Miten käytämme energiaa niin, että kestävän kehityksen tavoitteet saavutetaan ja maapallo pelastuu? Tulevaisuudentutkija Risto Linturin kokoamassa tulevaisuusraportissa visiointi perustuu teknologian kehittymiseen ja hyödyntämiseen. Sähkö on tulevaisuuden energia, mutta paljon asioita sen ympärillä muuttuu.
Tulevaisuusvisiossa sähköntuotanto hajautuu ja muuttuu ympäristöystävälliseksi. Fossiilisen energian käytöstä päästään tuottamalla energia pienemmissä yksiköissä auringon ja tuulen avulla ja varastoimalla se talvea varten.
– Aurinkoenergia on ehdottomasti edullisin energiantuotantomuoto silloin, kun sitä on saatavana. Pian mikä tahansa pinta on mahdollista päällystää kalvolla ja valjastaa energiantuotantoon. Aurinkosähköjärjestelmään on järkevää mitoittaa ylikapasiteettia. Ylimääräinen energia käytetään synteettisen polttoaineen valmistamiseen, ja tästä tuotetaan talvella lämpöä ja sähköä. Synteettinen polttoaine voi olla esimerkiksi metaania, jota varastoidaan kaasusäiliössä, tai metanolia, joka säilyy vaikkapa tynnyrissä. Energian varastoina voivat toimia myös lämpökaivot, joissa ylimääräinen energia varastoidaan veteen. Kun vesi lämmitetään kesällä 80 asteeseen, se on vielä keväällä 40-asteista, mikäli maaperä on sopiva, selventää Linturi.
Entä akustot? Mikä on niiden tulevaisuus energiavarastoina?
– Nyt nähtävissä ei ole materiaalia, joka tekisi akuista pitkäaikaisia energiavarastoja tulevaisuudessa. Akut soveltuvat tasaamaan sähkönkäyttöä viikkotasolla. Niistä on hyötyä myös talvisin, kun tuotettua synteettistä polttoainetta käytetään lämmitykseen; siinäkin akkua tarvitaan tasaamaan käyttötarpeen vaihtelua. Akut toimivat parhaiten sähkövarastoina sähköautoissa, sillä niiden määrä kasvaa rajusti ja akkujen kapasiteetit kasvavat. Sähköautojen akuista voi tulevaisuudessa purkaa sähköä myös kotitalouden käyttöön.
Toimiiko hajautettu energiantuotanto ilman valtakunnallista sähköverkkoa?
– Järjestelmä, jolla tuotetaan omaa energiaa, voi toimia ilman verkkoa, mutta se ei toimi ilman säätöä ja valvontaa. Synteettisen polttonesteen valmistaminen on monimutkaista ja vaatii osaamista. Ratkaisuna voisi olla, että siitä tulee paikallisen sähköverkkoyhtiön keino varmistaa sähkönsaanti sellaisille kohteille, joille perinteisen sähköverkon rakentaminen on järjettömän kallista. Yhtiö toimittaisi laitteiston ja hoitaisi valvonnan. Akusto tasaisi sähkönsaannin. Toimitusvarmuus olisi näin vaaditulla tasolla. Toistaiseksi tämä ei ole mahdollista vaan vaatii lakimuutoksen.
Pelastetaanko tällä visiolla maailma?
– Teknologia mahdollistaa sen kyllä, kunhan toimitaan nopeasti. Asian keskeinen ydin on energiantuotanto. Jos energiantuotanto ei ole päästötöntä, mikään ei ole. Energian säästäminen ei nyt ole ratkaisu vaan jarru ratkaisun saavuttamisessa. Se hidastaa investointeja uusiutuvaan energiaan, huomauttaa Linturi.
VALTTERI VISION ELÄMÄÄ VUONNA 2037
- Valtteri asuu haja-asutusalueella omakotitalossa, jossa on aurinkopaneelikalvot seinissä ja katossa.
- Hän valmistaa kesällä ylimääräisellä aurinkosähköllä vedestä ja hiilidioksidista synteettistä polttoainetta, metanolia, talven varalle. Talvella hän tuottaa siitä lämpöä ja sähköä polttokennojen ja mikroturbiinien avulla.
- Kotona on sähköauto, joka ladataan aurinkosähköllä. Yhdellä latauksella voi ajaa 1 000 km. Sähköauto toimii kodin energia-varastona.
