Maakaasu mahdollistaa energiamurroksessa

13.12.2016 | Gasetti 3/2016 | Teksti: Vesa Vainio | Kuvat: Kati Närhi / Napa Illustration

Hiilineutraalius, kaukonäköisyys ja nopealiikkeisyys ovat tulevaisuuden energiavalintojen avainsanat. Tutkijat maalaavat eteemme energiavallankumousta, toimijat muokkaavat toimintakonseptejaan.

Pariisin ilmastosopimus, nollapäästöt ja uusiutuva energia ovat kaikkien huulilla, mutta suhtautuminen edessä olevaan vaihtelee. Uusi teknologia ja ajattelutavan muutos vaikuttavat myös siihen, mikä on maakaasun asema tulevassa toimintaympäristössä.

Vahva signaali muutostuulten voimakkuudesta tulee Norjasta, missä kansainvälinen öljyalan suuryritys Statoil on ilmoittanut vahvistavansa maakaasubisnestään. Yhteistyö Skangasin kanssa viestii öljyjätin lujasta uskosta maakaasuun, nimenomaan ilmastopoliittisesti ajateltuna. Statoil ilmiselvästi rakentaa maakaasusta uutta tulevaisuuden tukijalkaa itselleen, sillä yrityksellä on maakaasutoimintaa jo lähes 20 maassa ja se on Euroopan toiseksi suurin kaasuntarjoaja. Statoil on ilmoittanut arvioineensa, että seuraavan kahdenkymmenen vuoden aika luonnonkaasujen kysyntä kasvaa 30 prosenttia.

Professori Sirkka Heinonen Tulevaisuuden tutkimuskeskuksesta johtaa Tekesin rahoittaman Neo-Carbon Energy -hankkeen tulevaisuusosiota. Siinä luodataan neljän transformatiivisen skenaarion (radikaalit startupit, arvopohjaiset teknojätit, tee se itse -vihreät teknojätit, uusi tietoisuus) avulla erilaisia mahdollisuuksia päästöttömän, 100-prosenttisesti uusiutuvaan energiaan pohjautuvan yhteiskunnan toimintaan. 

Alan toimijoilla on visionäärisen ajattelun paikka, ja siihen Heinonen heitä teemoillaan johdattaa. Energia ei ole enää pelkästään tekniikkaa, taloutta ja politiikkaa, vaan se merkitsee yhä enenevässä määrin turvallisuutta, terveyttä ja jopa kulttuuria. 

– Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen on välttämätöntä, ja päästöjen minimoimiseksi tullaan näkemään rajujakin päätöksiä. Tämä tarkoittaa koko talouden ja tuotantorakenteen muuttamista, Heinonen toteaa.

Kehityspolun näkevät visionääriset toimijat pystyvät muuntamaan toimintamallinsa sellaiseksi, että tulevaisuus tarjoaa uusia mahdollisuuksia liiketoimintaan. Moni tuottaja on energiavalintojen edessä ja hajautetun tuotannon mallille tulee lisäkysyntää, mutta maakaasulle löytyy silti paikka paletista. Tuottajien ja kuluttajien rooli on sekoittumassa, ja syntyy kuluttajia, jotka tuottavat oman energiansa ja jopa myyvät sitä verkkoon.

Isojen toimijoiden on näin ollen omaksuttava uudenlainen ajattelu toimintastrategiaan. Uudet kumppanuudet ja arvoketjut voivat nousta siitä, miten oma toiminta istuu yhteiskunnallisen vastuun kantamiseen. Kuluttajat tulevat yhä enenevässä määrin vaatimaan yrityksiltä läpinäkyvyyttä ja tietoa, miten yritys rakentaa uusiutuvan energian maailmaa tai kytkeytyy siihen.

 

Soletair-hanke tekee historiaa

Normaali ja tunnettu tapa on tehdä maakaasusta polttamalla sähköä ja lämpöä. Suomalaiset tutkijat ovat kuitenkin kehittäneet menetelmän, jolla tämä prosessi kääntyy siltateknologian avulla toisin päin.

