Mikä ihmeen hiilikulutus?

Vietän päiviäni parhaillaan San Franciscossa tieteellisessä konferenssissa, jossa jatkan Suomessa käynnistynyttä keskustelua hiilidioksidipäästöistämme tutkimusalamme arvostetuimpien akateemikoiden kanssa. Terveisinä Suomeen ajattelin kirjoittaa Hiilikulutuksesta-nimen saaneelle blogillemme toisen kirjoituksen, jossa käsittelen hiukan itse hiilikulutus-termiä sekä sen yhteyttä kauppojen kassoilla ja nettipankeissa siirtelemiimme euroihin. Ja kun tässä kirjoituksessa pääsen vauhtiin taustoittamisessa, niin kolmanteen kirjoitukseen lähiaikoina lupaan vähän lisää taustoja tutkimustemme panos-tuotos-menetelmästä, joka on tutkimuksiamme uutisoineilla eri foorumeilla kirvoittanut epäileviä kommentteja.

Tutkimuksissamme käytetyn hiilikulutus-termin määritelmä voisi olla jotakuinkin ”asukkaan kulutuspohjainen hiilijalanjälki”. Hiilikulutus pyrkii siis ensisijaisesti kertomaan, että kuluttajan hiilidioksidipäästöiksi (tai tarkemmin kasvihuonekaasupäästöiksi muutettuina hiilidioksidiekvivalenteiksi) on kohdennettu hänen kulutuksensa aiheuttamat päästöt globaalisti, eikä esim. hänen asuinalueellaan tai kotimaassaan syntyneitä tuotannon päästöjä jaettuna asukkaiden kesken, kuten usein tehdään. Näin ollen jollain paikkakunnalla sijaitseva lentokenttä tai tietylle alueelle keskittynyt raskas teollisuus ei heilauta alueen asukkaan hiilijalanjälkeä taivaisiin, vaan ainoastaan hänen kulutuksensa huomioidaan. Tämä on myös osasyy raportoimiimme hiukan yleisesti uskotusta poikkeaviin tuloksiin, koska kaupungit ovat usein kulutuskeskittymiä, joissa suuri enemmistö kulutetuista hyödykkeistä tuotetaan ainakin osin muualla, kuten ympäröivillä alueilla – tai jossain maapallon toisella puolella.

Toinen tärkeä syymme tuoda termiä hiilikulutus esiin tutkimustemme tulosten raportoinnin yhteydessä on tavoite kiinnittää huomiota siihen seikkaan, että aivan kaikki euromääräinen kulutuksemme aiheuttaa myös hiilidioksidipäästöjä. Edes palvelut eivät ole hiilivapaita – usein jopa fyysisiä tuotteita huonompia – kun palveluille kohdistetaan kaikki itse tuotantovaihetta ennen tarvittavat raaka-aineet, kuljetukset ja energia. Kun menemme esimerkiksi elokuviin, löytyy tuon palvelun päästöistä kaikki elinkaaren aikaiset päästöt huomioiden mm. rakentamista, kuljetuksia, teatterin jäähdytystä tai lämmitystä ja ilmanvaihtoa sekä muita ylläpitotoimenpiteitä, filmiryhmän matkustelua, lavastamiseen käytettyjä materiaaleja, näyttelijöiden koulutusta, jne. Eivätkä itse elokuvat tai eväämme elokuvanautinnon ohessakaan toki ilman kasvihuonekaasupäästöjä synny. Yhteensä näistä voi tulla merkittäväkin kuorma palvelun käyttäjälle.

Jukka Heinonen

Posted by Jukka

Uncategorized - Leave a comment

Onko Soininvaaran derivaattamalli lämpösähkölle hyvä?

Helsingin Sanomissa julkaistu artikkeli eri asuinalueiden hiilijalanjäljistä on herättänyt vilkasta keskustelua. Tutkijoiden ja opiskelijoiden näkökulmasta on hyvin motivoivaa, että tieteen tekemisellä on kuulijakunta ja että oma työ herättää kiinnostusta ja sillä voi vaikuttaa. Toivottavasti keskustelu innostaa uusia opiskelijoita kiinnostumaan rakennetusta ympäristöstä ja auttaa alaa edistämään ympäristön asiaa.

