Vielä kerran nettoenergialaskennan sudenkuopista

Nettoenergiakeskustelu on käynyt vilkkaana. Olen käynyt Esa Tommilan kanssa debattia energiapanoksen tuottokertoimen eli EROEI-luvun laskemisesta Tekniikka&Talous-lehdessä. Tässä kirjoituksessa avaan käytännönläheisen esimerkin avulla, että missä EROEI-laskennassa mennään tyypillisesti harhaan ja mikä merkitys sillä on.

Esa Tommila on kirjoittanut Tekniikka&Talous-lehden puheenvuoro-palstalla useasti, että Kaidin prosessikonsepti, jossa uusiutuvaa dieseliä kaavaillaan valmistettavaksi metsäbiomassoista, on energian nettokuluttaja. Tämä päätelmä perustuu virhearvioon, kuten jäljempänä ilmenee. Energiapanoksen tuottokerroin EROEI vastaa siihen urbaaniin legendaan, että energiantuotantomuoto X ei ikinä tuota siihen investoitua energiaa takaisin. Jos siemenperunaa kohti saadaan satona keskimäärin alle 1 perunaa, ollaan nettoenergiamielessä miinuksen puolella ja "EROEI" on alle 1. Vain hölmöläiset istuttavat perunaa, jos 100 siemenperunaa kohti joka vuosi saadaan satona vain 90 perunaa. Suurimmalle osalle energiantuotannosta tämä urbaani legenda ei onneksi pidä paikkaansa. Jos EROEI on 1, niin sijoitettu energia saadaan täsmälleen takaisin. Jos EROEI on 10, saadaan yhden yksikön energiapanoksella nettona 9 yksikköä energiaa yhteiskunnan käyttöön. Osa nykyisinkin käytössä olevista energiantuottoprosesseista on siinä hilkulla (ks. edellinen nettoenergiakirjoitukseni täällä), että niissä energiaa kulutetaan enemmän kuin sitä saadaan tuotettua, mutta suurin osa on onneksi reilusti nettoenergiapositiivista. Moderni yhteiskunta ei voi toimia liian alhaisen EROEI-luvun kokonaisenergian varassa aivan samoin kuin perunanviljelijäkään ei voi elää laveaa elämää jos perunantuotanto on lähellä siemenperunoiden uusintamista (EROEI ~1).

Tässä alla on vastineeksi Tommilan kirjoitukseen (20.1.) kirjoittamani kirjoitus 3.2. ilmestyneessä Tekniikka&Talous-lehdessä.

Tommilan EROEI-laskelma (T&T 20.1.) Kaidin puudieselille ei noudata alan tutkimusten käytäntöä. Tommilan omaperäinen EROEI-laskenta paljastuu perunanviljelyesimerkillä. Oletetaan, että perunasato on 10 perunaa per siemenperuna, joista markkinoille asti saadaan 6 perunaa. Viljelijän on syötävä osa sadosta. Tommilan tavalla laskettuna perunanviljelyn EROEI on 0,6 (6/10) kun elinkaarilaskijan tulos on 6 (6/1). Tommilan laskutavalla peruna kannattaisi jättää viljelemättä, kun elinkaarilaskennan mukaan perunanviljely vaikuttaa esimerkissä järkevältä. 

Puudieselin energiapanoksia EROEI-mielessä ovat mm. metsänhoito ja puunkorjuu, mutta ei puun energiasisältö. Fossiilisen dieselinkin ”EROEI” olisi aina <1, mikäli öljyn energia laskettaisiin energiapanokseksi, kuten Tommila tekee puun energialle (oikeasti se on globaalisti noin 10). Fossiilisen dieselin energiapanokset ovat öljyn löytämiseen, pumppaamiseen, kuljettamiseen ja jalostamiseen käytetyt energiapanokset, mutta ei öljy itsessään. Metsien puut (metsänhoidon ja korjuun kuluttamaa energiaa lukuun ottamatta), öljy, tuuli ja auringon säteily ovat olemassa ihmisestä riippumatta. Ne sisältävät energiaa, jota voidaan hyödyntää, mutta niiden energia ei ole energiapanos EROEI-laskennassa. Jos oletamme puun, öljyn, auringon tai tuulen energian EROEI-laskelmassa panokseksi, on aina tuloksena EROEI < 1. Näin ei kuitenkaan ole, vaan näiden EROEI on monesti yli 10. Prosessissa ei ole järkeä, jos EROEI-luku on oikeaoppisesti laskien alle 1. Ainakin jos energian laatua ei huomioida. EROEI-tunnusluku olettaa kaiken energian samanarvoiseksi, vaikka esimerkiksi öljyn markkinahinta voi olla nelinkertainen maakaasuun nähden.  