Professori Jero Ahola Lappeenrannan teknillisen yliopistosta (LUT) kuvaa tekeillä olevaa prosessia mullistavaksi.

– Teemme konttikokoluokan uudentyyppistä kemian tehdasta, missä prosessi toimi siltana sähkön ja kaasun välillä. Näin päin prosessi ei toimi vielä missään maailmassa.

Soletair-nimellä kulkeva hanke perustuu kolmen vaiheen ja kontin menetelmään. Ensimmäiseksi tapahtuu elektrolyysi, jossa vedestä tuotetaan vetyä ja happea. Seuraavaksi otetaan ilmasta hiilidioksidi talteen, ja lopuksi tuotetaan kemiallisen synteesin kautta näistä uudentyyppistä kaasua.

– Lopputuote voisi periaatteessa olla mikä tahansa hiilivetyyn perustuva teollinen tuote, kuten metaani tai metanoli.

Sähkö prosessiin tulee yliopiston omasta aurinkovoimalasta. Ahola visioi, että tulevaisuudessa kaasukentät voivat sijaita siellä, missä on halpaa aurinko- ja tuulienergiaa saatavilla. Kun raaka-aineet ovat ilma ja vesi, niin mahdollisuuksia on tarjolla runsaasti.

Edullisimmat alueet löytyvät Etelä-Amerikasta, Kiinasta ja Australiasta, missä synteettisen maakaasun valmistamiseen ilmasta ja merivedestä on parasta potentiaalia.


Suurenna infografiikka klikkaamalla.

 

Valtava potentiaali biopohjaisiin

Sellu- ja paperiteollisuus käyttää paljon puuta ja Aholaa harmittaa, että metsäteollisuus menettää tuotantoprosessissa ison raaka-ainereservin.

– Puolet puun hiilestä päätyy hiilidioksidina piipusta taivaalle. Sen voisi ottaa talteen ja tehdä siitä sähkön ja vedyn avulla esimerkiksi metaania. Kyseessä on valtava potentiaali jalostaa teollisia biopohjaisia tuotteita.

Aholan laskelmien mukaan Suomen metsäteollisuuden hiilidioksidi riittäisi metaanin tuotantoon yhteensä 170 terawattitunnin (170 TWh) edestä. Se vastaa Suomen, Viron ja Latvian vuotuista maakaasun ja öljyn käyttöä.

Ilmastosopimuksen mukainen tavoite nollapäästöistä vuonna 2050 on otettu Aholan mielestä liian löysästi. Sähkön ja lämmön tuotanto kattaa päästöistä neljänneksen ja niiden osalta Ahola puhuu varastoinnista.

– Akut toimivat päivävarastoina, mutta pohjoisella pallonpuoliskolla tarvitaan kausivarastoja. Kaasuvarasto voisi toimia tällaisena.

 

Nopeiden päätösten energiapeliä

Seudullisesti sähköä ja lämpöä tuottavat energiayhtiöt seuraavat markkinoita tarkalla silmällä. Uuden uusiutuvan energian tuotantokapasiteetin tulo sähkömarkkinoille on näkynyt markkinoiden hintakehityksessä, ja näin on jatkossakin.

Helsingissä voimantuotannon pääpolttoaineet ovat maakaasu ja kivihiili, joista jälkimmäinen on erityisen tarkastelun alla. Ilmastoneutraalisuus ja vähäpäästöisyys korostuvat kivihiiltä korvaavan tuotannon vaihtoehdoissa.

Energiayhtiö Helenin energianhankinnasta ja tukkukaupasta vastaava johtaja Harri Mattila on katsellut kehitystä osin huolestuneena. 

– Tuetun tuotannon tulo markkinoille ei ollut yllätys, mutta nopeus ja voimakas vaikutus ovat sen sijaan yllättäneet. Perinteistä tuotantokapasiteettia on poistunut suunniteltua aiemmin markkinoilta. Se vaikuttaa Suomen energiajärjestelmän vakaana pitämisessä talvi­aikaan.

