8. Energialähteet

Johdanto

ge2_energiamuodot_shutterstock_114381907_p.jpgRiittävä energian saanti on nykyaikaisen yhteiskunnan toiminnan perusedellytys. Esimerkiksi sähkönjakelun keskeytyminen pysäyttää tietoliikenteen, sulkee kaupat ja pankit, kodinkoneet eivät toimi ja sähkölämmitystalot jäähtyvät. Suomen energiankulutuksesta menee noin 40 % rakennusten lämmittämiseen ja valaisemiseen, 30 % kuluu teollisuuden tuotantoprosesseissa ja 30 % liikenteen ja maatalouden käytössä.

Uusiutumattomat energialähteet loppuvat aikanaan, koska niitä ei enää synny ja varannot ovat rajallisia. Niihin luetaan fossiiliset polttoaineet ja ydinvoima. Myös turve katsotaan uusiutumattomaksi, koska turvesuon kasvu vie tuhansia vuosia.

Uusiutuvat energialähteet eivät voi kestävästi käytettyinä loppua. Uusiutuva energia on pääosin peräisin auringosta joko suoraa tai epäsuorasti. Näitä ovat aurinkoenergia, tuuli, vesivoima, biomassa ja aallot. Geoterminen energia on peräisin Maapallon sisäisestä lämmöstä ja vuoroveden energia Kuun liikkeistä suhteessa maapalloon.

Mitkä ovat uusiutuvia energiamuotoja?

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämä lomake




Kirjaudu sisään lähettääksesi tämä lomake

Fossiiliset polttoaineet

Fossiilisiin polttoaineisiin luetaan öljy, kivihiili ja maakaasu. Ne ovat nimensä mukaisesti syntyneet muinaisista eliöjäänteistä maakerrosten puristuksessa. Öljy ja maakaasu ovat muodostuneet merenpohjaan vaipuneesta kasvi- ja eläinplanktonista. Päälle kerrostuneiden sedimenttien paine on vähitellen suodattanut soluista öljyä ja maakaasua. Kivihiili on puolestaan puristunut kivihiilikauden sanikkaismetsien ja soiden kasvijäänteistä.

Fossiiliset polttoaineet ovat nykyisen energiantuotannon perusta. Noin 87 % kaikesta myydystä energiasta on peräisin niistä.

ST_oljysatama.JPGÖljy on maailman tärkein energianlähde. Liikennekäyttöön siitä jalostetaan bensiiniä, dieseliä ja lentobensiiniä eli kerosiinia. Kaikessa liikenteessä käytetystä energiasta öljytuotteiden osuus on 90 %. Se on myös merkittävä rakennusten lämmön lähde. Energiantuotannon lisäksi öljy on petrokemian teollisuuden raaka-aine. Siitä valmistetaan esimerkiksi muoveja, voiteluaineita ja liuottimia. Öljyn käyttö energialähteenä alkaakin olla tärkeän raaka-aineen väärinkäyttöä, koska myös tulevat sukupolvet tarvitsevat petrokemiallisen teollisuuden tuotteita.

Tärkeimmät öljyntuotantoalueet sijaitsevat Lähi-idässä Persianlahden ympäristössä (Saudi-Arabia, Kuwait, Irak, Iran, Arabiemiraatit), Meksikonlahdella (USA, Meksiko, Venezuela) sekä Venäjällä. Öljyä löytyy kuitenkin kaikkialta, missä on ollut matalan meren alueita 5-100 miljoonaa vuotta sitten. Löydetyt öljyvarat riittävät nykyisellä käytöllä noin 60 vuodeksi. Lisäksi öljyä on ainakin saman verran sitoutuneena kiviainekseen raskasöljynä, öljyhiekkana ja liuskeöljynä, joita esimerkiksi Kanada ja Venezuela jo hyödyntävät. Näiden, ei pumpattavien öljyvarojen, hyödyntäminen on kuitenkin selvästi ympäristölle haitallisempaa kuin perinteisen pumpattavan öljyn. Öljyn hinnan nousu on johtanut myös öljyn etsintään hankalasti hyödynnettäviltä alueilta kuten Arktisilta merialueilta ja syvemmältä merten pohjista.

