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.