Markkinamuutos on näkynyt myös sähkön ja lämmön yhteistuotannossa: tätä erittäin energiatehokasta tuotantoa korvattu pelkästään lämpöä tuottavilla laitoksilla. Helenillä maakaasulla on merkittävä rooli yhteis­tuotannon energialähteenä. Mattila korostaa, että voimalaitoksen käynnissä olo pitää ansaita joka päivä erikseen.

– Voimalaitoksia ajetaan lyhyemmällä perspektiivillä kuin aikaisemmin.  Reagoimme nopeasti ja joustavasti markkinatilanteisiin, ja tähän kaasukoneet soveltuvat hyvin. Joustavuutta odotamme myös kaasun toimittajaltamme niin toimitusjaksojen kuin hinnoittelun suhteen.

Baltic Connector avaa Mattilan mielestä toteutuessaan kaasumarkkinaa ja tuo vaihtoehtoja ostajalle. Uuden tekijän tulo markkinoille on yleensä hintamielessä positiivinen signaali. Putkikaasu on kuitenkin ollut tähän asti eurooppalaista kaasua edullisempaa ja myös hyvä­laatuista.

 

Maakaasuvoimalalle uusi rooli

Maakaasu on biokaasulla täydennettynä tehokkain ja vihrein polttoaine. Öljyn aika alkaa siten olla loppu. Näin vakuuttaa Senior Business Development Manager Timo Mahlanen Wärtsilän Energy Solutions -yksiköstä.

Energian tuotannossa perinteisen jatkuvan ajon voimalaitoksen rooli on Mahlasen mukaan muuttumassa radikaalisti.

– Maakaasuvoimalaitos tuottaa säätövoimaa uusiutuvien energiamuotojen tueksi. Tämän päivän laitos on nopea, tehokas ja nopeasti käynnistyvä. Maakaasu sopii tähän kuvioon oikein hyvin.

Mahlanen ottaa esimerkiksi Yhdysvaltoihin, Dentoniin Texasiin toimitettavan 225 megawatin kunnallisen voimalaitoksen, jonka rooli on tasata tuulivoimaa. USA:n lailla Tanskasta löytyy kymmeniä vastaavia tapauksia. Suomi on mukana Pohjoismaiden ja Baltian energiamarkkinoilla, missä Ruotsin ja Norjan isot investoinnit tuulivoimaan näkyvät markkinassa.

– Kun säätämättömän (tuuli, aurinko) sähköntuotannon osuus ylittää 10 prosenttia kokonaissähkömäärästä, on tarvetta tämänkaltaiselle säätövoimalle.

Isojen kaupunkien pitkän käyttöajan voimalaitoksille Mahlanen ennustaa sopeutumistarvetta ja siirtymistä 3 000 tunnin vuotuiseen joustavaan kaasujärjestelmään. Tämä ei poista luotettavan ja voimalaitos- ja polttoainetoimittajan tarvetta. Mitä kaasun kilpailu ja lisätarjonta tuovat mukanaan, jää nähtäväksi. Oma tontti pitää Mahlasen mielestä hoitaa silti aina kunnolla.

 

LNG lyö itseään läpi

Nesteytetyn maakaasun (LNG) tuotantomäärä kasvaa lähi­vuosina enemmän kuin kulutus. Tämä heijastuu myönteisesti LNG:n hintakilpailukykyyn ja käyttöinvestointeihin. Wärtsilässä uskotaan vahvasti siihen, että LNG on lyömässä itseään maailmalla läpi ja tulee yhtä lailla voimalla Suomeen.

– LNG:llä ei ole rikki- eikä hiukkaspäästöjä ja hiilidioksidipäästöt ovat pienet. LNG korvaa öljyä, ja siitä tulee myös teollisuuden kilpailukykyä parantava raaka-aine, Mahlanen toteaa.

Porin ja Tornion LNG-terminaalit ovat hyvä alku Suomen tarjonnalle, jota voivat lisätä pienet nesteytysasemat, jotka ovat alkaneet yleistyä Norjassa. Ne palvelevat hyvin raskasta liikennettä, jonka Mahlanen näkee yhtenä LNG:n merkittävänä liikennekäyttäjäryhmänä.

