Jero Ahola: Aurin­gon voimalla

Tällä hetkellä aurin­ko­säh­kön osuus on alle prosen­tin Suomen sähkön­tuo­tan­nosta. Tule­vai­suu­dessa sen osuus saat­taa kasvaa huomat­ta­vasti, jopa 10 prosent­tiin. Profes­sori Jero Aholan mukaan aurin­ko­sähkö on jo nyt tuuli­voi­man jälkeen toiseksi edul­li­sin tapa tuot­taa uutta sähköä Suomessa.

23.6.2021

JERO AHOLA Ener­gia­te­hok­kuu­den profes­sori Lappeen­ran­nan-Lahden teknil­li­sessä yliopis­tossa (LUT) vuodesta 2009 lähtien. Toimi­nut Suomen edus­ta­jana Kansain­vä­li­sen ener­gia­jär­jes­tön (IEA) aurin­ko­säh­kö­oh­jel­massa vuodesta 2015. Pereh­ty­nyt sähkö­toi­mis­ten lait­tei­den ener­gia­te­hok­kuu­den paran­ta­mi­seen. Tutki­nut tule­vai­suu­den ener­gia­jär­jes­tel­miä. Kiin­nos­tu­nut tällä hetkellä muun muassa vedyn tuotan­nosta, Power-to‑X-tekno­lo­gioista, aurinko- ja tuulie­ner­giasta sekä älyk­käistä sähköverkoista.

Profes­sori Jero Aholan mukaan elämme parhail­laan ener­gia­jär­jes­tel­män tekno­lo­gia­mur­rok­sen aikaa.

– Tavoite on selvä: kasvi­huo­ne­pääs­töt, joista hiili­diok­si­din osuus on 86 prosent­tia, on saatava nollaan vuoteen 2050 mennessä. Tämä tarkoit­taa luopu­mista fossii­li­sista polt­toai­neista, kuten öljystä ja hiilestä, toteaa Ahola, joka työs­ken­te­lee ener­gia­ta­lou­den profes­so­rina Lappeen­ran­nan-Lahden teknil­li­sessä yliopis­tossa (LUT).

– Iso muutos on siinä, että siir­ry­tään ener­gian­läh­teenä käyte­tystä öljystä sähköön. Pääs­töt­tö­mästä, uusiu­tu­vasta sähköstä tulee pääe­ner­gia­jär­jes­telmä. Enää eivät rajoit­teena ole resurs­sit, sillä tuuli- ja aurin­koe­ner­giaa on saata­vissa kaik­kialla. Ydin­ky­sy­mys on nyt se, kuka massa­val­mis­taa sitä tekno­lo­giaa, mitä tuuli- ja aurin­koe­ner­gian hyödyn­tä­mi­seen tarvitaan.

Aurin­ko­sähkö on jo neljättä vuotta eniten asen­nettu sähkön­tuo­tan­to­muoto maail­massa. Tähän saakka aurin­ko­säh­kön varas­tointi on ollut tekni­sesti ja talou­del­li­sesti haas­ta­vaa, mutta sekin puoli on paran­tu­massa erityi­sesti akku­jen kehittyessä.

– Tärkeä kysy­mys on se, miten me teemme uusiu­tu­van sähkön ja hiili­diok­si­din avulla ne tuot­teet, jotka on aikai­sem­min tehty öljystä, hiilestä tai maakaa­susta. Siinä tulee mukaan Power-to‑X-tekno­lo­gia, Ahola sanoo. Power-to‑X:n eli P2X:n perus­ideana on muut­taa sähköä toiseen ener­gia­muo­toon ja tarvit­taessa takai­sin sähköksi.

– Pääs­tö­tön ener­gia­jär­jes­telmä on mahdol­li­nen eikä sen kalliimpi kuin nykyi­nen ener­gia­jär­jes­telmä. Aurinko- ja tuuli­voi­man käyt­töön­otto merkit­see suurta muutosta kustan­nus­ra­ken­teessa. Kun meillä nykyi­sin on pääosassa polt­toai­neen kustan­nuk­set – öljyn, hiilen ja maakaa­sun – niin jatkossa on kysy­mys tekno­lo­gia­kus­tan­nuk­sista. Tekno­lo­gian kehit­tä­mi­nen avaa myös suoma­lai­sille yrityk­sille uusia bisnesmahdollisuuksia.

AUSTRALIA YKKÖSENÄ

Aurin­ko­sähkö on profes­sori Aholan mukaan tuuli­voi­man jälkeen edul­li­sinta uutta sähkön­tuo­tan­toa Suomessa.

