Tyyppikuormituskäyrät jälleen kerran…

En ole pitkään aikaan rasittanut lukijoita tyyppikuormituskäyrillä. Niiden piti olla mennyttä aikaa, kun jo ensi vuoden vaihteessa kaiken kulutuksen pitäisi olla tuntilaskutettua…

Paitsi en enää hetkeäkään usko, että näin olisi. Sähköyhtiöillä ei tunnu olevan mitään käsitystä, mitä tämä tarkoittaa ja minkälainen ihmeellinen tietojärjestelmä pitäisi olla olemassa vuoden lopussa, jotta ihmisten kulutustiedot siirtyvät turvallisesti mittaavalta paikallisyhtiöltä sähköä myyvälle yhtiölle.

Siispä palaamme ihmettelemään tyyppikuormituskäyriä, joilla yhtiöt korjaavat laskutuksen tunnittaiseksi tarkempien tietojen puutteessa. Kaikki näin eivät tee, mutta useimmat kylläkin.

Energiamarkkinavirasto on suuressa viisaudessaan päättänyt, kuinka paljon sähköä kukakin käyttää minäkin tuntina. Kuluttajat jaetaan ei-sähkölämmittäjiin, sähkölämmittäjiin ja mökkiläisiin. Näistä kiinnostavin on sähkölämmittäjä, joka yksinkertaisesti määritellään kotitaloudeksi, joka kuluttaa yli 10000 kWh vuodessa.

Tässä kuitenkin harjoituksen vuoksi tiistain sähkön hintaprofiili ei-sähkölämmittäjälle. Musta on pörssihinta ja punainen hinta, jonka useimmat pörssisähkön kuluttajat ”maksavat” (kulutus alle 10000 kWh vuodessa).

Kun tunnittainen kulutus on siis tuntematon, käytetään korjauskerrointa kertomaan, kuinka suuri osa päivän sähkönkulutuksesta tehdään tuona tuntina ja kuinka paljon sähkö siis reilusti maksaa.

Tyyppikuormituskäyrä toukokuun arkipäivälle on oheisen kuvan mukainen. Kuvaa hieman sotkee se, että Nordpoolspotin sähkön hinta saadaan kerralla Ruotsin aikaa olevalle vuorokaudelle, Suomen aikaa 01.00 – 01.00. Tyyppikuormituskäyrät saadaan taulukosta helposti vain Suomen aikaa olevalle vuorokaudelle.

Nyt pitää kuitenkin ymmärtää, että tätä korjausta käytetään vain silloin, jos kukaan ei tiedä tunnittaista kulutustasi. Et siis oikeasti maksa tyyppikuormituskorjatun kulutuksen mukaisesta kalliista tunnista yhtään enempää kuin halvasta tunnista. Kaikki menee samaan keskiarvoon. Mutta tuo keskiarvo lasketaan tyyppikuormituskäyrästä eikä sähkön tunnittaisen hinnan aritmeettisesta keskiarvosta.

Esimerkiksi tiistaina siis useimmat pörssisähkön käyttäjät maksavat sähköstään painotetun keskiarvon mukaisesti 4,24 c/kWh eikä aritmeettisen keskiarvon mukaisesti 4,08 c/kWh. Sillä ei kuitenkaan ole mitään väliä, kuinka kulutus oikeasti jakautuu.

Jos tiedetään, kuinka kulutus oikeasti jakaantuu, käytetään tuota kulutusta laskuttamaan jokainen tunti erikseen, eikä tyyppikuormitusta tarvita.

Lisätietoja tagilla tyyppikuormituskäyrä.

Lämpöerovoimaloita

T&T-lehti kertoo, että Kiinaan rakennetaan maailman suurin merten lämpötilaeroja käyttävä voimala.[1]

Olen monta kertaa miettinyt, miksi lämpötilaeroista ei tehdä sähköä. Näköjään se onnistuu ainakin Kiinassa.

Suomessa se voisi toimia näin: pihalle kaivetaan muutaman kuution monttu, annetaan sen täyttyä talvella lumella, kastellaan vähän, että saadaan kuoppa täyteen jäätä ja keväällä peitellään styroksilla. Siinä on kylmävarasto muutamaksi kuukaudeksi.

Tällaisina alkukesän päivinä ulkolämpö on parikymmentä astetta. Meillä on siis luotettava kahdenkymmenen asteen lämpötilaero kunnes jää sulaa.

