tahdilla lämpöpumpuilla, jotka laskevat lämmitysenergian tarpeen noin kolmannekseen nykyisestä. Lämpöpumppujen nopea tekninen kehitys mahdollistaa niiden laajan käytön myös lämpövoimaloissa sekä teollisuudessa.

***

Metsäteollisuus on Suomen suurimpia sähkön tuottajia ja kuluttajia. Se käyttää noin 60 prosenttia kaikesta teollisuuden käyttämästä energiasta mutta tuottaa vain 9 prosenttia teollisuuden jalostusarvosta. Kun venäläisestä fossiilienergiasta luopuminen vaatii kalliita energiaostoja muualta, laajoja investointeja uuteen energian tuotantoon ja huomattavaa energian käytön tehostamista kaikkialla yhteiskunnassa, on mielenkiintoista katsoa hiukan tarkemmin, miten metsäteollisuuden energiavirrat voisivat palvella tehokkaimmin energian tuotantoa. 

On mahdollista, että kansainvälinen tilanne nostaa energian ja puuraaka-aineen hintoja ja laskee metsäteollisuustuotteiden kysyntää. Tässä tilanteessa metsäteollisuuden kyky tuottaa energiaa myös muun yhteiskunnan käyttöön ja tasapainottaa sähköverkkoa voi paikata vientitulojen menetyksiä. 

Koska puun käyttäminen korkeamman lisäarvon tuotteiden sijasta energiaksi on pidemmän päälle epätaloudellista, tulisi metsäteollisuuden energiantuotantoa pyrkiä synkronoimaan kasvavaan tuulivoiman tuotantoon siten, että puuenergian tuotantoa lisätään vähätuulisilla jaksoilla ja vastaavasti tuulisähköä hyödynnetään vaikkapa lämpöpumppujen kautta tuotantoprosesseissa tuulisina aikoina. 

Metsäteollisuuden tehtaat sijaitsevat useimmiten teiden, rautateiden, vesireittien sekä energiaverkon solmukohdissa. Makeasta vedestä tuulivoimalla toimivilla elektrolyysereillä erotetun vedyn avulla tehtaat voivat lähivuosina entisestään lisätä energiavarastojaan ja energialiiketoimintaansa. Vety myös mahdollistaa tehtaiden hiilidioksidipäästöjen jalostamisen fossiilisia hiilivetyjä korvaaviksi energiatuotteiksi. 

Suuren nykyisen oman kulutuksen ja energian tuotannon ansiosta tehtaat ja tehdasalueet mahdollistavat biomassojen, vedyn ja synteettisten hiilivetyjen varastoinnin. Siten metsäteollisuudella on potentiaalia suuren mittakaavan energiaverkon tasapainottamiseen varastoillaan ja oman energian käytön ajoituksella. Mikäli rakennusten lämmittämistä ja teollisuuden energiankulutusta voidaan vähentää lämpöpumpuilla ja ajoittaa kulutusta tuulisähkön tuotannon mukaan, voidaan Suomen ulkopuolelta ostettava fossiilienergia käyttää pääosin liikenteeseen, jonka sähköistämiseen tulee joka tapauksessa kulumaan vielä kohtalaisen pitkä aika.

Ylempänä esitetty taulukko kertoo liikenteen puupohjaisten biopolttoaineiden tuotannon olevan maankäytön hyötysuhteella mitattuna monikymmenkertaisesti sähköistä liikennettä heikompi vaihtoehto. Siten liikenteen biopolttoaineiden tuotannon lisääminen ei ole tehokas keino vähentää riippuvuutta ulkomaisesta energiasta.

***

Suomen luonnonvarojen kulutus kansalaista kohden on selvästi EU:n korkein. Energiankulutuksemme on EU:n toiseksi korkein ja noin kaksinkertainen EU:n keskiarvoon nähden. Teollisuus- ja energiapolitiikassa on ratkaistava, onko Suomella edellytyksiä nykyisten energia- ja raaka-aineintensiivisten toimintamallien jatkamiseen myös sellaisessa tilanteessa, jossa edulliset venäläiset energiavirrat eivät ole käytettävissä. 

Metsäteollisuuden toimintatapoihin vaikuttaa, että tähän asti sen käyttämän puuenergian on tulkittu olevan muuhun tuotantoon kelpaamatonta sivuvirtaa ja puu on siten metsäteollisuudelle erittäin edullista.2 Metsäteollisuus on myöskin saanut tähän asti päästöoikeutensa ilmaiseksi, eikä sen ole tarvinnut kompensoida metsäekosysteemeille tuottamiaan haittoja. Teollisuusalojen tasapuolisen kohtelun nimissä olisi jatkossa luontevaa hinnoitella myös metsäteollisuuden päästöt ja vaikutukset joko piipunpäästä mitattuna tai maankäyttösektorilla puun hankinnan yhteydessä. Tämä muutos tekisi näkyväksi sekä metsäteollisuuden todelliset päästöt ja muut ympäristövaikutukset että sen energiapitoiset raaka-ainevirrat, mikä edesauttaisi niiden käytön tehostamista. Tilanteessa, jossa monien yhteiskunnalle kriittisten toimintojen energian hankinta kallistuu tai vaikeutuu, voi puupohjaisia energiavirtoja olla järkevää kohdistaa kohteisiin, joissa niistä saadaan metsäteollisuutta suurempi kokonaishyöty.3