– Jossain vaiheessa vielä ajatel­tiin, että aurin­ko­säh­köstä ei ole mihin­kään eikä se ikinä kannata Suomessa, mutta nyt se on jo toiseksi halvin tapa tuot­taa täällä sähköä. Nyky­ään aurin­ko­säh­kö­kenno maksaa vain yhden prosen­tin verran siitä, mitä se maksoi ennen vuotta 1980, selvit­tää Ahola.

– Tekno­lo­gia on kehit­ty­nyt viimeis­ten vuosi­kym­men­ten aikana valta­vasti, kun on opittu valmis­ta­maan tehok­kaita ja kestä­viä aurin­ko­ken­noja ja ‑panee­leita. Mark­ki­nat ovat taas kasva­neet koko ajan hinto­jen laskiessa. Kun tuotanto tupla­taan, putoaa kennon hinta 20 prosent­tia. Nyky­ään aurin­ko­säh­köä voidaan tuot­taa aurin­ko­vyö­hyk­keen maissa halvim­mil­laan jopa 10 euron megawattituntihintaan.

Kiinalla on tekno­lo­gi­nen ylivalta, sillä lähes kaikki maail­man aurin­ko­ken­not valmis­te­taan siellä.

Esimer­kiksi aurin­ko­säh­kön käytöstä Ahola nostaa Austra­lian, joka sijait­see suhteel­li­sen lähellä päivän­ta­saa­jaa. Yli viiden­nes kaikista austra­lia­lai­sista koti­ta­louk­sista käyt­tää aurin­ko­säh­köä. Viime vuodesta lähtien Sydneyn kaupunki on hank­ki­nut tarvit­se­mansa sähkö­ener­gian koko­naan uusiu­tu­vasta ener­giasta: aurinko- ja tuulivoimasta.

– Taus­talla on se, että uusiu­tu­mat­to­mien ener­gia­läh­tei­den, kuten hiili- ja maakaa­susäh­kön, tuotanto ja siirto on ollut Austra­liassa kallista. Siir­ty­mi­nen aurin­ko­säh­kön käyt­töön on tapah­tu­massa ennen muuta talou­del­li­sista syistä.

Tällä hetkellä aurin­ko­säh­kön osuus on 0,3–0,4 prosent­tia Suomen sähkön­tuo­tan­nosta. Tule­vai­suu­dessa sen osuus saat­taa kuiten­kin kasvaa huomat­ta­vasti, mahdol­li­sesti jopa 10 prosent­tiin. Globaa­lista sähkön tarpeesta aurin­ko­sähkö kattoi viime vuonna 3,3 prosenttia.

– Austra­lian jälkeen eniten aurin­ko­säh­köä asukas­lu­kuun suhteu­tet­tuna käyt­tä­vät Saksa ja Japani. Myös Yhdys­val­lat ja Kiina ovat panos­ta­neet paljon aurin­ko­säh­kön kehit­tä­mi­seen. Kiinalla on tässä tekno­lo­gi­nen ylivalta, sillä lähes kaikki maail­man aurin­ko­ken­not valmis­te­taan siellä.

SUURIA LÄPIMURTOJA

Ahola on seuran­nut tark­kaan aurin­koe­ner­gian tutki­musta ja käyt­töä toimies­saan viime vuosina Suomen edus­ta­jana Kansain­vä­li­sen ener­gia­jär­jes­tön (IEA) aurinkosähköohjelmassa.

– Pohjois­maissa on tutkittu esimer­kiksi aurin­ko­säh­kön sovel­ta­mista, kuten kuinka opti­moida lämpö­pump­pu­jen toimin­taa, että saadaan paras mahdol­li­nen tuotto. Moni uusi, kehit­teillä oleva sovel­lus perus­tuu uusiu­tu­vaan sähköön, aurinko- ja tuulivoimaan.

LUT-yliopis­tossa on tutkittu muun muassa synteet­tis­ten polt­toai­nei­den ja ruoaksi sovel­tu­vien proteii­nien tuotan­toa ilmasta talteen otetusta hiilidioksidista.

Meidän pitää alkaa miet­tiä planeet­taa eräällä tavalla avaruusa­luk­sena. Pitää päästä hiili­diok­si­din kiertotalouteen.

