Sähköntuotannon kasvihuonekaasupäästöt ovat suurin yksittäinen ihmiskunnan päästölähde. Noin kaksi kolmannesta ihmiskunnan ilmastonmuutosta kiihdyttävistä päästöistä tulee energiantuotannosta, ja siitä karkeasti kolmannes tulee sähköntuotannosta.

Trendi on, että maailma sähköistyy. Sähköllä voi lisätä työn tuottavuutta valtavasti varsinkin kehittyvissä maissa[i], ja toisaalta sähköllä voi korvata polttoaineiden suoraa polttamista esimerkiksi lämmityksessä, liikenteessä ja teollisuuden prosesseissa.

On siis valtavasti väliä sillä, miten sähkö tuotetaan, ja mitkä ovat sen tuotannon elinkaaren aikaiset päästöt.

Oheisessa kuvassa on Hallitustenvälisen Ilmastopaneelin (IPCC 2014[ii]) mediaaniarviot eri sähköntuotantotapojen elinkaaripäästöille. Päästöt vaihtelevat paljonkin kohteiden mukaan, mutta näitä lukuja voi käyttää nyrkkisääntöinä kokoluokkien vertailemiseen. Polttoon perustuvassa energiantuotannossa päästöt ovat korkeimmat.

Kun hiilivetyjä, siis kivihiiltä, turvetta, öljyä, maakaasua tai vaikka polttopuita, poltetaan, niissä olevaan hiileen yhdistetään happea. Tällöin vapautuu lämpöä, ja ikävä kyllä myös ilmastonmuutosta kiihdyttävää hiilidioksidia. Yli 85 prosenttia kaikesta energiastamme tuotetaan polttamalla. Kivihiili päästää eniten, 820 grammaa per kilowattitunti. Kilowattitunnilla lämmittää sähkösaunaa vajaan 10 minuuttia. Maakaasussa hiilidioksidia vapautuu melkein puolet vähemmän, 490 grammaa.

Yli 85 prosenttia kaikesta energiastamme tuotetaan polttamalla.

Biomassasta vapautuu poltettaessa päästöjä jopa enemmän kuin kivihiilestä per tuotettu energiayksikkö, mutta ilmaston kannalta jonkinlainen helpotus on, että kasvien kasvaessa takaisin myös hiilidioksidi sitoutuu takaisin. Biomassasta vapautunut hiili kiertää ilmastojärjestelmässä suhteellisen nopeasti, siinä missä fossiilisia polttoaineita polttamalla lisätään ilmastojärjestelmään ikään kuin ulkopuolista hiiltä. Biomassa ei siis ole päästötöntä, mutta on sovittu, että se on hieman biomassan laadusta riippuen enemmän tai vähemmän päästöneutraalia[iii].

Kuten kuvasta voi huomata, myös energiantuotantotavoilla, jotka eivät perustu polttamiseen, on niin sanottuja elinkaaripäästöjä. Nämä päästöt ovat kuitenkin vain joitain prosentteja verrattuna polttamisen päästöihin. Tämä johtuu siitä, että nekin valmistetaan maailmassa, joka toimii fossiilisilla polttoaineilla; materiaaleja louhitaan ja kuljetetaan polttomoottoreilla toimivilla koneilla ja ajoneuvoilla ja esimerkiksi teräsbetonin valmistamisesta vapautuu nykyisillä menetelmillä päästöjä, vaikka itse prosessien energia tuotettaisiinkin puhtaasti. Ydinvoiman kohdalla lukuun on sisällytetty myös uraanin louhinta, väkevöinti ja polttoaineen valmistaminen, kuljetukset, laitosten purku, jätehuolto ja niin edelleen.

Kaikki energiantuotanto, jossa ei polteta, on vähäpäästöistä

Käytännössä kaikki energiantuotanto, jossa ei polteta, on vähäpäästöistä. Ydinvoima, tuulivoima ja vesivoima ovat vähäpäästöisimpiä, sillä niissä materiaalien ja kuljetusten tarpeet ovat pienimmät tuotettuun energiaan nähden.

Se, mikä oheisesta kuvasta puuttuu, on luotettavan energiapalvelun takaamiseksi vaadittava infrastruktuuri. Jos se otetaan mukaan laskuihin, erityisesti vaihtelevatuottoisten, eli tuuli- ja aurinkovoiman, kokonaispäästöt nousevat. Ne tarvitsevat tuekseen huomattavasti enemmän muuta laitteistoa ja infrastruktuuria, jotta sähköverkko pysyy vakaana ja valot päällä.

Sähköverkko on siitä erikoinen kokonaisuus, että tuotannon ja kulutuksen täytyy olla jatkuvasti tasapainossa. Jos näiden ero repeää liian suureksi, seuraa laiterikkoja ja/tai alueellisia sähkökatkoja. Sähköverkossa on lukuisia mekanismeja, joilla verkon jännite pidetään hyväksytyissä rajoissa esimerkiksi vaihtelevan kulutuksen mukana tai jopa voimalaitoksen pudotessa verkosta. On kuitenkin totta, että mitä enemmän verkossa on vaihtelevaa tuotantoa, sitä haastavammaksi kulutuksen, poikkeustilanteiden ja vaihtelevan tuotannon seuraaminen ja säätäminen tulee.

Valitettavan usein niiden tuotannon vaihtelevuus tasoitetaan polttamalla hiiltä tai maakaasua, sillä useimmissa maissa esimerkiksi vesivoimaa ei ole riittävästi. Ongelmia tosin tulee yleensä vasta sitten, kun niiden yhteenlaskettu osuus kasvaa kymmeniin prosentteihin sähköntuotannosta.

Ohessa vielä muutamien maiden sähköntuotannon keskimääräiset päästöjen kokoluokat, sekä merkittävimmät sähköntuotantotavat.

MAA Sähkön päästöt per kWh Pääasialliset tuotantotavat
Norja alle 50 gCO2/kWh vesivoima
Ruotsi alle 50 gCO2/kWh vesivoima, ydinvoima, tuuli
Sveitsi alle 50 gCO2/kWh vesivoima, ydinvoima
Ranska noin 50 gCO2/kWh ydinvoima, vesivoima
Suomi noin 100 gCO2/kWh ydinvoima, vesivoima, biomassa, kivihiili+maakaasu (yhteistuotanto)
Tanska noin 350 gCO2/kWh tuuli, kivihiili
Britannia noin 450 gCO2/kWh maakaasu, kivihiili, ydinvoima, tuuli
Saksa noin 500 gCO2/kWh kivihiili, ruskohiili, ydinvoima, tuuli

 

Lähteet

[i] Länsimaissa nämä tuottavuusparannukset on tehty jo 1900-luvulla, kun sähkömoottorit yleistyivät tehtaissa ja sähköllä toimivat kodinkoneet ja laitteet kodeissa.

[ii] IPCC AR5 WG3 Annex III, Technology-specific cost and performance parameters, https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg3/ipcc_wg3_ar5_annex-iii.pdf. Taulukko A.III.2, sivu 1335.

[iii] Tästä sovitusta päästöneutraaliudesta ollaan montaa mieltä, ja asiasta neuvotellaan esimerkiksi EU tasolla kiivaasti.