Pelastavatko pienydinvoimalat suomalaisen terästeollisuuden?

Outokumpu on ilmoittanut sitoutuneensa tieteeseen perustuvaan 1,5 asteen ilmastotavoitteeseen. Vähähiilisen energian osuuden ylläpitäminen ja kasvattaminen on yhtiölle tärkeää.

Tornion terästehdas on Suomen suurin yksittäinen sähkönkuluttaja ja iso päästöjen lähde. Outokummun ferrochrome-liiketoiminta-alueen johtaja Martti Sassin mukaan Torniossa käytetään vuositasolla sähköä 3,3 terawattituntia.

– Osa sähköstä hankitaan pitkäaikaisten hankintasopimusten kautta, osa markkinoilta. Koko konsernin puitteissa hankitusta sähköstä 86 prosenttia on vähähiilistä.

Outokummun hiilijalanjälki on ruostumattoman teräksen valmistajien joukossa selkeästi matalin.

– Torniossa se on yhtiömme keskimääräistä hiilijalanjälkeä matalampi, noin 1,4 tonnia hiilidioksidia per tuotettu terästonni, Sassi tarkentaa.

Energiaintensiivisillä teollisuudenaloilla tarvitaan tuuli-, aurinko- ja vesivoiman lisäksi vakaata ja päästötöntä energiaa. Sassi korostaa energian hinnan olevan sekä teräs- että ferrokromituotannossa hyvin merkittävässä roolissa.

– Suomeen rakennetaan paljon sääolosuhteista riippuvaista tuulivoimaa. Se on meille vaikea yhtälö. Kykymme joustaa tuotannossa on hyvin rajallinen.

Outokumpu etsii pitkälle tulevaisuuteen ulottuvia ja kustannustehokkaita energiaratkaisuja. Siksi yhtiön katse on kääntynyt ydinvoimaan. SMR-reaktorin (Small Modular Reactors) käyttäminen energialähteenä on kiinnostava vaihtoehto.

SÄHKÖN KORKEA HINTA JARRUTTI TUOTANTOA

Tornion terästehtaan pääluottamusmies Tommi Sauvolainen kertoo henkilöstön pitävän tärkeänä, että tuotantoa viedään kohti vähempipäästöistä terästä ja ferrokromia. Se turvaa työpaikkoja.

– Emme tiedä, miten sähköä riittää ensi talveksi. On fiksua selvittää pienydinvoimalan sijoittamista tänne. Luotamme siihen, että turvallisin teknologia siihen löydetään.

Terästehtaalla havaittiin viime vuonna konkreettisesti, kuinka haavoittuva voi tuotannon riippuvaisuus energiasta olla. Teollisuus oli ajautunut Euroopassa vaikeuksiin kaasutoimitusten katkettua Venäjältä. Ukrainan sota oli nostanut sähkön hintaa rajusti.

Torniossa lykättiin syksyllä yhden ferrokromiuunin käynnistämistä huoltotauon jälkeen sähkön korkean hinnan vuoksi. Outokumpu aloitti lykkäyksen takia muutosneuvottelut. Niiden piirissä oli koko ferrokromiliiketoiminnan henkilöstö.

Meille on elinehto sellainen perusenergia, jota saadaan tasaisesti koko ajan ja kohtuuhintaan.

Sauvolainen kertoo, ettei ketään lomautettu. Tehtaalta kyettiin löytämään lomautusuhan alla olleille muita työtehtäviä.

– Uuni ajettiin ylös odotettua nopeammin helmikuussa. Tuotanto palautui ennalleen sähkön hinnan tasaannuttua ja teräksen kysynnän piristyessä.

– Meille on elinehto sellainen perusenergia, jota saadaan tasaisesti koko ajan ja kohtuuhintaan, Sauvolainen tähdentää.

PIENREAKTORILLA VOI TEHDÄ MYÖS VETYÄ

LUT-yliopiston ydinvoimatekniikan professori Juhani Hyvärinen pitää Outokummun ja Fortumin selvityshanketta erinomaisena päänavauksena ja toimintamallina muillekin teollisuusyrityksille.