Tommilan huoli puuraaka-aineen kestävyyskysymyksistä on aito, mutta EROEI-laskenta ei vastaa oleellisiin kysymyksiin. Tärkeämpiä mittareita ovat biomassasta tuotetun dieselin CO2-päästöt (vaihtoehtoihin verrattuna) ja vaikutukset luonnon monimuotoisuuteen. Raaka-aineen konversiotehokkuuskaan ei ole kaikki kaikessa, koska lähtöaineella (puu) ja lopputuotteella (diesel) on laadullinen ero. Voidaan myös kysyä, että onko raaka-aineelle mahdollisesti saatavissa korkeampi jalostusarvo jossain toisessa käytössä.

Tommilan tekemä virhe nettoenergian laskennassa on valitettavan yleinen. Esimerkiksi Aalto yliopiston teknillisen fysiikan professori Peter Lund on soveltanut tai lainannut jostakin lähteestä omaperäistä EROEI-laskentaa dieselille, bensiinille ja liuskeöljylle (kolme alinta kuvassa alla) biopolttoaine-kurssin luentomonisteessaan. (Näin hän pääsee öljyjalosteille lukemiin EROEI on alle 1, kun oikeasti globaali keskiarvo näille on luokkaa 10). Lund selvästi laskee öljyn sisältämän energian fossiilisten polttoainejalosteiden energiapanokseksi EROEI-laskennassa, mikä on käytännössä sama virhe, jonka Tommila teki Kaidin prosessista kirjoittaessaan. Luentomoniste on päivätty vuodelle 2015, joten kyse ei ole mistään kauan sitten vanhentuneesta monisteesta vaan virheellistä EROEI-laskentaa lienee opetettu teekkareille todennäköisesti viime vuosinakin.

Lähde: Peter Lundin luentomoniste vuodelta 2015. Taulukko löytyy monisteelta sivulta 20.

Olisi hyvä, että ettoenergiasta kirjoittavat ja opettavat perehtyvät aiheeseen, sillä kyseessä on tärkeä, mutta virhepäätelmille altis mittari. Kun ymmärtää EROEI-mittarin luonteen ja mittaustavan periaatteet, on helpompi ymmärtää myös sen rajoitukset. Täällä on hyvä yleisluontoinen kirjoitus aiheesta, joskin englanniksi.

Energian aika -kirjan esipuhe (Alf Rehn)

Olen toisena kirjoittajana talouden, yhteiskunnan ja energian keskinäisiä riippuvuussuhteita valottavassa kirjassa Energian aika - Avain talouskasvuun, hyvinvointiin ja ilmastonmuutokseen. Kirjan kustantaa WSOY ja se julkaistaan 14.2. 

Kustantajan (WSOY) sanoin kirja on "uusi, äärimmäisen tärkeä näkökulma länsimaisen yhteiskuntajärjestyksen ja elämäntavan perustuksiin."

Kirjan aihepiireistä saa hyvän kuvan alla olevasta kirjan esipuheesta, jonka on kirjoittanut professori Alf Rehn.

*********

Yllättävän suuren osan maailman kaikista talousajattelijoista voi jakaa kahteen leiriin – materialisteihin ja immaterialisteihin. Näitä käsitteitä ei tietenkään käytetä, eivätkä kaikki talousajattelijat ja -kommentoijat niitä välttämättä edes tunnistaisi. Talousajattelussa on varsin kiintoisa rajapyykki aineellisen ja aineettoman välillä ja täten myös mitattavan ja mittaamattoman, rajallisen ja rajattoman välillä.

