Ilmastonmuutoksen vaikutus maailman energiantuotantoon

Energia-ala kehittyy käsi kädessä ilmastonmuutoksen kanssa. Lämpötilojen muutokset vaikuttavat energian kysyntään, mutta myös energian tuotannossa tullaan näkemään sekä kielteisiä että myönteisiä vaikutuksia, alueesta ja teknologiasta riippuen. Monilla aloilla paikallisten muutosten ennustaminen on edelleen vaikeaa.

Energiankulutus on ollut pitkään kasvussa

Suurin osa maailman energiasta tuotettiin vuonna 2007 fossiilisilla polttoaineilla: hiilellä, öljyllä ja maakaasulla. Energian kulutus on jatkuvasti lisääntynyt; kun vuonna 1973 maailmassa käytettiin energiaksi 4 675 megaöljyekvivalenttitonttia, oli vuonna 2007 kulutus noussut 8 286 megaöljyekvivalenttitonniin. OECD-maat käyttivät vuonna 2007 45 % kaikesta tuotetusta energiasta, joskin kehittyvissä maissa energiankulutuksen kasvu on ollut suhteellisesti nopeampaa [1]. Jotkin maat ovat ottaneet tavoitteekseen keventää taloutensa hiili-intensiteettiä korvaamalla fossiilisia polttoaineita uusiutuvilla energianlähteillä, jotka eivät tuota kasvihuonekaasupäästöjä.

Energiantuotantoon kohdistuu paljon paineita yhteiskunnallisen päätöksenteon taholta, sillä energiantuotanto on yksi merkittävimmistä ilmastonmuutosta aiheuttavien päästöjen lähteistä. Ilmastonmuutos ja siihen liittyvät asiat, kuten lämpötilan nousu, maan routaisuuden väheneminen, sateisuuksien muutokset ja äärimmäiset sääilmiöt vaikuttavat myös energiantuotantoon. Monet uusiutuvat energianlähteet, joiden tuotanto on läheisemmin yhteydessä ilmasto-olosuhteisiin, ovat ilmeisemmin alttiita ilmastonmuutoksen vaikutuksille. Toisaalta esimerkiksi maalämmön käytölle ilmastonmuutoksella tuskin on suurta merkitystä. Myös fossiilisiin energialähteisiin nojautuva energiantuotanto kohtaa omat haasteensa. [2]

Fossiilisia polttoaineita käyttävät voimalat koetuksella

Fossiilisia polttoaineita käyttävien voimaloiden käyttötehokkuus saattaa kärsiä ilmastonmuutoksen johdosta. Lämpimämmät vedet toimivat entistä heikommin voimaloiden jäähdyttämiseen, mikä heikentää prosessien tehokkuutta. Lämpötilan kohoaminen yhdellä asteella voi heikentää ydinvoimalan tehoa 0,8 % ja hiili- ja kaasuvoimaloiden tehoa 0,6 %. Koska näiden energialähteiden osuus energiantuotannosta on suuri, kokonaisvaikutus kasvaa nopeasti merkittäväksi. Esimerkiksi USA:ssa lämpötiloista johtuva 1 % leikkaus sähköntuotannossa johtaisi 25 miljardin kWh:n menetykseen [2]. Ranskassa puolestaan helteinen kesä 2003 pakotti vähentämään usean ydinvoimalan sähköntuotantoa, kun viilennykseen käytetyn veden lämpötila nousi liian korkeaksi [3]. Arvion mukaan pidempi helleaalto olisi voinut pakottaa sulkemaan 30 % maan energiantuotantolaitoksista [4]. Lisäksi sateisuuden ja tulvien lisääntyminen saattaa vauhdittaa laitosten metalliosien korroosiota [5].

hiilta © Jouko Lange

Suurin osa maailman energiantarpeesta katetaan edelleen fossiilisilla polttoaineilla.