Kommentoin tässä kirjoituksessa lähinnä Osmo Soininvaaran esittämiä mielipiteitä sähkölämmön laskennasta hiilijalanjäljen osana (kts. esim. http://www.soininvaara.fi/2011/05/24/vaara-tutkimus-vai-vaara-uutinen/).

HS:n artikkeli pohjautui tutkimuksiin, jonka tarkoituksena on kokonaisvaltaisesti ymmärtää, mistä ihmisten hiilijalanjälki koostuu erilaisissa asuinympäristöissä. Tutkimus on julkaistu useissa kansainvälisissä tieteellisissä julkaisuissa, joihin on vapaa pääsy esimerkiksi internetissä tai kirjastoissa. Blogikirjoituksen lopusta löytyy myös linkit artikkeleihin. Artikkeleissa on mahdollisimman monipuolisesti pyritty ymmärtämään asumisen hiilijalanjälki-ilmiötä ja niiden taustalla on käsitelty myös mm. Soininvaaran esille tuomaa “derivaatta”-mallia sähkölämmityksen päästöjen laskemiseksi.

Soininvaaran ehdotus on, että keskimääräinen päästöprofiilin ”jakolaskumalli” korvattaisiin sähkölämmityksessä marginaalituotannon ”derivaattamallilla”. Derivaattamallissa sähkölämmitykselle käytettäisiin keskimääräisen sähkön päästöprofiilin sijasta marginaalista hiililauhdevoiman kuusinkertaista päästöprofiilia. Derivaattamallin perustelut kulkevat suurin piirtein näin: kun sähkölämmitteisten asuntojen energiankulutus on suurin, joudutaan käynnistämään päästöprofiililtaan kaikkein heikoimpia fossiilisia lauhdevoimalaitoksia tuottamaan sähköä jakeluverkkoon. Siksi nämä lauhdevoimalaitosten marginaalipäästöt tulisi kohdistaa laskennassa sähkölämmitykselle.

Me kuitenkin päädyimme tutkimuksissamme käyttämään ”jakolaskumallia” monista eri syistä. Erittelen tässä muutamia seurauksiltaan kiinnostavimpia haasteita Soininvaaran ”derivaattamallin” käytölle. Derivaattamallin puolesta voidaan esittää perusteluita useissa eri muodoissa, mutta tiivistän ne tässä kolmeen keskeiseen perusmuotoon, joita kutsun osasysteemi-argumentiksi, tasaisen kuorman argumentiksi sekä teollisuus ensin -argumentiksi.

Osasysteemi-argumentti perustelee, että suuresta sähköntuotannon, jakelun ja kulutuksen kokonaissysteemistä on luvallista erotella osasysteemejä, kuten marginaalisen lauhdesähköntuotannon ja sähkölämmönkulutuksen osasysteemi. Tässä osasysteemissä marginaalituotannon päästöt kohdennetaan suoraan sähkölämmitykselle. Loogisesti on silloin perusteltua sallia, että muitakin ajallisesti yhtä aikaa ilmeneviä osasysteemejä voidaan erottaa kokonaissysteemistä, kuten esimerkiksi samanaikaisen vesivoiman ja sähkölämmön osasysteemi. Tässä tilanteessa sähkölämmitteisen talon omistaja voisi perustellusti sanoa, että koska hän ostaa sopimuksella vanhaa lähes päästötöntä vesivoimaa, hänen sähkölämmitteinen kerrostalonsa on jo nyt lähes nollapäästörakennus.  Tätä argumenttia käyttää mm. VR ilmoittaessaan toimintansa hiilipäästöjä.

Tasaisen kuorman argumentti sanoo, että ne toiminnot, jotka kuluttavat sähköä tasaisesti ympäri vuoden kuluttavat ns. perusvoimaa eli Suomessa tyypillisesti vähähiilipäästöistä ydinvoimaa. Ne toiminnot, joiden sähkönkulutus vaihtelee pitkin vuotta, kuten sähkölämmitys, kuluttavat sitä vastoin marginaalista fossiilista säätövoimaa. Tämän argumentin heikkona puolena on se, että joku ilkeä insinööri saattaa tuoda markkinoille tasaisen sähkönkulutuksen lasielementtitalon, jota kesällä jäähdytetään sähköllä tasan yhtä paljon kuin sitä talvella lämmitetään, jolloin rakennuksen sähkönkulutus on vakio ympäri vuoden ja se saa käyttää hiililaskennassa vähähiilipäästöistä perusvoimaa. Tällöin derivaattamallia käytettäessä kyseisen rakennuksen energiankulutus kaksinkertaistuu, mutta samaan aikaan sen laskennalliset päästöt pienenevät kolmasosaan.

