Kuukausi: maaliskuu 2013

Sahurin itku ja valitus – mutta puu kannattaa silti ennemmin polttaa

Lasketaanpas tämä jälleen kerran. Vaikka sahat itkevät, valittavat ja huutavat,[1] ne eivät maksa tukkipuustaan edes puun polttoarvoa.

Parhaasta mäntytukkipuusta maksetaan Talouselämän artikkelin mukaan 55 euroa kiintokuutiometriltä. Tämä sisältää kaadon ja kuljetuksen tien viereen.(*) Kuljetus tien vierestä tehtaalle maksaa muutaman euron lisää. Vuonna 2003 puun kuljetusmatka oli keskimäärin 143 kilometriä ja maksoi 5,9 euroa kuutiolta.[6]

Männyn energiamäärä on 810 kWh pinokuutiometrissä eli 2025 kWh kiintokuutiometrissä (kerroin 2,5). (Polttoarvot VTT:n raportista [2]) (**)

Vain sähköä tuottavan lauhdevoimalan hyötysuhde on parhaimmillaan 44%.[3] Sähköä kiintokuutiosta mäntyä syntyy siis 891 kWh.

Viimeaikaisella pörssisähkön hinnalla 4 c/kWh sähköä kiintokuutista mäntyä syntyy 36 euron arvosta. Sähkön tuotantoa ei veroteta (vasta pörssisähkön ostaja maksaa kaikki verot).

Uusituvaa energiaa käyttävä voimalaitos saa sähköstään takuuhinnan, joka on kaksinkertainen nykyiseen markkinahintaan verrattuna, 8,35 c/kWh. Erotuksen maksavat veronmaksajat. Hyväksytty voimalaitos saakin siis kuutiosta mäntyä sähköä 74 eurolla. Hyväksyttävän voimalaitoksen on oltava myös kaukolämmön tuottaja, eli kaikki, mitä kaukolämmöstä saa rahaa on tuon päälle.

74 euroa on paljon enemmän kuin sahojen maksama 55 euroa vaikka siihen lisättäisiin kymmenen euroa kuljetuskustannuksia. Ja tämä oli paras mahdollinen sahaukseen soveltuva mäntytukkipuu.

Kaikki muut puulajit kannattaa polttaa sähköksi vielä selvemmin kuin mäntytukkipuu. Koivutukkipuun suhteen on aivan selvää, että se kannattaa ennemmin polttaa. Koivu on neljänneksen halvempaa kuin mänty ja sen polttoarvo on neljänneksen korkeampi. Samoin kaikki paperintuotantoon päätyvä kuitupuu tuottaa paljon paremmin poltettuna. Kuitupuusta maksetaan vain neljännes siitä mitä tukkipuusta.

Tämän yksinkertaisen laskelman lisäksi on paljon muita syitä, miksi puun polttaminen on edullisempaa kuin sahaus tai ainakaan paperin tuottaminen:

  • Useimmat voimalaitokset tuottavat nykyään sähkön lisäksi myös kaukolämpöä ja prosessihöyryä, jolloin niiden hyötysuhde nousee kaksinkertaiseksi puhtaaseen sähköntuotantoon verrattuna.
  • Sähkön hinta oli kaksi vuotta sitten paljon korkeamalla kuin nyt ja voi myös nousta uudelleen.
  • Kotitarvekäyttöön lämmittäminen puilla esim. maatilalla on todella edullista verrattuna puun myyntiin.

Näitä käsiteltiin aikaisemmassa artikkelissa, josta myös oheinen kuva.[4]

Sahan omistajien kannattaa rukoilla ennemmin halpaa sähköä ja öljyä kuin itkeä puun kalleutta.

(*) Talouselämän artikkelissa puhutaan ilmeisesti kantohinnoista eli pystykaupoista. Mäntytukkipuun hankintakaupan (tukki toimitetaan tien viereen) ja pystykaupan (saha kaataa ja noutaa tukin) ero ei ole tilastoissa kuin euron verran kuutiolta.[5] Tällä tarkkuudella on siis sama, kummasta puhutaan.
(**) Polttoarvo on männylle, jonka kosteusprosentti on 20. Vaikka puu poltettisiin kosteampanakin, ero ei olisi kuin muutaman prosentin: 100 kg vettä höyrystyy noin 30 kilowattitunnilla.