Sole­tair-pilot­ti­pro­jek­tissa, jonka LUT toteutti VTT:n kanssa vuonna 2017, tehtiin ensim­mäi­senä maail­massa aurin­ko­säh­kön avulla polt­toai­netta vedestä ja ilmasta talteen otetusta hiilidioksidista.

Samana vuonna saatiin läpi­murto ruuan­tuo­tan­toon liit­ty­vässä Neo-Carbon Food ‑projek­tissa, jonka tulok­sena syntyi yritys Solar Foods. Uusiu­tu­van sähkön avulla tuote­tun hiili­neut­raa­liin ruoan valmis­ta­mi­seen tarvi­taan vain vettä ja hiilidioksidia.

– Meidän pitää alkaa miet­tiä planeet­taa eräällä tavalla avaruusa­luk­sena. Pitää päästä hiili­diok­si­din kier­to­ta­lou­teen, Ahola toteaa. Ajatus kulkee siten, että kun bensaa polte­taan, vapau­tuu siinä proses­sissa ilma­ke­hään hiili­diok­si­dia ja vesi­höy­ryä. Aurin­ko­säh­kön avulla prosessi kään­ne­tään toisin päin.

TEHO PARANTUNUT

Profes­sori Ahola asen­nutti oman talonsa katolle Lappeen­ran­taan ensim­mäi­set aurin­ko­pa­nee­lit vuonna 2011. Nykyi­set aurin­ko­pa­nee­lit ovat olleet käytössä vuodesta 2014 lähtien.

– Aurin­ko­pa­nee­lit ovat kehit­ty­neet tekni­sesti valta­vasti vuosien mittaan. Valmis­ta­jat lupaa­vat, että uusien aurin­ko­pa­nee­lien tehosta on jäljellä 25 vuoden jälkeen 80 prosenttia.

Kaik­kein tehok­kaim­pia ovat kaksi­puo­li­set, kään­ty­vät kennot, jotka kallis­tu­vat päivän­kier­ron mukaan. Kun kennoja saadaan paran­nel­tua, saadaan sama teho pienem­mältä pinta-alalta ja hyöty kertaantuu.

Aurin­ko­pa­nee­lien kier­rä­tys on myös kohen­tu­nut. Nyky­ään panee­lien kennoista, johti­mista ja kehyk­sistä otetaan talteen alumiini, hopea ja kupari.

AURINKOA INARISSA

Ahola arve­lee Suomessa olevan noin 20 000–30 000 aurin­ko­voi­ma­laa, joista pääosa on yksi­tyi­sillä koti­ta­louk­silla, talo­jen katoilla. Lisäksi kaup­pa­kes­kuk­set ovat hank­ki­neet niitä katoilleen.

– Päivit­täis­ta­va­ra­kau­poilla on isot katto­pinta-alat ja niiden jääh­dy­tys­jär­jes­tel­mät tarvit­se­vat ener­giaa, joka kuuluu korkeim­paan vero­luok­kaan. Niiden kannat­taa­kin inves­toida aurin­ko­voi­maan, Ahola toteaa.

– Tällä hetkellä Suomen suurin aurin­ko­säh­köä tuot­tava maavoi­mala on Atrian aurin­ko­säh­kö­puisto Seinä­joen Nurmossa. Seuraa­vaksi suurin on Lempää­län yrityspuisto.

Suomeen tulee toden­nä­köi­sesti vielä lisää isoja aurin­ko­säh­köä tuot­ta­via maavoi­ma­lai­tok­sia, jotka myyvät ener­giaa sähkömarkkinoille.

Suomen pohjoi­sin aurin­ko­voi­mala sijait­see Inarin Näätä­mössä Nord1Marketissa. Aholan mukaan aurin­ko­sähkö tuot­taa jonkin verran enem­män Etelä-Suomessa kuin Pohjois-Suomessa, missä tuotto on kuiten­kin kesä­ai­kana suurempi. Talvella, marras­kuusta helmi­kuun loppuun, aurin­ko­säh­kön tuotto on Etelä-Suomes­sa­kin vain muuta­man prosen­tin luok­kaa koko vuoden tuotosta.

– Suomeen tulee toden­nä­köi­sesti vielä lisää isoja aurin­ko­säh­köä tuot­ta­via maavoi­ma­lai­tok­sia, jotka myyvät ener­giaa sähkö­mark­ki­noille. Tois­tai­seksi suurin osa aurin­ko­säh­köstä menee kuiten­kin koti­ta­louk­sien ja yritys­ten omaan kulutukseen.

TEKSTI RIITTA SAARINEN
KUVA ARI NAKARI