4/2017

Sähköntuotannon tulevaisuus on uusiutuvaa

Sähköntuotanto painottuu jatkuvasti enemmän uusiutuviin tuotantomuotoihin, etenkin aurinko- ja tuulivoimaan. Voimala- ja akkuteknologiat kehittyvät käsi kädessä ja mahdollistavat lisääntyvän sähköistymisen. Myös sähköverkot voivat tulevaisuudessa olla muinaisjäänteitä.

Uusiutuva sähköntuotanto

 

Tulevaisuudessa voisimme olla melko omavaraisia uusiutuvillakin tuotantomuodoilla, arvioi professori Seppo Valkealahti.

 

Sähköenergiatekniikan professori Seppo Valkealahti seuraa sähköalan kehitystä osin nykyisen työn puolesta, osin vanhasta tottumuksesta: jo työssään yritysmaailmassa hänen tehtäviinsä kuului tietää, mihin teknologia on menossa ja mihin yrityksen kannattaa sähköalalla panostaa. Nyt ajan hermolla olosta on hyötyä myös tutkimuspuolella, esimerkiksi parhaillaan menossa olevassa Finnish Solar Revolution -hankkeessa

– Sähköenergiatekniikassa on menossa teknologiamurros, jota voisi kutsua energiamurrokseksi. Edullisempi, ympäristöystävällinen teknologia syrjäyttää vallitsevan. Avainasemassa ovat uudet uusiutuvat energiantuotantomuodot ja niihin liittyvä teknologia, Valkealahti kertoo.

– Energia-alalla jo pitkään jatkunut megatrendi on kaiken energiaan liittyvän sähköistyminen. Sähkö on energian olomuodoista käyttökelpoisin, puhtain ja paras. Se voidaan muuttaa hyvällä hyötysuhteella moneen käyttömuotoon, kuten mekaaniseksi liikkeeksi, lämmöksi tai kemialliseksi energiaksi. Energian muuntaminen toisin päin ei onnistu aina yhtä hyvin. Sähköä on myös helppo liikutella piuhoja pitkin pitkiäkin matkoja, Valkealahti listaa.

Liikenne sähköistyy

Seppo Valkealahti

 

Professori Seppo Valkealahti toimii myös TTY:n Energiaryhmän puheenjohtajana.

 

Sähkön voittokulkua siivittää uusiutuvien tuotantomuotojen, erityisesti aurinkovoiman nousu perinteisten tuotantomuotojen rinnalle – ja aivan lähivuosina hintansa puolesta ohi. Aurinkoenergian rinnalla kulkee akkuteknologian kehitys. Yhä parempien akkujen avulla sähköä saadaan säilöttyä tehokkaammin kuin ennen, mikä tekee mahdolliseksi uudet sovellukset.

Suomessa 40 prosenttia kaikesta energiantuotannosta käytetään sähköntuotantoon, mikä on maailma mittakaavassa korkea luku. Maailman energiasta 20 prosenttia käytetään sähkön tuotantoon. Liikenne on yksi suuri muita energiamuotoja käyttävä osa-alue, mutta muutoksia on odotettavissa sielläkin.

– Yksityisautoissa sähköautojen osuus kasvaa nopeasti. Tavaraliikenteessä muutos on jo alkamassa. Tesla julkisti hiljattain sähkörekan, joka kulkee yrityksen tietojen mukaan jopa 800 kilometriä yhdellä latauksella. Mutta voiko esimerkiksi lentoliikennettä sähköistää? Jännittävää nähdä, Valkealahti sanoo.

Aurinkovoiman kilpailukyky kasvaa

Sähkö on tehokasta, ympäristöystävällistä ja turvallista. Kestävillä tavoilla tuotettuna sähköistyminen voi osaltaan helpottaa ilmastonmuutoksen torjuntaa.

Ilmastonmuutoksen kannalta on hyvä uutinen, että uudet uusiutuvat sähköntuotannon muodot ovat vahvassa nousussa. Tuuli- ja aurinkoenergia ovat olleet perinteisiä sähköntuotantomuotoja kalliimpia, mutta nyt tilanne on kääntymässä päälaelleen. Aurinkovoiman globaali tuotantokapasiteetti kasvaa jyrkkää käyrää, kasvua vuosien 2015 ja 2016 välillä oli 34 prosenttia. Samaan aikaan investointikustannukset ovat laskussa. Esimerkiksi USA:ssa kustannusten lasku on ollut noin 19 prosenttia vuodessa.

Uusiutuvat tulevaisuusskenaariossa

TTY:n energia-alan tutkijat ovat olleet mukana laatimassa energia-alan tulevaisuusskenaariota Energiateollisuudelle. Sen selkeä sanoma on, että uusiutuvat energiantuotantomuodot tulevat korvaamaan perinteiset.

– Teknologian kehitys on jo ajanut poliittisen päätöksenteon ohitse. Kehityskulkua voi vain edistää tai hidastaa poliittisilla päätöksillä, mutta suunta on selvä. Investointikustannukset ja hinta ratkaisevat, ja bisnes vie mennessään. Tässä tapauksessa kohti puhdasta energiantuotantoa, Seppo Valkealahti sanoo.

 

– Aurinkovoima alkaa jo olla hinnaltaan täysin kilpailukykyinen sähköntuotantomuoto. Sen volyymi kasvaa maailmanlaajuisesti nopeasti ja halpenee noin kymmenen prosenttia vuodessa. Vuonna 2015 uusiutuvan energian osuus sähköntuotantokapasiteetista koko maailmassa oli 29 prosenttia, ja vuoden 2025 luvuksi arvioidaan 40 prosenttia.