Tuuli jakautuu maailmalla uudella tavalla

Maailmanlaajuisesti tuulivoima on nopeimmin kasvava energia-ala, jonka potentiaalin katsotaan ylittävän maailman energiantarpeen moninkertaisesti [6]. Tuulisuuden määrä vaikuttaa selvästi siitä saatavaan energiamäärään: 10 %:n muutos tuulennopeudessa voi paikasta riippuen johtaa 13 - 25 % muutokseen saadussa energiassa [7]. On mahdollista, että ilmastonmuutoksen myötä tuulet ilmenisivät entistä enemmän myrskyinä ja piikkimäisinä tuulenpuuskina [8]. Mikäli tuulten nopeudet nousevat liikaa ja muuttuvat nykyistä puuskittaisemmaksi, saattaa se aiheuttaa ongelmia tuulivoimaloille, vaikka tiettyyn rajaan asti tuulisuuden lisääntyminen nostaakin tuulivoiman energiapotentiaalia. Ilmastonmuutoksen vaikutus tuulisuuden globaalille kokonaismäärälle on epävarma, mutta tuulisuuden alueellinen jakautuminen tulee todennäköisesti muuttumaan.

On mahdollista, että pohjoisella pallonpuoliskolla tuulennopeudet tulevat lisääntymään kun taas eteläisellä pallonpuoliskolla tuulisuus vähentyisi ja kasautuisi voimakkaampiin myrskyihin. [9] Toisaalta Yhdysvalloissa tuulten on ennustettu hidastuvan tai siirtyvän pohjoisemmiksi [7]. Paikallisten vaikutusten ennustaminen onkin hyvin haastavaa. Pohjoisilla seuduilla tuulivoiman kannattavuutta voivat lisätä lämpötilan kohoaminen ja myllyjen jäätymisalttiuden väheneminen, jolloin olemassa olevia laitoksia voidaan käyttää tehokkaammin ja uudet alueet voidaan todeta tuulimyllyille käyttökelpoisiksi. Toisaalta maaperän ikiroudan sulaminen ja siitä seuraava pehmeneminen asettaa uusia haasteita sopivien paikkojen löytämiselle. Lämpimämmillä seuduilla myllyjen huoltoon saatetaan tarvita uudenlaisia aineita [10]

Vesivoiman tulevaisuus riippuu valumien muutoksista

Vesivoiman hyödyntämisen kannalta olennaista on jokien valuma, johon vaikuttavat sekä sateisuus että haihdunta. On todennäköistä, että korkeilla leveysasteilla sateisuus tulee lisääntymään, kun taas useimmilla subtrooppisilla maa-alueilla sekä Etelä-Afrikassa ja Australiassa sen odotetaan vähentyvän. Lämpötilojen kohoaminen puolestaan nopeuttaa veden haihtumista patojen tekojärvistä. [11] Nämä seikat huomioiden valuman ennustetaan kasvavan vuoteen 2050 mennessä 10-40 % korkeilla leveysasteilla ja joillakin kosteilla trooppisilla alueilla sekä Itä- ja Kaakkois-Aasiassa. Sen sijaan 10-30 % pienempiä valumia on ennustettu keskeisten leveyspiirien kuiville alueille ja kuiville trooppisille alueille. Muun muassa Etelä-Euroopassa vesivoiman käyttömahdollisuudet heikkenevät.

Niissä joissa, jotka saavat vetensä sulamisvesinä vuorien jäistä ja lumista, huippuvalumat tulevat ilmenemään aikaisemmin keväällä. Vuorijäätiköiden sulaminen on vakava uhka vesivoiman tuotannolle. Neljän merkittävimmän sulamisvesistä riippuvaisten jokien varrella asuu kuudesosa maailman väestöstä. Vuoristojäätikköjen sulamisvesi on erityisen tärkeää alueilla, joilla ei kesäisin muuten olisi vettä. Kaiken kaikkiaan kuivien alueiden ennustetaan laajenevan. Niilläkin alueilla, joissa valuman ennustetaan kokonaisuudessaan kasvavan, voi ongelmia aiheuttaa sateiden keskittyminen harvemmille ajankohdille [8], jolloin patojen rajallinen kapasiteetti kestää äkillisiä muutoksia veden määrässä voi koitua ongelmaksi. [2]