Nyt sitten täytetään putki sopivalla aineella, joka on kaasumaista ulkolämmössä ja nestemäistä kuopan lämmössä. Kun neste tulee ulos kuopasta, se laajenee ja pyörittää paineella generaattoria. Ja työntää kaasun takaisin kuoppaan nesteytymään.

Tuollaisen kuopan pitäisi riittää koko kesäksi pyörittämään vaikka edes kastelupumppua.

Aarteenkaivua? Lämpötilaeroa on riittävästi.
Kuva: Flickr/leijahiito.fi, CC-BY-SA

Ehkä pihalla oleva kuoppa ei ole tarpeeksi iso varasto, mutta useimmilla suomalaisilla kesämökeillä on vielä parempi: järvi. Talvella, kun energiaa kaikkein eniten tarvitaan, järven vedessä on tasainen noin neliasteinen vesi ja ilma voi olla vaikka -20 astetta. Kyllä tuon 20 asteen lämpötilaeron luulisi pyörittävän generaattoria aivan mukavasti.

Jos oletamme, että meillä on kuopassa kuutio jäätä, sen sulamisessa vapautuu energiaa:

    334 kJ/kg * 900 kg = 300600 kJ = 84 kWh

Kuluttajahinnoilla n. 12 c/kWh tämä tekee noin kymmenen euroa.

25 metriä kertaa 10 metriä kertaa kaksi metriä uima-altaan tilavuus on 500 kuutiota. Kuluttajahinnoilla tuon jäämäärän sulaminen vapauttaa energiaa viidellä tuhannella eurolla.

Järvessä uima-altaita on… riittävästi.

Jos siitä saadaan talteen edes murto-osa, kyseessä on kuitenkin kohtuullinen määrä energiaa.

[1] http://www.tekniikkatalous.fi/energia/article900246.ece

Aurinkopaneelit alkavat säästää energiaa vuonna 2020

Yhdysvaltalaisen Stanfordin yliopiston tutkijat ovat laskeneet, että vuonna 2012 uusien aurinkopaneelien elinaikanaan tuottama sähköenergia ylitti niiden valmistamiseen kuluneen energian (50% todennäköisyydellä).

Jos vuonna 2020 tuotetaan nykyisten optimististen aikomusten mukaisesti 10% maailman sähköntarpeesta (ei energian!), sen tuottamiseen nykytekniikalla kuluu enää 9% maailman vuotuisesta sähkönkulutuksesta. Aikaisemmin aurinkosähkön tuotanto on kuluttanut sähköä selvästi tuottoaan enemmän.

[2]

Tutkimuksessa ennakoidaan myös, että vuonna 2020 (hyvällä onnella jo 2015) aurinkoenergia on tuottanut niin paljon sähköä, että se palauttaa tähän asti aurinkoenergian kuluttaman energian. Siihen asti aurinkoenergiantuotanto on kuluttanut selvästi enemmän fossiilisia polttoaineita kuin mitä se on tuottanut puhdasta aurinkoenergiaa. Ehkä jo siis vuonna 2016 nautimme puhtaasta aurinkoenergiasta – mutta voi siihen mennä vielä vuoteen 2021:kin. Pohjoisella leveysasteilla positiiviseen tuottoon on paljon vaikeampi päästä kuin etelässä.

Aurinkokennot tuotetaan sulattamalla piitä 1600 asteen lämpötilassa. Jo tämä kuluttaa suuren osan kennon elinaikanaan tuottamasta aurinkoenergiasta. Vuosina 2000 – 2012 aurinkokennon tuottaminen keskimäärin kulutti 75% enemmän energiaa kuin mitä kenno elinaikanaan tuotti aurinkoenergiaa.

Nykytilanne kertoo myös sen, miksi aurinkopaneeleita tuotetaan lähinnä Kiinassa. Kiinan hiilidioksidipäästöistä ei välitä kukaan, ja länsimaiden saasteeton energiantuotanto on lisännyt päästöjä Kiinassa enemmän, kuin länsimaissa on säästetty. Länsimaissa tämä näyttää hyvältä ja kiinalaiset eivät välitä.

Alkuperäistä tieteellistä artikkelia voi lukea 48 tuntia nimelliseen 35 dollarin hintaan. Jätän siis yksityiskohdat lukijoiden aktiivisuuden varaan.

[1] Stanford Report: Global solar photovoltaic industry is likely now a net energy producer, Stanford researchers find
[2] Environmental Science & Technology: Energy Balance of the Global Photovoltaic (PV) Industry – Is the PV Industry a Net Electricity Producer?