– Teollisuuden energiatarpeet ovat pienempää kokoluokkaa. Muutama sata megawattia tyypillisesti, sähköä tai lämpöä.

SSAB:n terästehdas Raahessa on maamme suurin yksittäinen päästölähde. Syntikuormaan vaikuttaa hiilen polttamiseen masuunissa perustuva teräksen pelkistämismenetelmä.

Voivatko pienydinvoimalat jopa pelastaa suomalaisen terästeollisuuden?

– Ehkä. Jos niitä päästään tekemään tarpeeksi nopeasti ja mikäli niihin saadaan mukaan järkevän hintaista vedyn tuotantoa.

– Pienreaktoreissa tuotettujen korkeiden lämpötilojen vuoksi vedyn valmistus on mahdollista. Raahessa vetypelkistykseen siirtymistä on jarruttanut juuri vedyn tekemisen kallis hinta.

Mutta mitä me tarkoitamme, kun puhumme SMR-reaktoreista ja pienydinvoimaloista?

– Ydinreaktoreilla voi olla kolme käyttötarkoitusta. Tehdä sähköä, tehdä lämpöä tai saada aikaan liikettä, kiteyttää Hyvärinen.

Pienreaktoreiksi kutsutaan sähköteholtaan alle 300 megawatin ydinvoimalaitoksia. Loviisan voimalaitoksen molemmat reaktorit ovat teholtaan yli 500 megawattia.

Pienimmät kaupalliselta pohjalta kehitettävät ydinvoimalat ovat olleet lämpöteholtaan noin 15 megawattia. Reaktoreita löytyy paljon kokoluokassa 100–200 megawattia.

Pienydinvoimala on paljon helpompi liittää valtakunnan verkkoon kuin tuulivoimala tai iso ydinvoimala.

Pienydinvoimaloiden kehittämiselle ovat antaneet vauhtia pahoin viivästyneet ja kustannusylityksistä kärsineet isot voimalaitoshankkeet kuten Olkiluoto 3 Suomessa ja Flamanville Ranskassa.

– Pienemmät reaktorit ovat yksinkertaisemmin varusteltuja. Isoihin voimalaitoksiin verrattuna radioaktiivisten aineiden määrä on pieni. Sammutetun reaktorin jäähdyttäminen on helpompi järjestää.

– Jos ydinreaktori pysähtyy rikkoutumisen takia, radioaktiiviset aineet pysyvät reaktoritilassa.

Pienydinvoimaloita ei tehdä uniikkikappaleina vaan sarjavalmistuksena. Laitokset kootaan tehdasvalmisteisista moduuleista. Sarjatuotanto alentaa kustannuksia ja mahdollistaa oppimisen virheistä.

– Pienydinvoimala on paljon helpompi liittää valtakunnan verkkoon kuin tuulivoimala tai iso ydinvoimala. Häiriö ei heilauta verkkoa.

YDINENERGIALAIN UUDISTUS TARPEEN

Fortumin aiesopimus Outokummun kanssa on osa Fortumin marraskuussa käynnistämää selvitystä uuden ydinvoiman tulevaisuuden selvityksistä. Fortum tutkii kaupallisia, teknologisia, yhteiskunnallisia, poliittisia ja lainsäädännöllisiä edellytyksiä sekä pienydinvoimalle että suurille reaktoreille Suomessa ja Ruotsissa.

Fortumin pienten modulaaristen reaktoreiden tutkimus- ja kehitysprojektin vetäjä, teknologiapäällikkö Antti Rantakaulio kertoo, että SMR-reaktoreita on tutkittu maailmalla 10–15 vuotta. Pisimmällä projektit ovat tällä hetkellä Kiinassa, Venäjällä sekä länsimaista Yhdysvalloissa, Kanadassa, Ranskassa ja Englannissa. Euroopassakin on käynnistynyt selvityshankkeita.

TEM:ssä valmistellaan ydinenergialain kokonaisuudistusta, jossa huomioidaan myös pienydinvoimalat. Samaan aikaan myös STUK uudistaa ohjeistustaan, mitä Rantakaulio pitää jopa lakia tärkeämpänä uudistuksena.