Ydinenergia sen sijaan on maailmalla laskussa sen kalleuden ja vaarallisuuden vuoksi. Uusiutuviin tuotantomuotoihin taas satsataan niin paljon, että niiden teknologia kehittyy ja sähkön hinta laskee. Ydinvoimaan puolestaan ei panosteta, joten sen hinta säilyy ennallaan.

– Sama koskee myös kivihiilellä tuotettua energiaa. Aurinko- ja tuulivoima vyöryvät ohi näinä vuosina, ja 10–20 vuoden kuluttua niillä tuotetaan energiaa puolet kivihiiltä halvemmalla, Valkealahti ennustaa.

Akku ei jaksa talvea

Suomen talvesta katsottuna aurinkovoiman nopea nousu tuntuu ehkä utopistiselta, mutta Seppo Valkealahti kehottaa katsomaan asiaa vähän kauempaa.

– Suomi on aurinkovoiman näkökulmasta tällainen periferia, kuten muutkin Pohjoismaat. Suurimmassa osassa maailmaa aurinko paistaa hyvin joka päivä, eikä voimakasta vaihtelua vuoden mittaan ole. Suomessakin aurinkovoimalla on kesän ansiosta kuitenkin keskimäärin sama keskituotto kuin Saksassa, hän muistuttaa.

Talvikausi on Suomen kohdalla ongelma, sillä parhaimmatkaan akkuratkaisut eivät pysty tasaamaan vuositason vaihteluja. Ne riittävät tasoittamaan tuotannon vaihteluita vuorokauden tai jopa viikon ajalla, mutta talven pimeät kuukaudet ovat liian pitkä aika.

– Talvienergia on Suomessa tuotettava jollain muulla tavalla. Tuulivoimaa saadaan talvellakin, samoin vesivoimaa ja bioenergiaa. Tulevaisuudessa voisimme olla melko omavaraisia uusiutuvillakin tuotantomuodoilla.

Ei enää valtakunnanverkkoja

Aurinko- ja tuulivoiman yleistymisen myötä sähköenergiateknologiassa tapahtuu muutakin mielenkiintoista. Laitteisto halpenee niin nopeasti, että on mahdollista tuottaa energiaa paikallisesti. Teknologian kehittyessä tuotanto pienessä voimalassa ei ole sen kalliimpaa kuin suuressakaan. Esimerkiksi talojen pintamateriaalit voivat olla aurinkokennoja.

– Tulevaisuudessa ei välttämättä tarvita enää nykyisen kaltaisia laajoja sähköverkkoja, vaan kaupungit ja kylät, jopa yksittäiset talot, voivat tuottaa oman energiansa. Etenkin kehittyville maille on hyvä uutinen, ettei kalliita valtakunnanverkkoja tarvitse rakentaa.

Energiaseminaari kokosi Tampereelle

Tampereen teknillisessä yliopistossa järjestettiin marraskuun alussa Energiaseminaari, jonka teemana oli energiateknologian murros. Agendalla olivat taloudelliset ja poliittiset realiteetit energia-alalla sekä energiateknologia ja sen murros. Puhujat ja yleisö tulivat tutkimuksen, yritysmaailman ja politiikan aloilta.

Energiaseminaarin järjesti TTY:ssä toimiva Energiaryhmä, jossa on mukana noin 50 professoria ja 200 tutkijaa yliopiston eri laboratorioista. Energian ja ekotehokkuuden tutkimus ja opetus on jakautunut TTY:n kaikkiin tiedekuntiin. Tutkimus kattaa niin energian tuotannon, jakelun kuin tehokkaan loppukäytönkin. TTY:n energiatutkimuksesta kiinnostuneet voivat tilata Potentiaali-uutiskirjeen, johon kootaan uutisia ja ajankohtaisia asioita profiilialueen toiminnasta neljä kertaa vuodessa.

 

Teksti: Sanna Kähkönen
Kuvat: 123rf ja Mika Kanerva

 
Kerro kaverille
Hornetit lentävät edullisemmin ja pidempään
Hornetit lentävät edullisemmin ja pidempään
4/2017
Hornetit lentävät edullisemmin ja pidempään
Energianlouhinnalla virtaa vaikeisiin paikkoihin
Energianlouhinnalla virtaa vaikeisiin paikkoihin
4/2017
Energianlouhinnalla virtaa vaikeisiin paikkoihin
Tekniikan tuntemusta ja liiketalouden osaamista kiertotalouteen
Tekniikan tuntemusta ja liiketalouden osaamista kiertotalouteen
4/2017
Tekniikan tuntemusta ja liiketalouden osaamista kiertotalouteen
Mikä kohottaisi puutalot korkeuksiin?
Mikä kohottaisi puutalot korkeuksiin?
4/2017
Mikä kohottaisi puutalot korkeuksiin?
Energiantuotannon hiukkaspäästöt selville
Energiantuotannon hiukkaspäästöt selville
4/2017
Energiantuotannon hiukkaspäästöt selville
Vetytalous askeleen lähemmäksi
Vetytalous askeleen lähemmäksi
4/2017
Vetytalous askeleen lähemmäksi
Salapoliisina asteroidien jäljillä
Salapoliisina asteroidien jäljillä
4/2017
Salapoliisina asteroidien jäljillä
Yliopistonopettaja ja valmentaja
Yliopistonopettaja ja valmentaja
4/2017
Yliopistonopettaja ja valmentaja

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi