Avainsana: uusiutuva energia

Kotitislaamo auton voimanlähteenä – toistaiseksi huono ajatus

Juolahtipa mieleeni, että kotitislaamoa voitaisiin käyttää tasaamaan energian kulutusta samalla tavalla kuin sähköautojen väitetään tasaavan kulutusta smart grid -järjestelmissä. Halvan energian aikaan sähköä käytetään tislaamaan alkoholia FlexiFuel-auton tankkiin.

Tämä ei valitettavasti kannata kuin ehkä juuri ja juuri perunanviljelijän kotitarpeisiin, ja silloinkin sähkön merkitys on pieni. Vaikka tislaamisen raaka-aineena käytettäisiin omakustannushintaista perunaa, raaka-aineen kustannukset ovat lähes kymmenkertaiset tislaamisen vaatimaan energiaan nähden, ja lopputuloksen hinta on parhaimmillaan sama nykyisen polttoaineen hinnan kanssa. Puhumattakaan kaupasta ostetuista halvoista perunoista, joista tuotettu alkoholi vastaa seitsemän euron bensiinin litrahintaa.

Litran alkoholia tislaaminen vaatii yhden kilowattitunnin

Verkosta löytyy valmis laskelma, että 14 prosenttisesta alkoholi-vesiseoksesta 60% hyötysuhteella litran alkoholia tislaaminen vaatii energiaa yhden kilowattitunnin.[1] Yösähkön kilowattitunti maksaa kuluttajalle ehkä keskimäärin noin kymmenen senttiä.

Kilowattitunnin lämmittimellä aikaa kuluu siis tunti litraa kohden. Kahdeksan tunnin yön aikana ehtii tehdä bensapihin auton vajaan sadan kilometrin ajoa varten tarvittavan määrän alkoholia (8 litraa alkoholia vastaa 4,5 litraa bensiiniä).

Peruna

Kymmenestä kilosta perunaa saa 1,3 litraa alkoholia.

Raaka-aineena voidaan siis käyttää kaikkia kotitalouden orgaanisia jätteitä. Ulkopuolisena biomassan lähteenä tarkastellaan tässä perunaa. Perunan omakustannushinta on 11 senttiä kilolta.[2] Kaupasta huonolaatuista perunaa saa noin nelinkertaiseen hintaan. Oletetaan näissä laskelmissa hinnaksi 50 senttiä kilolta. Kotitarveviljelijä voi helposti tuottaa muutaman tonnin perunaa pieneĺläkin alueella.

Tuoreesta perunasta on tärkkelystä noin 18 prosenttia. Kilosta tärkkelystä saadaan teoriassa 0,568 kg eli 0,715 l alkoholia.[2] Tällöin kymmenessä kilossa perunaa on 1,8 kiloa tärkkelystä, josta saadaan ideaaliolosuhteissa 1,3 litraa alkoholia.Alkoholin litrahinnaksi kaupan perunoilla tulee neljä euroa litralta.

Litraan alkoholia tarvitaan siis 7,7 kiloa perunoita.

Omakustannushintaan nämä maksavat 85 senttiä. Kaupan hintaan 3,9 euroa. Kun tähän lisätään tislauksen energiakuluksi kymmenen senttiä litralta, hinnaksi saadaan tasan neljä euroa litralta. Päälle tulevat laitteistot, hiivat ja vaiva.Kaupan perunoiden tislaaminen kannattaa, jos bensiinin hinta nousee seitsemään euroon litraltaAjoneuvokäytössä alkoholissa on noin 5,9 kWh/litra eli noin 2/3 osaa bensiinin energiasta 9 kWh/litra.[7]

Alkoholin litrahinta neljä euroa litralta vastaa bensiinin hintaa 6,10 euroa litralta (kerroin 1,53).Omakustannushintaan esim. perunaa viljelevällä maatilalla perunan tislaus polttoaineeksi kannattaa teoriassa jo nyt, aina kun bensiini maksaa yli 1,45 euroa litralta.

Vielä muistisäännöksi:

  • Tonni perunaa vastaa puoltatoista tankillista bensiiniä (73 litraa).