Kolmas ja viimeinen tässä esitettävä derivaattamallin perustelu on teollisuudelle ensin -argumentti. Se sanoo, että sähköntuotannon näkökulmasta suhteellisen tasaista sähkötehoa tarvitsevat teolliset suurkuluttajat ovat sähköntuotannon keskeiset asiakkaat ja sähköllä talojaan lämmittävät pienasiakkaat ovat marginaaliasiakkaita, joiden takia marginaalisähköntuotanto joudutaan käynnistämään. Tämä argumentti on sinällään aivan pitävä, mutta siinä on tärkeä huomata sen sisältämä arvovalinta.

Argumentti perustuu pitkälti 1900-luvun alusta peräisin oleva tuotantolähtöiseen maailmankuvaan. Vaihtoehtona sille on myöhemmin esitetty ns. asiakaslähtöinen maailmankuva. Loogisesti samanlaisen teollisuudelle ensin -argumentin voi asiakaslähtöisen maailmankuvan näkökulmasta esittää myös aivan päinvastoin kodeille ensin -argumenttina, jolloin oletetaan, että loppukäyttäjän palveleminen on kaiken teollisen tuotannon tarkoitus. Silloin sähköntuotannonkin ensisijainen tehtävä on taata ihmisten kodeissa tarvittava sähköenergia ja vasta toissijaisesti taata teollisuuden tarvitsema sähköenergia. Näillä valinnoilla ajattelu kulkee suurin piirtein näin: asiakaslähtöisessä maailmankuvassa on kesäisin teollisuuden kannalta niin onnellinen tilanne, että ihmisten kodit tarvitsevat vain hyvin vähän sähköä, jolloin teollisuus saa käyttöönsä suuren määrän suhteellisen puhdasta sähköntuotannon perusvoimaa. Talvella kuitenkin, kun ensisijaiset asiakkaat eli ihmisten kodit tarvitsevat sähköä, joudutaan teollisuuden tarpeisiin käynnistämään marginaalituotannon korkeapäästöisiä fossiilisia lauhdevoimalaitoksia.

Kuten edellä on muutamin esimerkein pyritty osoittamaan, laskentamallin valinta hiilijalanjälkilaskennassa ei ole yksiselitteinen kysymys. Esimerkiksi Soininvaaran esittämä ”derivaattamalli” saattaa johtaa hyvin erilaisiin lopputuloksiin kuin mikä oli alkuperäinen tarkoitus. Mielestämme parempi vaihtoehto tulevaisuudessa, kun teknologia sen sallii, olisi esimerkiksi dynaaminen keskiarvomalli, jossa kulloisellekin energiankulutukselle sähköverkossa käytettäisiin sen hetken keskimääräistä päästöprofiilia.

Tieteen hienous on nimenomaan tällaiset uudet yllättävät näkökulmat, joilla on merkitystä ja joita tieteen itseään korjaavan luonteen mukaisesti pyritään tieteellisesti vääriksi osoittamaan.

Derivaatta on väkevä 1600 -luvun alkupuolella kehitetty matemaattinen työkalu, joka saattaa helposti kääntyä itseään vastaan, jos sitä varomattomasti käytetään.
 

Seppo Junnila, kiinteistöliiketoiminnan professori

ERL: Implications of urban structure on carbon consumption in metropolitan areas
http://stacks.iop.org/1748-9326/6/014018

JLCA: Case study on the carbon consumption of two metropolitan cities
http://www.springerlink.com/content/112849/

PRRES: Comparing Climate Change Effects Of Rural And Metropolitan Lifestyles, A Hybrid LCA Approach
http://www.prres.net/

Posted by Seppo

Uncategorized - 4 Comments