Suositeltava artikkeli Talouselämässä: Hyvän sään sähköön ei voi luottaa

Talouselämässä on tänään ilmestynyt Martti Backmanin kirjoitus ”Hyvän sään sähköön ei voi luottaa” osastossa ”Minä väitän”.

Artikkelissa esitellään tuuli- ja aurinkosähkön faktoja.

Esimerkiksi tilastojen mukaan käydä aivan hyvin niin, ettei missään Euroopassa tuule. Toisaalta aurinkopanelit ovat toistaiseksi olleet kallis pettymys. Sähkön varastointi on science fictionia.

Kommetit ilmaston lämpenemisestä ovat samansuuntaisia, kun viimeaikaset omatkin analyysini:

”Kaikesta ihmiskunnan ilmakehään työntämästä hiilidioksidista on noin kolmannes päästetty viimeisten 16 vuoden aikana. Se on valtava pulssi. Ja kuinka paljon maapallo onkaan lämmennyt tuona aikana?

Ei yhtään. Maapallon mitattu lämpötilakäyrä on tältä ajalta tasainen. Siitä huolimatta, että YK:n ilmastopaneelin IPCC:n ennusteiden mukaan lämpötilan olisi pitänyt nousta 0,3 astetta.”

http://www.talouselama.fi/minavaitan/hyvan+saan+sahkoon+ei+voi+luottaa/a2177037

Lämpeneekö ilmasto?

Väitän, että meidän olisi hyvin vaikea tietää, vaikka ilmasto lämpenisi. Maapalloja on vain yksi, se on hyvin monimutkainen järjestelmä, eikä mikään menneisyyden muutos ole tae tulevasta.