[1] Talouselämä: Suomen mäntytukista tuli maailman kalleinta – ”Tilanne on kestämätön”
[2] VTT: Suomessa käytettävien polttoaineiden ominaisuuksia (Eija Alakangas, 2000)
[3] Wikipedia: lauhdevoimalaitos
[4] Sähkölamppu: Tee sähköä, älä paperia
[5] Metsälehti: puun hinnat
[6] Metla: tilastot 2004

Epäterve tuonti Venäjältä

Lehdistössä kiinnitettiin huomiota, kun tuonti Venäjältä oli 6.3. kello 8 – 10 nollilla. Tällaista ei ollut tapahtunut vuosiin.

Venäjällä on käytössä kapasiteettimaksu 2,5 c/kWh aamun ja illan kysyntäpiikien aikana. Varsinaisen sähkön hinnaksi ei tällöin paljoa jää nykyisten halpojen pörssihintojen aikana. Sähkön tuonti on tullitonta ja verotonta.

Mutta tämä ei ole ainoa omitunen asia sähkön tuonnissa Venäjältä. Seuraavassa kuvassa (*) on jokainen tämän vuoden tunti ja sen aikainen sähkön hinta Suomessa ja tuonti Venäjältä megawatteina.

Normaalisti toimivassa markkinassa sähköä tuodaan sitä enemmän mitä kalliimpaa sähkö on. Tällöin tuonti perustuu tarpeeseen. Kaikkien tuntien kuvassa pitäisi järjestyä suoralle, joka alkaa vasemmasta alanurkasta ja jatkuu oikeaan ylänurkkaan.

Suomen tuonti Venäjältä on kuitenkin täsmälleen päinvastoin. Sähköä tuodaan sitä enemmän mitä halvempaa sähkö on Suomessa. Punainen viiva kuvassa on se, kuinka tuntihinnat keskimäärin käyttäytyvät. Suhde on tilastollisesti erittäin merkittävä (p<0.001).

Tilanne 8.3.2013
Punaiset tunnit ovat 0.00 – 6.00 Suomen aikaa
Kaavio ja laskelmat tehty ohjelmalla R.

Toisaalta tämä on luonnollista. Venäjältä tuodaan ylijäämäenergiaa silloin, kun heillä on sitä. Parhaiten sitä on öisin. Erityisen hyviä ovat ne kaksi tuntia, jolloin Venäjällä kello on 21-23, mutta Suomessa vielä ruuhkatunnit 19-21.

Toisaalta tällä tuhotaan suomalaisilta perusvoimaloilta yön tuntien viimeinenkin kannattavuus. Venäjältä tuodaan joka yö sähköä tyypillisesti 1000 megawatin teholla, joka olisi voitu tuottaa aivan helposti Suomessa suomalaisella työvoimalla, maksaen suomalaiset verot ja mahdollisesti jopa suomalaisella bioraaka-aineella.

Tuonti Venäjältä painaa hintoja alas perusvoimantuotannon kannalta pahaan aikaan, mutta tuosta sähköstä ei olisi muutenkaan maksettu yli neljää senttiä kilowattitunnilta (kuvan punaiset tunnit). Eipä noista siis olisi kovin paljon ollut suomalaisten voimaloiden katteen kohottajiksi.

Mutta on aivan selvää, että sähköä ei tuoda Venäjältä sen takia, että sitä tarvittaisiin. Tuonti vaikuttaa pikemminkin hyvin epäterveeltä.

