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