Viime vuosikymmeninä on etenkin rajaton ja aineeton ollut talousajattelun kaikkein muodikkain ja rakastetuin osa. Suitsutamme ideoita, yrittäjyyttä, innovaatiota. Puhumme tietoyhteiskunnasta ja datasta uutena öljynä. Viittaamme käsitteisiin, kuten teknologiaan, kehitykseen ja globalisaatioon, jotka kuulostavat aineellisilta mutta jotka ajatellaan rajattomiksi ja aineettomiksi. Niin, ja sitten tietenkin puhutaan »digitalisaatiosta», joka keskustelun perusteella mitä ilmeisimmin on ääretön, rajaton ja ihan kaiken muuttava pysäyttämätön voima.

Tähän kenttään kuuluvat myös heppoiset heitot, joissa vain todetaan »luovuudella Suomi nousuun» tai »digitalisaatio rikkoo vanhat mallit» ja jotka sinänsä ovat varsin rajallisia. Vaikka ideat ja digitalisaatio ovat tärkeitä ja kannatettavia asioita, nekin vaativat aineellisia asioita, rajallisia resursseja ja energiaa.

Tämä kirja ottaa kantaa juuri tähän. Se huomioi tärkeän mutta usein unohdetun tosiasian, nimittäin sen, että vaikka kuinka ihannoimme innovaation kaltaisia asioita, talous palaa aina juurilleen. Ja nämä juuret ovat riippuvaisia esimerkiksi raaka-aineista ja kenties ennen kaikkea energiasta. Yrittäjyys ilman toimivaa energiainfrastruktuuria on mahdottomuus, ja vaikka luovuutta voi löytää keskeltä korpeakin, ideoiden luominen kehittämisestä puhumattakaan helpottuu ihmeellisesti, jos voi nauttia myös sähköstä ja lämmöstä. 

Startup-yrittäjien kannettavat tarvitsevat energiaa puhumattakaan digitalisaation vaatimista jättimäisistä konesaleista. Biotalous ja clean tech ovat luonnollisesti osa energiataloutta mutta eivät itsessään sen valmiita ratkaisuja eivätkä siitä erillään olevia osia. Vaikka on kovin helppoa viitata epämääräisiin lupauksiin siitä, että kehitys, teknologia tai tiede ratkaisee energiatalouden ongelmat ja rikkoo sen nykyiset rajat, olisi varsin vaarallista vain luottaa siihen. 

Aki Suokko ja Rauli Partanen ovat heittäytyneet tämän ongelman kimppuun, ja heidän kirjansa on tärkeä ja laaja-alainen katsaus talouden, yhteiskunnan ja energian keskinäisiin riippuvuussuhteisiin. Se ei rakenna olkinukkeja vaan analysoi niitä monia tapoja, joilla energiasta ja sen taloudesta puhutaan tai ollaan puhumatta, ja esittää vakuuttavan kuvan niistä haasteista, jotka meillä on edessämme. 

Tämä ei tarkoita, etteivätkö Suokko ja Partanen myös ottaisi kantaa. He esittävät väkevän argumentin sokean kasvunpalvonnan kyseenalaistamisen puolesta ja pyrkivät osoittamaan energian todelliset kustannukset eivätkä vain sen hetkellistä hintaa. Nämä ovat vaikeita kysymyksiä, joita ei vieläkään tajuta tarpeeksi hyvin yhteiskunnassamme, ja olisikin hienoa, jos ainakin pari päättäjää kirjan luettuaan oivaltaisi hieman paremmin, mitä talous- ja energiapolitiikkaa tehtäessä tulisi ymmärtää. 

Ennen kaikkea olisi toivottavaa, että kirja herättäisi laajemman keskustelun siitä, mitä uskomme tietävämme ja mitä tiedämme uskovamme – taloudesta, energiasta ja siitä, miten siirrymme tulevaisuuteen. Kenelläkään ei ole varaa olla tietämätön energiataloutemme kustannuksista ja niistä haasteista, joiden edessä yhteiskuntamme on. 

Joten puhutaan vain aineettomista asioista. Puhutaan innovaation voimasta ja innostuksen tärkeydestä. Puhutaan ideoista ja fiiliksestä, eikä usko kehitykseen ole sekään huono asia. Mutta tätä ei tulisi tehdä yksisilmäisesti vaan ymmärtäen, miten tärkeitä energia, energiatalous ja energiapolitiikka ovat rakentaessamme uutta, uljasta talouttamme.

Turussa 30.11.2016
Professori Alf Rehn

*********