Kivihiili on maailman tärkein sähköntuotannon energialähde ja myös merkittävä lämmön tuottaja. Suomessa on laajasti käytössä sähkön ja lämmön yhteistuotanto, jossa osalla lämpöä tuotetaan sähköä ja osalla kaukolämpöä taajamiin. Näin energian hyödyntäminen on mahdollisimman tehokasta. Kaukolämpölaitoksissa polttoaineena voidaan käyttää kivihiilen sijasta myös maakaasua tai biomassaa. EU:n alueella on tarkoitus lisätä merkittävästi sähkön ja lämmön yhteistuotantoa ja se onkin tärkein yksittäinen keino vähentää hiilidioksidipäästöjä. Energiantuotannon lisäksi kivihiiltä tarvitaan myös teräksen valmistuksessa ja kemianteollisuudessa siitä valmistetaan esimerkiksi synteettistä kumia.

Kivihiiltä kaivetaan pääasiassa laajoista avolouhoksista, jolloin tuotantokustannukset jäävät alhaisiksi ja kuljetus on helppoa. Tärkeimmät tuotantoalueet ovat USA:ssa, Kiinassa, Venäjällä, Australiassa ja Intiassa. Kivihiiltä riittää pitkälle tulevaisuuteen, nykyisellä kulutuksella yli 100 vuotta ja lisäksi heikompi laatuista, vähemmän hiiltä sisältävää ruskohiiltä on runsaasti.

Maakaasua käytetään rakennusten lämmitykseen, sähkön tuotantoon sekä varsinkin Euroopassa myös ajoneuvojen polttoaineena. Kotitalouksissa maakaasua voidaan käyttää sellaisenaan esimerkiksi kaasuliesissä. Tärkeimmät tuotantoalueet sijaitsevat Venäjällä, USA:ssa, Kanadassa ja Persianlahdella. Maakaasua kuljetetaan putkissa jopa tuhansien kilometrien matkoja kuten Venäjän kaasukentiltä Suomeen ja Keski-Eurooppaan. Putket ovat kuitenkin miljardien eurojen investointeja ja lisäksi alttiita terrori-iskuille. Useilta tärkeiltä kaasukentiltä ei ole mahdollista vetää putkia käyttökohteisiin. Tämä on johtanut nestemäisen, jäähdytetyn maakaasun eli LNG:n (liquefied natural gas) käytön nopeaan kasvuun. LNG on ainoa tapa saada markkinoille esimerkiksi Persianlahden, Indonesian, Nigerian tai Norjan arktisten merialueiden maakaasu. LNG:n kuljetus on edullista, mutta se vaatii tuotanto- ja vastaanottaja-alueilla kalliit terminaalitilat.

Maakaasua ja öljyä on sitoutunut suuria määriä liuskekiviin syvälle kallioperään. Tämä kaasu ja öljy voidaan irrottaa ruiskuttamalla liuskekerrokseen veden, hiekan ja kemikaalien seosta, jolloin kallio säröytyy ja maakaasu sekä öljy vapautuvat kuplina. Särötystekniikan nopea kehitys on mullistamassa maailman energiamarkkinat, kun USA pyrkii korvaamaan kaiken tuontiöljyn liuskeista saatavilla maakaasulla ja öljyllä. USA:sta tuli maailman suurin maakaasun tuottaja vuonna 2010 ja vuonna 2014 se on ohitti Saudi-Arabian suurimpana öljyntuottajana. Tämän kehityksen seurauksena kaikkien fossiilisten polttoaineiden hinnat ovat kääntyneet laskuun. Samalla arviot maakaasun riittävyydestä ovat kasvaneet, nykyisellä käytöllä maakaasua riittää ainakin 70 vuodeksi.

Turve on maatunutta suokasvillisuutta. Se on siis vasta fossiloitumassa olevaa kasviainesta ja siten se rakenteellisesti vastaa syntymässä olevaa kivihiiltä. Laajassa mitassa turvetta käytetään vain Suomessa ja Irlannissa.

Liitteet:

Tahkoluodon kivihiilivoimalaitos. Klikkaa kuvaa!

Ydinvoima

_maantiede_energia_loviisa_shutterstock_39549514_peda_p.jpgYdinvoimalat tuottavat sähköä ja esimerkiksi Ranskassa valtaosa sähköstä tuotetaan niissä. Suomenkin sähköstä yli neljännes saadaan Eurajoen Olkiluodon ja Loviisan ydinvoimaloista.