- Valtteri on ammatiltaan merkitysarkkitehti – hän suunnittelee merkityksiä ja symboliikkaa tuotteisiin ja palveluihin. Mikro-yrittäjänä työn tekemisen ajalla ja paikalla ei ole rajoituksia.
- Robottiauto tuo pihaan nettikaupasta ostetun paketin – pääasiassa tarvittavat tuotteet tehdään omien toiveiden mukaan lähialueilla 3D-tulostinten ja monipuolisten robottien avulla.
- Älykello mittaa ja analysoi elimistön toimintoja ja tilaa tarvittavat lääkkeet kotiin – terveydenhoito painottuu yksilöllisiin ja ennakoiviin toimiin.
- Robotit hoitavat siivouksen ja taloudenpidon. Ne valmistavat ruoan tuoreista aineksista joka päivä.
- Oman ravintotarpeen parhaiten täyttävät ravintokasvit kasvatetaan vesiviljelynä katolla tai led-valojen avulla kellarissa. Osa kasveista maistuu lihalle. Proteiini tuotetaan kuitenkin
pääasiassa sähkön avulla fermentoimalla eli hapattamalla.
Vapaa-ajallaan Valtteri harrastaa virtuaalimatkailua. Virtuaalisen läsnäolon avulla hän kokee vahvoja elämyksiä itse haluamallaan tavalla ja valitsemassaan roolissa – hän voi kokeilla vaikkapa, miltä tuntuu laskea tynnyrissä Niagaran putoukset.
Tutustu tulevaisuusraporttiin kokonaisuudessaan: Kohti parempaa tulevaisuutta! : teknologian mahdollisuudet ja uhat kestävän kehityksen edistämisessä https://www.eduskunta.fi/FI/valiokunnat/tulevaisuusvaliokunta/julkaisut/Sivut/default.aspx
Kohti halpaa aurinkoenergiaa ja hajautettuja energiavarastoja
Nykytila: Globaali energiantuotanto perustuu pääosin hiilen, luonnonkaasun ja öljyn polttamiseen. Hiilineutraalien tuotantomuotojen osuus oli vuonna 2019 maailmanlaajuisesti vain 15 prosenttia, josta vesivoiman osuus oli suurin. Energiavarastojen osuus tuotannon ja kulutuksen tasaajana on vähäinen lukuun ottamatta energiaraaka-aineiden varastoja. Kysynnän vaihteluihin reagoidaan säätämällä tuotantoa. Aurinko- ja tuulivoiman osuus kasvaa nopeasti, ja se kasvattaa energiavarastojen tarvetta. Merkittävä osa energiantuotannosta on keskitettyä ja massiiviseen jakeluinfrastruktuuriin perustuvaa sekä energiaraaka-aineiden, jalostuksen että sähkön- ja lämmöntuotannon osalta.
Teknologiamurroksen visio: Fossiilinen energia korvataan hiilivapaalla energialla, joka tuotetaan ja varastoidaan hajautetusti. Kehitteillä olevat joustavat ja tehokkaat aurinkoenergiakalvot integroidaan jo valmistusvaiheessa kaikkiin pintarakenteisiin. Suuri osa rakennetuista pinnoista on valjastettu aurinkoenergian tuotantoon. Paikallisesti tuotetusta ja varastoidusta uusiutuvasta energiasta tulee laajoilla alueilla sekä fossiilista energiaa että muuta keskitetysti tuotettua ja jaeltua energiaa edullisempaa.
Synteettiset polttoaineet valmistetaan tehokkaasti ja edullisesti katalyyttien avulla vedestä ja hiilidioksidista. Prosessit ovat nopeasti käynnistyviä, pääomia vain vähän sitovia. Sen vuoksi energialähteenä käytetään aurinko- ja tuulienergian halpaa, tuotantohuippujen aikaista ylikapasiteettia.
(Ote Kohti parempaa tulevaisuutta -raportista)
Risto Linturi, tulevaisuudentutkija
Matemaattisen alan diplomi-insinööri ja itsenäinen tulevaisuudentutkija. Tehnyt erityisesti teknologian tulevaisuusvaikutuksia arvioivia projekteja. Toimii Sovelto- ja Innofactor-yhtiöiden hallituksissa.
Tämä blogi on myös julkaistu sisältöyhteistyönä tehdyssä asiakaslehdessämme.