Perunajauho

Vähemmän vannoutunut lähiruoan kannattaja voisi käyttää raaka-aineena myös teollista perunajauhoa. Perunajauhon kilohinta kaupassa on noin 2 euroa, mikä vastaa perunan kilohintaa 0,36 €/kg.

Rehuperunajauho ”ripulin ennaltaehkäisyyn ja hoitoon” maksaa selvästi alle euron kilo (0,78 €/kg, mikä vastaa perunan kilohintaa 0,14 €/kg).[4] Perunajauho on 98 prosenttisesti tärkkelystä, ja kilo perunajauhoa vastaa 5,6 kiloa perunaa (18% tärkkelyspitoisuus).

Kilosta perunajauhoja saadaan 0,7 l alkoholia. Alkoholilitran hinnaksi tulee rehuperunajauhosta tehtynä 1,21 euroa (sisältäen tislauksen sähkön). Bensiinin hintana tuo vastaa hintaa 1,86 euroa litralta. Se ei ole yhtä halpaa kuin omakustannushintaiset perunat, mutta paljon halvempaa ja siistimpää kuin ostoperunoiden käyttäminen.

Auton tankki saadaan täyteen käyttämällä ja tislaamalla 4 – 5  25-kiloista rehuperunajauhosäkkiä ideaalisissa olosuhteissa.

100 kiloa perunajauhoa tuottaa 70 litraa alkoholia, mutta se vastaa vain 42 litraa bensiiniä. Tämä tankillinen maksaa 78 euroa. Plus vaiva, laitteet ja hiivat. Tislauksen sähkön osuus on hinnasta 8%.

tärk. % hinta tärkk. hinta alk. hinta + 1 kWh tislaus bens. hinta
% eur/kg eur/kg eur/l eur/l eur/l
oma peruna 18% 0,11 0,61 0,85 0,95 1,43
rehuperunaj. 98% 0,78 0,80 1,11 1,21 1,86
kaupan perunaj. 98% 2,00 2,04 2,85 2,95 4,52
kaupan peruna 18% 0,50 2,78 3,89 3,99 6,10
puolalainen 18% 0,06 0,33 0,47 0,57 0,87
alkoholin markkinahinta ($2,5 / gallon) 0,54 0,83

Taulukkoon on myös lisätty alkoholin maailmanmarkkinahinta.[5] Perunasta ei tehdä millään niin halvalla alkoholia, ei edes verkosta löytyneellä puolalaisella perunan tukkuhinnalla 60 euroa tonnilta.[6]

Voimme palata asiaan, jos bensiinin hinta nousee nykyisestä. Tosin edellisessa on ymmärrettävä, että alkoholille ei ole laskettu veroa, joka bensiinillä on. Näiden suhteellinen hinta on siis puhtaasti valtion veropoliittinen päätös.

Eduksi on laskettava prosessin lämpö. Mikäli systeemistä saataisiin täysin hajuton ja räjähtämätön, sitä voitaisiin pitää sisällä ihmisten asuinnoissa. Tällöin kaikki kulutettu energia menee talon lämmitykseen eikä sitä laskettaisi ollenkaan hukkalämmöksi.

Käyminen myös tuottaa lämpöä eli käymisastia on perunalämmitin.

Talon kuumavesivaraajaa voitaisiin käyttää jäähdyttimenä (alkoholi tiivistyy jo 78,5 asteessa, jolloin 55-asteinen kuuma vesi jäähdyttää sitä riittävästi). Tislaukseen ei silloin kulu ollenkaan energiaa Suomen 9,5 kuukauden mittaisella lämmityskaudella.

Ai niin, tämähän on laitonta

Kotona tislaus luonnon säästämiseksi on ehdottomasti kiellettyä.[3]

Kuva: Flickr/Shandchem CC BY-ND

Tarkastettu hintavertailu: koivu kalliimpi kuin sähkö

Nestekaasun hinnan korjauksen (teräspullon 11kg täyttö vs. entinen pienen komposiittipullon täyttö) lisäksi tarkistin muutkin hinnat nykyhetkeen.

Kuivan koivuklapin irtokuution hinta oli noussut 65 eurosta 75 euroon (Klapitehdas Tommi Lönnrot Vihdissä), joten ostetulla koivuklapilla lämmittäminen muuttui reilusti sähköä kalliimmaksi. Omalla aktiivisuudella toki pääsee paljon halvemmalla.

Sähkön hintana on tämänhetkinen ennustehinta 3,65 c/kWh. Öljyn hinta on HOK-ABC -5% 1,113 euroa litralta. Pelletin hinta on säilynyt vakaana 25 c/kg jo useamman vuoden.

Earth Hour -spesiaali

Kuva: Flickr Caveman Chuck Coker (CC BY)

Lauantain Earth Hour -tempauksen vuoksi tutkitaanpa jälleen kerran, mitä hyötyä on lamppujen sammuttamisesta Suomessa maaliskuussa. Earth hour on siis lauantaina 31.3.2012 kello 20.30–21.30.

Suomessa lämmityksen lasketaan alkavan, kun ulkolämpötila laskee alle seitsemääntoista asteeseen. Silloin normaalissa talossa sisälämpötila laskee alle 21 asteen ilman lämmitystä.[1] Weather Underground -palvelun mukaan marraskuun viimeisen päivän lämpöennätys Helsingissä on ollut +10 astetta (vuonna 2008). Eli toisin sanoen, Helsingissä ei ole ikinä ollut maaliskuun viimeistä päivää, jolloin lämmitystä ei olisi tarvittu. Eipä sellaista voi siis sanoa olleen koko Suomessakaan.(*)

Silloin, kun taloa lämmitetään, energiankäytön suhteen on aivan sama tuleeko lämmitys sähkölampuista tai esim. kaukolämmöstä.

Fysiikassa vallitsee energian häviämättömyyden laki. Taloon tulee sisään täsmälleen sama määrä energiaa kuin talosta tulee uloskin. Energiaa tulee taloon sisään:

  • lämmityksestä,
  • sähkölaitteissa käytetystä sähköstä,
  • ihmisten ja eläinten tuottamasta lämmöstä,
  • ikkunoista sisään paistavasta auringosta
  • (ja johtumalla, jos ulkona on lämpimämpi kuin sisällä).

Ulos taas menee energiaa:

  • seinien läpi siirtyvänä lämpönä,
  • ilmastoinnin ilman mukana olevana lämpönä,
  • lämpimän käyttöveden mennessä viemäriin,
  • (mitättömän vähän) valona, joka paistaa ikkunoista ulos.
Talossa käytetty sähkö muuntuu siis joksikin edellisistä. Sisään ja ulos menevän energian määrä on pitkällä tähtäimellä sama.

Mikäli talossa on edes kohtuulliset termostaatit, kaikki talon sisällä sähkölaitteiden kuluttama sähkö muuttuu lämmöksi, joka identtisesti vähentää lämmitysenergian tarvetta.

Voimme vähentää sähkönkäyttöä sammuttamalla lamput, mutta energiankulutus säilyy aivan samana.

Erotukseksi pelkkään lämmitykseen käytetystä energiasta, laitteiden käyttämä sähköenergia tekee yleensä jotain hyödyllistä ennen kuin muuttuu lämmöksi. Siksi sähkölaitteiden sähköenergia on useimmiten ympäristöystävällisempi tapa lämmittää taloja kuin pelkkään lämmitykseen käytetty energia.

Yksi argumentti, jota voi käyttää sähkölamppuja vastaan on se, että muut lämmitysmuodot ovat ympäristöystävällisempiä tai taloudellisempia kuin sähkölämmitys. Tämä ei tällä hetkellä pidä paikkaansa. Kaikkia energiamuotoja säädellään raskaalla verotuksella, joten meillä on oikeus olettaa, että halvin energia on se, jonka valtio on kokonaistaloudellisella harkinnallaan todennut meille parhaaksi. Siksi ympäristöystävällisyyden harkinnaksi riittää energiamuotojen hintojen keskinäinen vertailu.

Öljylämmitys on tällä hetkellä noin 30% kalliimpaa kuin sähkölämmitys (12,5 c/kWh vs. 9,6 c/kWh). Öljylämmitystalossa jokainen sähkölampun kuluttama euro säästää 1,30 euron öljylaskun. Ja sähkölämmitys on aivan varmasti ympäristöä säästävämpää kuin öljylämmitys.

Kaukolämpötalossa vertailu on hieman tiukempi. Energiateollisuuden tilastojen mukaan kaukolämmön keskihinta Suomessa oli vuoden alussa (1.1.2012) tyypilliselle pientalolle 8,6 c/kWh. Öljyn hinta on noussut tuon jälkeen noin 15%, joten todennäköisesti tuo on noussut. Eli teoriassa kaukolämpö on kymmenen prosenttia halvempi kuin suora sähkölämmitys (9,6 c/kWh). On kuitenkin useita paikkakuntia, joissa kaukolämpö on pientalolle suoraan kalliimpi kuin sähkölämmitys: Hausjärvi, Inkoo, Siuntio, Upinniemi, Veikkola, Nokia, Inari, Saariselkä, Karjaa, Suomu, Karkkila, Sipoo, Keuruu, Lempäälä, Hämeenkyrö, Ikaalinen, Lammi, Laukaa, Tervakoski, Tikkakoski, Toijala, Turenki, Uurainen, Lohja, Mäntsälä, Oulunsalo, Lumijoki, Kristiinankaupunki, Reposaari, Ylläs, Sastamala, Hartola, Kaarina, Naantali, Hammaslahti, Mynämäki, Reijola, Rääkkylä ja Sotkamo. Kaukolämmön liittymismaksut ovat kovat ja sen tarvitsema lämmönvaihdin on yllättävän kallis kapistus ja se on uusittava 15-20 vuoden välein. Lisäksi yösähkö on hinnaltaan noin senttiä päiväsähköä halvempaa, joten yösähkö on täsmälleen saman hintaista kuin keskimääräinen kaukolämpö.

Kaukolämpöargumenttikaan sähkövalojen sammuttamiselle ei ole kovin vahva. Kulut sähkölamppulämmitykselle ja kaukolämmölle ovat 10% tarkkuudella samat eikä aina kaukolämmön eduksi.

Lämpöpumpputalossa (ilma-ilma) sähkön suora hinta lämmityksessä on lämpöpumpun hyötysuhteen verran suoraa sähkölämmitystä halvempi. Hintaa kuitenkin tasaa laitteiston pienempi käyttöikä. Kokemusta näistä laitteista on vielä sen verran niukasti, etten tee sen tarkempia laskelmia. Vaikka lämpöpumppu säästäisikin puolet sähkön hinnasta verrattuna sähkölampun lämmitykseen, on muistettava, että sähkölamppu tekee tuolla puolikkaalla hyödyllistä työtä: mahdollistaa normaalin elämisen kaamoksessa ja yössä, mahdollistaa lukemisen, tuo tunnelmaa ja estää masennusta. Kuinka paljon olet tuosta valmis maksamaan?

Valittu Earth Hour lauantaina kello 20.30 – 21.30 ei ole kovin mielekäs. Lauantain sähkön hinta on tässä kuussa ollut yli 30% halvempi kuin arkihinta. Valittu aika on vuorokauden kulutukseen nähden melko keskihintainen: lauantain sähkökiukaat on jo sammutettu eikä lämmitys yötä varten ole vielä täysillä. Sähkölämmitteiselle kotitaloudelle maaliskuun lauantai-illan normikulutus on noin kaksinkertainen vuoden keskiarvotuntiin. Ei-sähkölämmitteiselle kotitaloudelle sähkökiukaat nostavat normikulutuksen 18.00 – 20.00 melkein kolminkertaiseksi ei-sähkölämmitteisen talon vuoden keskiarvotuntiin nähden, mutta kello 20 jälkeen tämä vaikutus on jo melkein poissa. Tänä vuonna oletettavasti tuon kellonajan sähkön pörssihinta tulee olemaan vain noin 2,5 c/kWh (kuluttajahinta 8,2 c/kWh) eli yli senttiä alempi kuin kuukauden keskimääräisen tunnin pörssihinta.

