Tuuli on ilmaista, mutta tuulivoiman suurena haittana on, että se tuottaa sähköä vain tuulisella säällä. –Ruotsin Norrlantiin rakennetaan parhaillaan valtavat määrät tuulivoimaa etenkin kansainvälisten eläkerahastojen varoilla. Tämä näkymä avautuu Kalahattenilta, Piitimen tunnetuimmalta näköalapaikalta. Paikalla on v. 2023 suunnitelmien mukaan noin 800 tuulivoimalaa.
Helena Landstedt/TT

Ruotsin energiajärjestelmä historiallisen haasteen edessä

Ruotsiin on kehkeytymässä paradoksi, jossa yhä suurempi osa yhteiskuntaa toimii sähköllä samalla, kun yhä suurempi osa sähköntuotantokapasiteettia aiotaan ajaa alas. Jos Ruotsi ei pysty ratkaisemaan tätä yhtälöä, ensimmäisenä uhrina on Suomi.

Uusi skenaarioanalyysi vahvistaa kuvaa siitä, ettei Suomi voi luottaa pystyvänsä joka tilanteissa tuomaan sähköä Ruotsista. Pääsyynä on se, että Ruotsi suunnittelee jatkavansa yhteiskunnan sähköistämistä ja sen myötä kasvattavansa voimakkaasti sähköntarvetta samaan aikaan, kun suuri osa sähköntuotantokapasiteetista aiotaan ajaa alas.

Tilanne on toistaiseksi kriittinen vain, kun Pohjoismaiden sähköntuotanto käy täysillä kierroksilla, kuten kylminä talvikausina. Mutta 2030-lukua lähestyttäessä Ruotsin epätasapaino alkaa kuitenkin näkyä tosissaan ja 2040-luvulla Ruotsissa on vaarana sähkönsaannin krooninen alijäämä.

Muuta johtopäätöstä on vaikea tehdä hiljattain esitettyjen lukujen valossa. Jos Ruotsi haluaa päästä fossiilittomaksi taloudeksi vuoteen 2045 mennessä, maan vuosittaisen sähkönkulutuksen on lisäännyttävä nykyisestä 140 TWh:sta 210 TWh:iin. Jälkimmäinen luku sisältää koko talouden energiankäytön tehostamisvaikutukset ja väestönkasvusta huolimatta vähäisemmän sähköntarpeen lämmitykseen.

Samalla kun sähköntarpeen tulee siis kasvaa 70 TWh, peräti 90 TWh tuotantokapasiteettia menetetään vuoteen 2045 mennessä. Se tapahtuu yhtäältä, koska nykyisestä ydinvoimasta ja muusta lämpövoimasta suunnitellaan luovuttavan, ja toisaalta, koska nykyinen tuulivoima tulee odotetun kaupallisen käyttöikänsä, 25 vuoden, päätepisteeseen v. 2045.

Vaikka Ruotsin sähköntuotannossa on nyt vuositasolla 20 TWh:n nettoylijäämä, vuonna 2045 alijäämä on suunnilleen samaa luokkaa kuin Ruotsin koko nykyinen sähkönkulutus, 130–140 TWh/v.

Ruotsi joutuu siis lisäämään sähköntuotantokapasiteettiaan 25 vuodessa yhtä paljon kuin niinä 127 vuotena, jotka ovat vierähtäneet siitä, kun ruotsalainen sähköalan uranuurtaja ASEA rakensi ensimmäisenä maailmassa kaupallisen kolmivaihevirtaverkon v. 1893.

Vaikka oletettaisiin, että Ruotsin nyky-ydinvoiman käyttöikää voidaan pidentää 80 vuoteen ja että laajaa vesivoiman modernisointia jatketaan, uuden tuotantokapasiteetin nettotarve on silti peräti 90–100 TWh. Jo pelkästään tästä syystä energiatuotantoa on laajennettava aggressiivisemmin kuin koskaan aiemmin Ruotsin historiassa, analyysissa todetaan.

Ruotsinkin kaltaiselle, insinööritaidon ja yhteiskuntasuunnittelun perinteistä ylpeälle maalle tämä on valtava haaste etenkin, kun uuden energiantuotannon toteutusajat ovat pidentyneet viranomaisten kasvaneiden vaatimusten myötä.

 

Ruotsin analyysin on tilannut elinkeinoelämän etujärjestö Svenskt Näringsliv, ja sen on laatinut Berkeleyn yliopiston tekniikan tohtori Staffan Qvist. Raporttia kuvaillaan ensimmäiseksi askeleeksi ”hahmotelman löytämiseen Ruotsin kustannusoptimaaliselle fossiilittomalle energiajärjestelmälle v. 2045”.

Mallinnustyötä on johtanut alan maailmanluokan tähti, Princetonin yliopiston professori Jesse Jenkins, ja mallinnustyökalun ovat kehittäneet energiajärjestelmämallinnuksen tutkijat kahdessa muussa huippuyliopistossa, MIT:ssa ja Harvardissa.