(*) Kuvassa on jätetty pois yksi tunti, jolloin sähkön hinta oli Suomessa 20 c/kWh (viime maanantai). Tuonti Venäjältä on oikeasti useimmiten samoissa lukemissa, joten kasautumat on saatu havainnollisemmiksi levittämällä tuontilukemaa satunnaisesti enintään 100 MW alas tai ylöspäin. Regressiosuoran laskennassa tuota satunnaisuutta ei ole mukana. Luottamusvälin (95%) mukaan sähkön tuonti putoaa 94 – 155 MW, kun sähkön hinta nousee yhden sentin kilowattitunnilta.

http://www.tekniikkatalous.fi/energia/suomi+ei+tarvinnut+sahkoa+venajalta+ensimmaista+kertaa/a884767
http://www.taloussanomat.fi/porssi/2013/03/06/sahkontuonti-venajalta-katkesi-tanaan-ensimmaista-kertaa-ei-kannattanut/20133524/170

PS. Kuten tilastoissa yleensäkin, luvuista ei voi sanoa, mikä on syy ja mikä on seuraus. Edellä on oletettu, että tuonti Venäjältä on seuraus sähkön puutteesta Suomessa eli korkeista sähkön hinnoista. Täsmälleen saman kuvaajan voi luke myös niin, että Venäjän tuonnin lisääntyminen laskee hintoja Suomessa. Näin ei toivottavasti ole, koska tuonnista tekevät aloitteen suomalaiset – vai tekevätkö? Aineiston selittää oikein hyvin myös se, että Venäjältä pusketaan sähköä silloin kuin heille sopii aivan riippumatta Suomen markkinatilanteesta.

Levälamppu

Ranskalainen tutkija on kehittänyt hohtavan levälampun, joka saa energiansa auringosta ja sitoo samalla huomattavasti hiilidioksidia (”tonnin vuodessa”).

Monet kommentoijat pitävät ajatusta huonona. Minun mielestäni on kyllä huonompiakin koristeita ja katseenvangitsijoita esim. katuvaloina.

Sääli tosin, että levä ei säily hengissä Suomen olosuhteissa. Levä ei selviä jäätyneessä vedessä.

Stanfordin tutkijat USA:ssa ovat jatkaneet ajatusta ja yrittävät saada tällaisesta levälampusta sähköä.[1] Tämä ajatus on kuitenkin vielä kaukaista tutkimusta.

Tässä YouTube-video levälampusta:

Kommentteja esim.

http://www.treehugger.com/urban-design/microalgae-lamp-absorbs-150-200-times-more-co2-tree-video.html
http://www.adafruit.com/blog/2013/02/25/this-micro-algae-lamp-absorbs-150-200-times-more-co2-than-a-tree/
http://www.democraticunderground.com/10022406555

Ja lopuksi vielä tieto, mistä ostaa tällaista levää Internetistä ja kotikasvatusohjeet:
http://www.wikihow.com/Grow-Bioluminescent-Algae-at-Home

Ainakin tämä yritys lupaa toimittaa hohtavaa levää myös kansainvälisille asiakkaille (ei varmaankaan samaa kuin tuossa videossa):
http://empco.org/edu/index.php/bioluminescent-algae.html

[1] http://www.whydontyoutrythis.com/2013/02/Stanford-researchers-find-electrical-current-stemming-from-plants.html

Sähköauton pikalataus ei kovin realistista

Netissä puhutaan paljon siitä, kuinka nopeaa ja helppoa sähköauton pikalataus pian on. Valitettavasti tässä tulee aika nopeasti fysiikka vastaan.

Otetaan esimerkiksi Chevrolet Voltin 16,5 kWh:n akku. Tällä akulla Volt kulkee hyvällä säällä 61 kilometriä.

Chevrolet Volt
Chevrolet Volt

Ison saunan kiukaan teholla (8,25 kW) akkua siis lataa kaksi tuntia. Tämä onnistuu kolmivaihesähköllä, jossa jokaisessa vaiheessa on 16 ampeerin sulake.

Mikäli latauksen haluaa nopeammaksi, sähköä tarvitaan paljon enemmän. Tavallisen omakotitalon pääsulake on 3x25A eli tunnissa tuota Voltia ei aivan tavallisessa omakotitalossa voi ladata.

Tavallisen omakotitalon maksimiliittymä on 3x80A (3x63A ellei halua uusia kotiin tulevaa johtoa paksummaksi), mutta tuollainen liittymä maksaa esimerkiksi Helsingin Energialla 3968 € normaalin 1879 € sijaan. Jokainen vaihe on tuolloin puolisen senttiä paksu kuparijohto, mikä ei ole aivan halpaa. Tällä liittymällä Volt latautuu puolessa tunnissa.