Laivoissa LNG:n yleistymistä hidastaa talouden matalasuhdanne ja vähäiset laivatilaukset. Matkustaja­laivojen rinnalla myös rahtipuolella on siirtymä LNG-polttoaineeseen alkanut.

 

Älyllä kulutushuippujen kimppuun 

Suomen talvi asettaa teollisuuden prosesseille ja tilojen lämmittämiselle mittavat vaateet. Kovien pakkasten kestäessä pitkään tuotanto- ja siirtoverkosto on viritetty äärimmilleen. Tähän toimitusvarmuusseikkaan myös Helenin Harri Mattila viittasi omassa lausunnossaan. Maakaasulla on eteläisen Suomen energiavarmuuden takaamisessa merkittävä asema, on kyse sitten kaukolämmöstä tai sähköstä.

Kulutushuippujen tasaamiseksi on kehitelty erilaisia ohjausmenetelmiä, jotka perustuvat ulkoilman lämpötilaan. Teknologian tutkimuskeskus VTT on lähestynyt asiaa aivan uudesta kulmasta. Professori Miimu Airaksinen kuvailee kyseessä olevan uuden algoritmin, joka perustuu ihmisen lämpötilojen tuntemukseen.

– Puhumme termisen viihtyvyyden mallista, missä ihminen on osa termistä säätöä. Tulokset ovat tosi lupaavia ja tuovat hyviä säästöjä. Pienempi lämmön tarve parantaa lisäksi viihtyvyyttä ja sisäympäristön laatua.

VTT tutkii tulevaisuuden energiajärjestelmiä työnimellä Smart City. Tiivis kaupunkiasuminen ja haja-asutusalueiden laajuus asettavat tutkimukselle omat reunaehtonsa. Lämmitystarve ja ennustamisen ­vaikeus ovat niin ikään aina olemassa.

– Älykkäät säätöjärjestelmät pitävät olosuhteet ­minimiehtojen rajoissa. Pienet viiveet ja rakennusmassan hyödyntäminen energiavarastona tasaavat energiantarvetta.

Printattu elektroniikka, esimerkiksi ohuet järjestelmien kanssa kommunikoivat sensorit, voi olla nykytekninen ratkaisu asiaan. Älykäs säätö on Airaksisen mukaan ylipäänsä yksi merkittävä vastaus tuleviin energiahaasteisiin.

– Älykäs kaupunki, missä ihmisvirrat vaikuttavat tilojen ja liikenteen ohjaamiseen, sekä käyttäjäystävällinen kuormituksen säätö kotona auttavat meitä pienipäästöisten energiajärjestelmien kehittämisessä.

Maakaasun käyttö maailmalla

Vuonna 2015 maakaasun käyttö koko maailmassa oli 3 468,6 biljoonaa kuutiometriä, kasvua edelliseen vuoteen tuli 1,7 prosenttia. Suurimmat yksittäiset käyttäjämaat olivat USA, Venäjä ja Kiina. USA käytti kaikesta maakaasusta yksinään lähes 23 prosenttia.

Maailman suurimmat todetut maakaasuvarat löytyvät Iranista, 34,0 triljoonaa kuutiometriä. Seuraavina tulvat Venäjä (32,3), Qatar (24,5) ja Turkmenistan (17,5). Lähi-idän (80,0) ja Euroopan/Euraasian (56,8) todetut kaasuvarat kattavat yli 70 prosenttia koko maailman (186,9) kaasuvaroista.

Maakaasun kulutus maanosittain

  • Eurooppa + Euraasia 1 003,5
  • Pohjois-Amerikka 963,6
  • Aasia 701,1
  • Lähi-itä 490,2
  • Afrikka 135,5
  • Etelä- ja Väli-Amerikka 174,8
  • Yhteensä 3 486,6
Jaa

Pääkirjoitus

Jouni Haikarainen

Gasumlainen

Anna Paronen
Trude Ravndal
Ville Pesonen
Antti Kahilakoski
TwitterFacebookLINKEDINRSS
Gasum Oy
PL 21
02151 Espoo
Puh. 020 4471
www.gasum.fi