Tämän hetkinen virallinen lämpenemistilasto on HadCRUT4.(***)
Yleensä aineiston sanotaan osoittavan ilmaston lämpenemisen. Siitä huolimatta tämän analyysin perusteella aineisto ei osoita ilmaston lämpenevän.
HadCRUT ei siis ole raaka-aineistoa lämpömittareista, vaan vahvasti prosessoitua tietoa. En esimerkiksi tiedä, miten urbanisaatio on otettu huomioon. Tämähän tarkoittaa sitä, että mittauspisteet olivat 50 vuotta sitten sopivasti kymmenien kilometrien päässä kaupunkien keskustoista. Nyt ne ovat samoissa paikoissa, mutta ne voivat olla keskellä esikaupunkia. Kaupungin lämpötila on aina useita asteita maaseutua korkeampi, mutta tämä ei ole merkki globaalista ilmastonmuutoksesta.
Yksi ongelma tehdyissä analyyseissa on se, että tarkkailtu aikaväli valitaan aina mielivaltaisesti. Tutkija voi valita yhden satunnaisen aikavälin, laskea tuloksen – ja valita toisen aikavälin, jos tulos ei miellytä.
Sunnuntai-iltapäivän projektina korjasin tämän. Seuraavassa kuvassa on kaikki peräkkäiset aikavälit HadCRUT4-aineistosta (vuodet 1850-2012) ja niiden osoittama lämpeneminen tai kylmeneminen. Tietokone laskee näitä muutaman minuutin, joten on lähinnä laiskuutta, jos niitä kaikkia ei lasketa.
Kuvassa pystysuunta kuvaa aikavälien pituutta. Esimerkiksi 50 vuoden aikavälin kohdalla on kaikki aikavälit 1850-1899, 1851-1900,… Näistä jokaisen aikavälin lineaarinen riippuvuus(*) on laskettu ja tuo viiva on piirretty vaakasuoraan välille 50-50,9999 vuotta (satunnaiseen kohtaan).(**)
Punainen väri kuvaa aikavälejä, joissa lämpötila on nouseva, ja nousu on tilastollisesti merkittävää. Oranssi on nouseva trendi, joka ei ole tilastollisesti merkittävä. Tumman vihreä on tilastollisesti merkittävä lasku ja vaalean vihreä on lasku, joka ei ole tilastollisesti merkittävä.
Kuvassa on paljon punaista, joten asia on sillä selvä? Ei valitettavasti ole.
Kuvassa voidaan nähdä kaksi aikakautta, jolloin lämpötila laski, 1860-1910 ja 1940-1970. Lisäksi on huomattava oikea alanurkka: viimeisen kymmenen vuoden aikana ei ole ollut tilastollisesti merkittävää lämpenemistä.
Joudumme siis kuvittelemaan mahdollisuuden, jossa on juuri alkamassa uusi 50 vuoden lämpötilan laskukausi 1860-1910 -tyyliin. Jos sellainen tulisi, se näkyisi kuvassa takautuvasti niin, että koko oikea laita olisi vihreä. Samoin kaikki yli 50 vuoden punaiset lämpötilan nousut johtuisivat siitä, että nyt kuvassa verrataan 1800-luvun minimiä 1990-luvun maksimiin. Jos sellainen minimi tulisi, kaikki pitkät aikavälit muutuisivatkin vihreiksi.
Jos oletamme, että kylmät kaudet seuraavat noin 60 vuoden jaksoissa, vain sitä selvästi lyhyemmät muutokset kannattaa ottaa huomioon, ettemme hyppää aallonharjalta aallonharjalle. Tuntuu järkevältä rajoittaa tarkastelu 7-30 vuoden aikoihin – ja kannattaa muistaa, että tuleva mahdollinen aallonpohja voi näkyä oikeassa laidassa (siis 30 vuoden kohdalle oikeaan laitaan voi vielä tulla ääritapauksissa vihreää 29 vuotta taaksepäin eli vuoteen 1983).
Mielenkiintoinen alue on siis:
Minusta tuossa näkyy noin 60 vuoden sykleissä vaihtuvia lämpimiä ja kylmiä jaksoja. Seuraava kylmä jakso on juuri alkamassa, ja alle 10 vuoden nousutrendi on jo tasaantunut.
Kuvassa tilastollisesti merkittävien nousujen määrä on paljon suurempi kuin tilastollisesti merkittävien laskujen. Tämä kuitenkin selittyy melko pitkälle sillä, jos kuvassa on kolme nousukautta mutta vain kaksi laskukautta. Olisin tyytyväinen, jos 95% aikaväleistä olisi tilastollisesti merkittäviä nousuja. Nyt niitä on 34%. Kun ”nollahypoteesi” on se, että ilmasto käyttäytyy satunnaisesti, tämä ei vielä riitä todistamaan, ettei näin olisi.
Asian selventämiseksi, tältä tilanne olisi näyttänyt 1920-1945 ennen viilenemisen alkamista:
Mutta heti perään, osittain lomittainkin, 1940-1965 tilanne näytti tältä:
Kylmän sodan aika oli myös ilmastolle kylmä.
Ilmastonmuutosagenda kirjoitettiin silloin, kun tilanne näytti tältä:
Mutta viimeiset kymmenen vuotta tilanne on näyttänyt tältä:
Ja vaikka ilmasto lämpenisikin, on aivan eri todistus, että se on ihmisen aiheuttama. Tai, että joku ihmisen toimenpide vähentää ilmaston lämpenemistä.
(*) Lineaarisessa regressiossa piirretään pisteiden keskelle suora viiva siten, että pisteiden etäisyys viivasta (itse asiassa sen toinen potenssi) on yhteensä mahdollisimman pieni. Tälle lasketaan tilastollinen merkittävyys, p-arvo, siten, että se kertoo, kuinka todennäköisesti tällainen jakauma olisi tullut satunnaisella datalla. Jos todennäköisyys on kerran kahdestakymmenestä (p<0.05), tulosta pidetään tilastollisesti merkittävänä.
(**) Joskus kuvassa menee viivoja päällekäin, jolloin päälimmäinen on se, joka on tilastollisesti todennäköisempi (p-arvo pienin).

(***) HadCRUT-aineiston on julkaissut Englannissa Met Office Hadley Centre. Suhtaudun aineistoon varauksella. Sitä on korjailtu, ja nyt ollaan neljännessä versiossa. Jokaisessa versiossa kummallisesti ilmaston lämpeneminen tuntuu lisääntyvän. Ja eiköhän tutkimuskeskuksen rahoituskin ole juuri tästä kiinni.

PS. Pyydän anteeksi puna-vihervärisokeilta, unohdin taas olla käyttämättä punaista ja vihreaää toistensa vastakohtina.
PPS. Jo haluatte etsiä virhettä analyysistä, analyysin tehnyt R-ohjelma löytyy tästä. Kyseessä siis on yhden iltapäivän projekti, joten virheitä voi löytyä. Parannusehdotuksia voi kommentoida tai lähettää esa@sahkolamppu.com.