Ydinvoimaloissa energialähteenä toimii uraani (U-235). Radioaktiivinen uraani hajoaa fissioreaktiossa kontrolloidusti, jolloin se vapauttaa lämpöä. Tämän lämmön avulla höyrystetään vettä, joka johdetaan tuottamaan generaattoreilla sähköä. Ydinvoimalaa voidaan siis kuvata jättiläismäiseksi höyrykattilaksi.

Eurajoen Olkiluotoon rakennetaan maamme viidettä ydinvoimalaa. Pohjanlahden rannikolle suunnitellaan kuudetta ydinvoimalaa.

Uusiutuvat energialähteet

ge2_energia_aurinko_tuuli_shutterstock_86210941.jpgVesivoimalla tuotetaan vain sähköä, jonka tuotannosta sen osuus on noin 15 %. Sitä kannattaa rakentaa jokiin, joissa on riittävä putouskorkeus ja vesimäärä. Suomessa lähes kaikki suurimmat joet on padottu, joten vesivoimaa ei enää Suomeen rakenneta merkittävästi. Maailman suurimmista joista on padottu Jangtse Kiinassa, Parana Brasilian ja Paraguayn rajalla ja Niili Egyptissä. Pääosa kehitysmaiden ja Venäjän suurista joista on patoamatta.

Bioenergia on vesivoiman ohella uusiutuvista energialähteistä merkittävin. Puuta, olkea ja lantaa käytetään kehitysmaissa laajasti uuneissa ja avotulella, ja se onkin tärkein energiamuoto sadoille miljoonille köyhille ihmisille. Biomassaa, kuten puuta, voidaan polttaa sellaisenaan myös voimalaitoksissa tai siitä voidaan jalostaa bioetanolia tai biodieseliä liikennekäyttöön.

Muut uusiutuvat energialähteet edustavat yhteensä noin 2 % maailman energiankulutuksesta. Tanskassa, Portugalissa, Espanjassa, Saksassa ja Irlannissa yli kymmenesosa sähköstä saadaan tuulivoimasta. Tuulivoimalla tuotetun sähkön hinta on laskussa voimaloiden koon kasvaessa ja tuotanto on vähitellen muuttuvassa kannattavaksi. Vaikka uutta tuulivoimaa rakennetaan kiihtyvää tahtia, niin suurimmat kasvuodotukset liittyvät aurinkoenergiaan. Aurinkopaneeleiden hinnat ovat muutamassa vuodessa laskeneet murto-osaan entisestä ja saman kehityssuunnan odotetaan jatkuvan. Myös lämpimän veden tuotanto aurinkoenergian avulla on kasvussa. Lisäksi tutkitaan aivan uudentyyppisiä aurinkoenergian sovellutuksia kuten veden hajottamista vedyksi ja hapeksi.

Aaltovoimalat ovat vasta kehittelyvaiheessa. Geoterminen energia on laajemmin käytössä vain litosfäärilaattojen saumakohdissa. Islannin pääkaupungissa, Reykjavikissa, lähes kaikki rakennukset lämpiävät kallioperässä kuumentuneen veden avulla. Ensimmäiset vuorovesivoimalaitokset tehtiin jo 1960-luvulla Ranskaan, mutta niiden rakentaminen kaupallisesti kannattaviksi ei ole vieläkään mahdollista.

Tiivistelmä

  • Nykyinen elintapamme perustuu tuotetun energian kulutukseen.
  • Energiaa kuluttavat rakennukset, teollisuus, liikenne ja maatalous.
  • Pääosa energiasta tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla (öljy, kivihiili, maakaasu).
  • Fossiiliset polttoaineet ovat uusiutumattomia eli ne tulevat loppumaan.
  • Ydinvoimaloissa tuotetaan sähköä uraanin hajotessa.
  • Uusiutuvia energialähteitä ovat esimerkiksi biomassa, vesivoima, tuuli ja aurinkoenergia.
  • Uusiutuvat energialähteet eivät lopu, jos niiden käyttö on kestävää.
  • Uusiutuvien energialähteiden merkitys on kasvussa.