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.