Suomeen valmistui viime vuonna 141 uutta tuulivoimalaa, joiden yhteenlaskettu nimellisteho oli noin 671 MW. Tuulivoiman kokonaiskapasiteetti Suomessa on 3250 MW, ja sähkön tuotanto 8 TWh. Vuoden 2022 aikana tuulivoimaa on valmistumassa yli 2,5-kertainen määrä edellisvuoteen nähden, noin 1800 MW. Tuulivoiman vuosituotanto noussee tänä vuonna yli 14 TWh tasolle. Jos tuulivoimarakentamisen kasvuvauhti pysyisi lähivuosina lähellä tätä tasoa, nousisi kokonaiskapasiteetti alle viiden vuoden aikana tasolle, joka yhdessä energiaa säästävien ja tasaavien teknologioiden kanssa riittäisi Venäjän energiavirtojen korvaamiseen. Vertailun vuoksi, Loviisan ydinvoimala tuottaa vuodessa noin 8,5 TWh sähköä. Rakentamalla 2500 MW tuulivoimakapasiteettia sähkön tuotanto kasvaisi ydinvoimalan verran vuodessa.

Koska tuulivoima, lämpöpumput, vetytalous, hiilidioksidin kierrätys ja älykkäisiin energiajärjestelmiin siirtyminen ovat välttämättömiä vihreän siirtymän kannalta, ja ne ovat energeettisesti ja maankäytön hyötysuhteen kannalta ylivoimaisia vaihtoehtoja biomassojen energiakäytön lisäämiseen nähden, ei niihin siirtymistä kannata käynnissä olevassa kriisitilanteessa ainakaan hidastaa vaan pikemminkin merkittävästi nopeuttaa.

Kaasu- ja öljyputkien mahdollisesti sulkeutuessa on välitön energiavaje katettava nopeasti  käytettävissä olevilla ratkaisuilla eli käytännössä fossiilienergian ostolla muualta, kotimaisilla biomassoilla ja tarvittaessa energian säästöllä. Jo tässä vaiheessa on kuitenkin hyvä tarkentaa suunnitelmat kalliin siirtymävaiheen pitämiseksi mahdollisimman lyhyenä. 

Viimepäivinä on julkaistu useitakin EU-tason näkemyksiä venäläisen tuontienergian korvaamisesta. IEA:n kymmenkohtaisessa suunnitelmassa fossiilienergian tuontia korvataan erityisesti kiihdyttämällä tuuli-, aurinkovoiman rakentamista, tehostamalla kotitalouksien ja teollisuuden energiatehokkuutta lämpöpumpuilla sekä maksimoimalla bio- ja ydinsähkön tuotanto.

Toimenpiteitä voitaisiin oleellisesti nopeuttaa energia- ja teollisuussektoreiden integraatiolla, joka synnyttäisi monia vahvoja synergiaetuja. Tuulivoima voisi tuottaa alueille nykyistä enemmän hyötyjä, maanomistajat ja kansalaiset voisivat myös omistaa osan voimaloiden tuotannosta. Tämä voisi helpottaa tuulivoimaloiden luvitusta sekä maa- ja metsätaloustuottajien ahdinkoa.

Vaikka varautumiseen on aihetta, toki varmasti kaikki toivomme, että Venäjä vetäytyisi Ukrainasta, eikä koko Eurooppaa ravisteleva kriisi pahentuisi entisestään. Jos poliittinen tilanne antaa tulevaisuudessa mahdollisuuden, tuulivoimaa ja muuta vähähiilistä energiantuotantoa voitaisiin kehittää myös Venäjän kanssa yhteistyössä 

1 Laskelmien taustaoletuksia:
Kemiin biojalostamoa suunnitteleva Kaidi ilmoittaa käyttävänsä 2,8 Mm3 puuta 225 000 tonnin liikenteen polttoaineen tuotantoon. Yhteen tonniin polttoainetta kuluu siis 12 m3 puuta, jolloin 430 m3 vuosikasvulla voidaan tuottaa 35 000 litraa polttoainetta, mikä mahdollistaa 6 litraa/100km keskikulutuksella noin 580 000 km ajosuoritteen. UPM:n suunnitteleman Kotkan jalostamon ilmoitettiin tuottavan 2 milj. tonnin biosyötteellä (vastaa noin 5 milj. m3 puuta) 700 ktoe liikennepolttoaineita, eli noin 1,6 kertaisella hyötysuhteella Kaidiin verrattuna.
Tuulivoimalan vuosituotanto vähennettynä siirto- ja lataushäviöllä noin 15 milj. kWh, sähköauton energiankulutus 0,2 kWh/km. 

2 Puun käyttämisestä energiaksi, esimerkiksi polttamisesta, ei  energian tuottajalle seuraa päästömaksuja. Samaan aikaan hakkuista mahdollisesti aiheutuvat hiilivarastojen ja -nielujen menetykset kirjataan maankäyttösektorille, jonka taseesta vastaa valtio.

3 Metsien käytön ja metsätalouden kysymyksiä on tarkasteltu laajasti ja monesta näkökulmasta BIOSin tuoreessa Metsäpodcast-sarjassa.