Analyysin lähtökohtana on ollut ”tehdä lähtöarvojen pohjalta laskelma kustannusoptimaaliseksi järjestelmäksi (pienimmät yhteenlasketut investointi- ja käyttökulut), joka täyttää sähköntarpeen vuoden jokaisena tuntina ilman hiilidioksidipäästöjä”.

Mallinnusajojen tulos osoittaa, että tekniikkaneutraali vaihtoehto on kustannusoptimaalinen. Ruotsin oloissa se tarkoittaa energianlähteiden osalta vuositasolla 1/3 vesivoimaa, 1/3 ydinvoimaa ja 1/3 tuulivoimaa. Suomen osalta analyysi osoittaisi kaiken järjen mukaan tuulivoimalle pienemmän osuuden, koska meillä on vesivoimaa paljon vähemmän.

Pienimmät kulut kaikista testatuista järjestelmistä on mallissa, joka sisältää pieniä modulaarisia ydinreaktoreita edellyttäen, että niitä on saatavilla kohtuullisella kustannuksella 2030-luvun lopulla.

Kaikkein kallein on vaihtoehto, jossa on pelkästään uusiutuvaa sähköä. Siinä tuulivoima on suurin, noin 2/3 tuotannosta, ja vesivoima vastaa 1/3:sta. Suunniteltavissa olevan sähköntuotannon osuus supistuu tekniikkaneutraaliin vaihtoehtoon verrattuna noin 50 %:sta 36 %:iin. Järjestelmän kokonaiskustannukset kasvavat keskimäärin vähintään 40 %. Tämä ilman järjestelmäpalveluista koituvia lisäkuluja.

Lisäksi 100-prosenttinen uusiutuva sähkö merkitsee suurempia ympäristöhaasteita, sillä järjestelmän suora maaperän ja merenpohjan käyttö kasvaa. Vesivoimaloiden käyttömalli muuttuu esimerkiksi ”erittäin volatiiliksi kaikissa skenaarioissa”, jotta se pystyisi torjumaan tuulivoiman vaihteluita.

Toinen hätkähdyttävä vaikutus on, että Pohjoismaiden synkronoidun sähköjärjestelmän Ruotsin osan pyörimisenergia on huolestuttavan alhainen peräti 80 % vuoden tunneista. Sähköverkon taajuutta on toisin sanoen vaikeampi tasapainottaa oikealle tasolle (50 Hz). Esimerkiksi sähkökattiloiden ja lämpöpumppujen kulutus kytkeytyy automaattisesti irti, jos taajuus alittaa 49,5 Hz:n rajan yli 0,15 sekunnin ajan.

 

Käyrä

Käyrä osoittaa, mikä vaikutus on sillä, että sähköntarve kasvaa samalla, kun voimaloita poistetaan käytöstä.

 

Mitä analyysi kertoo tulevaisuuden sähkönhinnoista?

Jos tulevaisuuden ratkaisuille valitaan tekniikkaneutraali tie – eikä siis politiikan ohjaamia ratkaisuja, jotka suosivat tiettyjä energiamuotoja – analyysi ilmoittaa Ruotsin käyttökustannukset ja investointien vuosilyhennykset kattavaksi hinnaksi 38–42 äyriä/kWh (3,7–4,1 senttiä/kWh). Loppuasiakkaalle hinta on tietenkin paljon korkeampi, sillä siihen lisätään odotetusti lisämaksuja ja veroja.

Yllä mainitun 40 % kalleuden myötä vastaava luku 100 % uusiutuvalla energialla on noin 55 äyriä/kWh (5,3 senttiä/kWh). Jos siis lasketaan v. 2045 ennusteiden ilmoittaman 210 TWh sähkömäärän mukaan, 100 % uusiutuva sähkö tarkoittaa Ruotsin osalta, että sähkö kallistuu 32–46 miljardia kruunua vuodessa (3–4,4 miljardia euroa/v).

Optimointilaskelmiin ei ole sisällytetty sähköverkon kaikille jännitetasoille tarvittavia perusinvestointeja. Näitä investointeja pidetään välttämättöminä skenaariosta riippumatta. Niiden hintalapuksi ilmoitetaan kaudelle 2021–2045 jopa 500 miljardia kruunua, siis 20 miljardia kruunua vuodessa (2 miljardia euroa/v).

Jos analyysi osuu jokseenkin lähelle tosiasiallista kehitystä, se voidaan tulkita sekä hyväksi että huonoksi uutiseksi Suomelle. Huonoa on se, että sähkönhinta nousee reippaasti tulevaisuudessa ja etenkin, jos ydinvoima lakkautetaan Ruotsissa kokonaan. Toinen huono uutinen on, ettei Suomi voi tuulettomissa oloissa luottaa sähköntuontiin Ruotsista.

Hyvä uutinen on se, että sähkön hinnannousua voidaan torjua, jos poliitikot uskaltavat luottaa tekniikkaneutraalien ratkaisujen tuottavan kansantaloudellisesti parhaat tulokset.

 


Berkeleyn yliopiston tekniikan tohtori Staffan Qvist on johtanut analysointia. Hänet tunnetaan mm. kirjasta A Bright Future (Volante), jonka toisena tekijänä on Joshua Goldstein.
Kuva: Monika Juraszek/Volante
TEKSTI: Svenolof Karlsson