Sähköauton Pikalataus Kolmessa minuutissa?

Jos haluamme ladata Voltin samassa ajassa kuin bensiiniauton tankkaa, noin kolmessa minuutissa, tarvittava ampeerimäärä on

  • 16,5 kWh / 0,05 h = 330 kW
  • 330 kW / 230 V = 1,4 kA = 1400 A

Löysin Ebaystä myynnissä 435 ampeerin alumiinikaapelia, joka on reilun tuuman paksu. Kun noita laittaa neljä vierekkäin, niin silloin virta riittää Volt-sähköauton lataamiseen kolmessa minuutissa.

Tässä vaiheessa amerikkalaisia alkaa itkettää heidän 120 V kotijännitteensä. Kaikkien johtojen pitää olla USA:ssa kaksi kertaa paksumpia.

Seuraava temppu onkin sitten nostaa jännitettä lisää. Helsingin Energian hinnastosta löytyvät 10 kV, 20 kV ja 110 kV liittymätyypit. On tosin vaikea kuvitella kotitalouden haluavan sellaista sähköauton takia. Liittymisen hinta on 22320 € + paljon lisäkuluja.

20 kV liittymällä Volt-auton akku latautuisi täyteen kolmessa minuutissa aivan ohuella muutaman neliömillimetrin johdolla.

  • 330 kW / 20 kV = 16,5 A
  • 16,5 A ~ 3 mm²

Tuo vastaa paksuudeltaan paksuinta kaiutinkaapelia. 20 kV tosin aiheuttaa tappavuudeltaan aivan erilaisia vaatimuksia kuin stereot.

20 kV avojohdon turvaetäisyys on 2-3 m ja myös päällystetyn riippujohdon turvaetäisyys on 1,5 metriä. Noin korkea jännite aiheuttaa ympärilleen sähkökentän, joka on vaarallinen tuota lähempänä vaikka johtoon ei koskisikaan.

610 km ajomatka?

Olettakaamme, että akkutekniikka kehittyy valtavasti. Ollakseen vertailukelpoinen tavallisen bensiiniauton kanssa, Voltin kantaman pitäisi olla kymmenkertainen, 610 kilometriä. Akun pitäisi siis olla 165 kWh. Halpaahan tuo olisi, täysi tankkaus vain luokkaa 17 euroa nykyisellä kuluttajahinnalla. Mutta myös latauksen sähkövaatimukset kymmenkertaistuvat.

Tankkaus kotoisella 230 V sähköllä kolmessa minuutissa vaatisi 14000 ampeeria. Tuuman alumiinikaapeleita tarvitaan 33 kappaletta rinnakkain.

20 kV sähköllä kolmen minuutin tankkaus tarkoittaa 165A virtaa. Tuo ei ole kuin kolmisen milliä paksu kuparijohto (25-30 mm²). Paksuuden puolesta tämä on realistinen johto. Mutta 20 kV ei ole kovin mukava jännite.

Ja minkälainen sähkövoimala pystyisi vastaamaan tällaiseen sähköauton lataukseen? Latauksen teho on

  • 165 kWh / 0,05h = 3,3 MW

Pääkaupunkiseudulla olevat kaukolämpö/yhteistuotantovoimalat ovat sähköteholtaan 20 MW luokkaa (esim. Keravan voimalaitoksen sähköteho on 21 MW). Tuollainen voimalaitos lataa yhtä aikaa kuutta autoa.

Sähköautolla Lappiin?

Valitettavasti näköpiirissä ei ole mitään mahdollisuutta, jolla voisit ajella yhdellä latauksella 1000 km Lappiin. Käytännössä joudut lataamaan autosi 60 kilometrin välein ainakin kahden tunnin ajan. 1000 km ajomatkalla auton latauksia joutuu tekemään 16 kertaa eli niihin menee 32 tuntia. Bensiiniautolla tuohon matkaan menee noin 12 tuntia.

Varoitus: tässä artikkelissa mainitut johtojen paksuudet ovat vahvasti viitteellisiä. Älä yritä tätä kotona.

Kuva: Mario Roberto Durán Ortiz CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19840831