Ulkovalojen sammutus on energiataloudellisesti järkevää. Se on melkein ainoa tapaus, jossa sähkönsäästö on myös energiansäästöä. Tosin muistan lukeneeni tutkimuksista, joiden mukaan lisääntyneiden liikenneonnettomuuksien ja ryöstöjen takia ulkovalojen sammutuksen hyödyt ovat kansantaloudellisesti olemattomia. Kaksi vuotta sitten Earth Hour -tapahtuman vuoksi Uudessakaupungissa kuoli yksi moottoripyöräilijä.[4]

Valojen sammutusta voi pitää mukavana yhteisöllisen uskonnon harjoituksen ilmentymänä. Vähän samaan tapaan kuin itsenäisyyspäivän kynttilät ikkunanlaudalla. Hyvästä karnevaalista turha tiukkapipoisuus kannattaa unohtaa eikä muutama uhrikaan paljoa haittaa. Sääli vain, että tapahtuman varjolla levitetään myös fysiikan totuuksien vastaista propagandaa.[2]

[1] Astepäiväluku ja lämmitystarveluku (Etelä-Suomen prosessisysteemi Oy)
[2] Helsingin uutiset: Earth hour näkyy katukuvassa
[3] Energiateollisuus: Kaukolämmön hinnat tyyppitaloissa eri paikkakunnilla
[4] US: Valot sammuivat – mies kuoli

(*) Mistään ei selviä, kuinka pitkältä ajalta Weather underground -palvelun historiatiedot ovat ja ehkä Ahvenanmaalla on voinut olla lämpöisempää – en tarkastanut. Mutta keskitytään 99%:iin Suomesta.

PS. Osa artikkelista on ilmestynyt jo aiemmissa blogiartikkeleissa.

Saksan aurinkosähkö tuntuu Suomessa asti

Suomi on oikeastaan aika onnekas ollessaan eri aikavyöhykkeessä Ruotsin kanssa. Pahimmat sähkön kulutushuiput ovat tunnin eri aikaan ja yhteydet yleensä riittävät tasaamaan tämän sähkön hinnassa.

Saksan sähkön hinnan luulisi olevat melko erilainen kuin Suomen sähkön hinnan. Näin ei kuitenkaan ainakaan tänään sunnuntaina 25.3.2012 ole. Puolet vuorokaudesta sähkön hinta on käytännössä sama Suomessa ja Saksassa.

(Klikkaa suuremmaksi)
Ajat Keski-Euroopan aikaa
SE1 = Pohjois-Ruotsi, DK1 = Kööpenhamina, DE = Saksa
(Aikaa kello 2-3 ei ole tänä päivänä olemassa kesäaikaan siirtymisen vuoksi)

Saksan sähkön hinnassa on syntynyt viimeisen parin vuoden sisällä uusi ilmiö: aurinkoenergiaa kerätään niin paljon, että iltapäivisin sähkön hinta putoaa radikaalisti. Toisaalta sitten öisin hinnat ovat nousseet parin vuoden takaisesta lähinnä ilmeisesti siitä syytä, että perinteiset sähköntuottajat keräävät katteensa yön sähköstä, kun ne ennen keräsivät katetta tasaisesti koko vuorokauden.[1]

Nämä ilmiöt näkyvät selvästi oheisesta kaaviosta. Kello 13-17 Suomen aikaa Saksan sähkön hinta on jopa senttiä alempi kuin Suomessa ja muissa Pohjoismaissa. Illalla taas hinta on senttiä korkeampi – kuluttaja ei taida keskimäärin hyötyä tuosta aurinkoenergiasta. Tanska seuraa alkuillasta Saksan hintaa ylös, mutta palaa puoleenyöhän mennessä takaisin vesisähköntuottajien hintatasoon.

Tässä kuussa Suomessa on ollut niin erikoiset hinnat, ettei vastaavaa kaaviota kannata tehdä tämän kuun arkipäivistä. Sunnuntai on hyvä päivä tehdä tämä kaavio, koska rajallinen siirtokapasiteetti maista toiseen vaikuttaa mahdollisimman vähän ja näemme ilmiöitä, joita arkipäivänä peittyvät muun satunnaisuuden alle.

Yhteenvetona voisi todeta, että Suomi on saavuttanut Saksan hintatason ja ylittääkin sen. Tämä tekee omituiseksi keskustelun siitä, että Suomen kautta pitäisi toimittaa sähköä Venäjältä Saksaan. Sähköä harvoin siirretään kalliimmasta halvempaan suuntaan. Samoin Suomessa kannattaa herätä Saksan aurinkosähkön vaikutuksiin Suomen sähkön hintaan. Yölämmityksestä voi tulla suhteessa entistä kalliimpaa.