– Ohjeissa tullaan puuttumaan yksityiskohtaisesti muun muassa ydinvoimalaitoksen suunnitteluun, rakentamiseen ja käytön valvontaan, Rantakaulio selittää.

Sääntelyssä pitää ottaa huomioon teknologinen kehitys ja energiajärjestelmän muutokset. Huomioitava on myös uudet käyttömahdollisuudet kuten vedyn valmistus, kaukolämpö ja lähisijoittaminen.

Suomalainen elinkeinoelämä näkee alan lupaavana. Business Finlandin rahoittamassa, vuonna 2020 käynnistyneessä EcoSMR-hankkeessa koottiin suomalaisia toimijoita kehittämään liiketoimintaa pienreaktoreihin liittyvien mahdollisuuksien ympärille. Hankkeessa oli yhdeksän yrityskumppania.

YDINKAUKOLÄMPÖ TARJOAA TEOLLISIA MAHDOLLISUUKSIA

Ydinkaukolämmön alueella olisi suomalaiselle osaamiselle ja teknologialle vahvimmin luotavissa kysyntää niin kotimaassa kuin ulkomaillakin.

– Kaukolämmön dekarbonisoinnissa pois fossiilisten polttoaineiden käytöstä riittää maailmanlaajuisesti tehtävää, Rantakaulio toteaa.

Teollisuusliiton erikoistutkija Timo Eklund muistuttaa, ettei Suomessa toistaiseksi ole ydinteknologian tuotannossa perinteitä. Mutta konepajateollisuudesta ja sähkölaitteiden valmistuksesta historiaa löytyy.

– Kaukolämmön parissa toimii jo nyt osaavia yrityksiä. Siinä teknologian osassa, missä ydinvoima yhdistetään kaukolämpöön, suomalaisilla on eniten mahdollisuuksia.

VTT kehittää tällä hetkellä kaukolämmöntuotantoon tarkoitettua modulaarista LDR-50 -pienreaktoria (Low Temperature District Heating Reactor). Kyseessä on isoista voimalaitoksista tuttuun kevytvesitekniikkaan perustuva lämmitysreaktori. Se toimii kuumimmillaan noin 120 asteen lämpötilassa.

– Reaktorista ja siihen liittyvästä välipiiristä voisi teoriassa tulla sataprosenttisesti kotimainen lämmitysratkaisu. Se olisi mainio vientituote kaikkiin maihin, joissa jo on kaukolämpöverkkoja olemassa, LUT-yliopiston Hyvärinen uskoo.

Siinä teknologian osassa, missä ydinvoima yhdistetään kaukolämpöön, suomalaisilla on eniten mahdollisuuksia.

Pienreaktorit sopivat pienen kokonsa ja vähäisemmän turvallisuusriskinsä vuoksi hyvin kaukolämmön tuotantoon. Suomessa vain Helsingissä siihen tarvittaisiin 1 000–2 000 megawatin reaktoria, muissa kaupungeissa reaktorin yksikkökoko olisi 15–30 megawattia.

LUT-yliopistossa Lappeenrannassa on kehitteillä MMR-laitoshanke (Micro-Modular Reactor) yhteistyössä Ultra Safe Corporationin kanssa. Amerikkalaisvalmistajalta ostetaan heliumjäähdytteinen reaktori polttoaineineen. Hyvärisen mukaan reaktorilla pyritään 15–30 megawatin lämpötehoon. Se tullaan liittämään kaupungin kaukolämpöverkkoon.

– Reaktorin välipiiri ja energianmuunto sekä liityntä kaukolämpö- ja sähköverkkoihin voitaisiin hankkia kotimaasta.

LUT-reaktori tuottaa sähköä ja lämpöä, mutta myös vetyä taloudellisella hyötysuhteella. Korkeimmillaan tuotettu lämpötila on 650 astetta, minkä takia sitä voi käyttää monissa kemian jalostusprosesseissa.

Kaakkois-Suomessa ollaan edelläkävijöitä. Näitä pienydinvoimaloita valmistuu vuosikymmenen loppuun mennessä ensiksi Kanadaan ja Yhdysvaltoihin, mutta seuraava rakentuukin todennäköisesti juuri Lappeenrantaan.