[1] The afternoon dip

Maanviljelijä lämmittää ruokaviljalla kolmanneksella öljyn hinnasta

Löysin amerikkalaisen artikkelin erityisistä viljanpolttokaminoista [1]. Sen mukaan kyseiset kaminat ovat laajassa käytössä amerikkalaisilla maatiloilla huonolaatuisen viljan polttamiseen kodin lämmitykseksi. Kyseinen kamina soveltuu myös puupelletin polttamiseen, mutta pellettikamina ei sovellu viljan polttamiseen viljan vesipitoisuuden vuoksi. Vilja, jonka kosteus on yli 14% ei pala ilman, että sen sekoittaa kuivempaan aineeseen. Kuivakaan vilja ei syty ennen kuin noin 600-asteisena.

Koska viljanpolttokamina-artikkelissa ovat yksiköt ovat vähintäänkin eksoottisia (mm. energiaa BTU per pauna). toistan tässä aiemmin laskemani [0] hintatiedot hieman tarkennettuna. Artikkelissa ilmoitettu viljan polttoarvo 9400 BTU/pound vastaa energiamäärää 6,1 kWh/kg, mikä on suomalaisten lähteiden mukaan meikäläiselle viljalle liian paljon. Lähde [3] antaa kaikille suomalaisille viljoille polttoarvoksi noin 4,5 kWh/kg. Myöskään artikkelin väite vähäisestä tuhkan määrästä (2%) ei saa tukea lähteestä [3], vaan sen mukaan tuhkan määrä on painosta noin 5%.

Viljan hinnaksi otan aikaisemminkin käyttämäni 0,16 €/kg. Se vastaa suurinpiirtein rehuohran hintaa, mutta lähteiden [2] ja [5] mukaan useimmat ruokaviljalaadutkin ovat alle 0,18 €/kg. Lisäksi Suomessa syntyy paljon viljaa, joka ei kelpaa edes rehuksi.

Pelletin ja viljan lämpöarvot ovat hyvin lähellä toisiaan (tässä käytettävissä olevalla tarkkuudella samat). Pellettien hinta on tällä hetkellä 500 kilon erissä noin 130 euroa eli 25 c/kg, joten jos viljaa saa 16 c/kg (+ ALV), vertailu väistämättä kallistuu viljan eduksi. Öljy puolestaan on kolme kertaa kalliimpaa.

Eri polttoaineilla kotona tuotetun lämmön hinnaksi kilowattitunnilta tulee:

  • Vilja: 4,0 c/kWh (4,5 kWh/kg, 0,16 €/kg, 90% hyötysuhde, itse käytettynä, ei sis. ALV)
  • Vilja 4,9 c/kWh (sis. ALV)
  • Pelletti 5,8 c/kWh (90% hyötysuhteella, 0,25 €/kg)
  • Koivu 9 c/kWh (ostetut valmiit klapit pienissä erissä, teollisuus maksaa kuitupuusta alle 3 c/kWh)
  • Sähkö 9,9 c/kWh (tammikuu 2012, vastaa verotonta tuottajahintaa 3,88 c/kWh)
  • Öljy 11,8 c/kWh (öljyn hinta 1,06 €/l)

Youtubesta löytyy video [4] maissinpolttokokeiluista, ja tästä voi ottaa mallia omiin viljanpolttokokeiluihin. Viljan poltto yksinään ei vaikuta olevan aivan helppoa.

Jos USA hyökkää Iraniin, öljyn hinta nousee sellaiselle tasolle, että viljantuottajamaiden kannattaa poltaa viljansa lämmöksi ja sähköksi ennemmin kuin ostaa öljyä. Seurauksena saattaa olla maailmanlaajuinen nälänhätä.

[0] Ohraa pannuun
[1] Grain-burning Stove
[2] Maaseudun Tulevaisuus: Rukiista, ohrasta ja kaurasta maksetaan liki viime talven huippuhintaa
[3] VTT tiedote T2045
[4] http://www.youtube.com/watch?v=OyHss7RDL58
[5] K-maatalous, viljan hintaseuranta