Myös mereltä saatava aaltovoima lienee herkkä ilmastonmuutoksen vaikutuksille. Osittain aaltovoima kehittyy yhteydessä tuuliin, mutta myös muut tekijät vaikuttavat lopputulemaan. Lisäksi itse aaltoenergian hyödyntämiseen kehitetty tekniikka on edelleen muutoksen tilassa. [7]

Aurinkoenergian hyödyntäminen vaatii tietoa pilvisyydestä

Maailmanlaajuisesti ilmastonmuutoksen vaikutus pilvisyydelle on vielä epäselvää. Pohjoismaiden osalta aurinkoenergian potentiaalia uhkaa lisääntyvä pilvisyys. Toisaalta aurinkoenergian käyttömahdollisuudet ovat edelleen hyvät kesäisin, jolloin tuulivoiman tuottavuus on heikompaa. Aurinkoenergia on myös itsessään kehittyvä ala, joka ei vielä vastaa kovin suuresta osasta energiantuotantoa. [2] Aurinkoisilla paikoilla ja aikoina energiantuotantoa edistävät auringon mukana kääntyvät paneelit, kun taas pilvisellä säällä tehokkain ratkaisu on kohtisuoraan taivasta kohti suunnattu paneeli. Pilvisyyden muutoksia koskeva tieto tulee tulevaisuudessa tarpeeseen sopivanlaisen teknologian valitsemiseksi kullekin alueelle [12].

Bioenergian tulevaisuudessa paljon epäselvää

Bioenergian käytön potentiaalin arvellaan paranevan nykyisillä viileillä alueilla, joilla heikko lämpökertymä on rajoittanut metsän kasvua ja maataloustuotantoa [2]. Euroopassa energiakasvien viljelyn näkymät ovat samansuuntaisia maatalouden kanssa; potentiaali kasvaa Pohjois-Euroopassa ja heikkenee Etelä-Euroopassa, jossa kuivuus hankaloittaa olosuhteita [13]. Myös globaalisti biomassan tuotantomahdollisuuksiin vaikuttaa mm. sateiden jakautuminen, jolloin kuivuus voi haitata bioenergian hyödyntämistä tietyillä alueilla. Vesirajoitteen uhka vähenee, mikäli entistä suurempi osa bioenergiasta tuotettaisiin muiden teollisten prosessien sivutuotteista ja muista jätteistä. Bioenergiaksi soveltuvien lajikkeiden viljelyä voi myös hidastaa kilpailu ruuantuotannon kanssa. [14] Globaalisti ilmastonmuutoksen vaikutukset bioenergian tuotantoon näyttävät vielä epävarmoilta.

Energia-alaan vaikuttaa moni tekijä

Yleisesti ottaen ilmastonmuutos voi heikentää huoltovarmuutta häiritsemällä energiansiirtoa. Roudan sulaminen voi tehdä putkia pitkin kulkevat siirrot vaarallisiksi, ja myrskyt voivat aiheuttaa entistä enemmän tuhoja siirtolinjoille. [2] Katkokset energiansaannissa voivat aiheuttaa laajempia taloudellisia menetyksiä myös muille toimijoille, jotka ovat riippuvaisia energiankäytöstä. Energian tuotannon kehitys riippuu ilmastonmuutoksen vaikutusten lisäksi paljolti kysynnästä, energiapoliittisista päätöksistä ja energiateknologian kehityksestä.

Lähteet

  1. International Energy Agency. 2009. Key world energy statistics. (viitattu 15.7.2010) http://www.iea.org/Textbase/nppdf/free/2009/key_stats_2009.pdf
  2. Mideksa, T. K. & Kallbekken, S. 2010. The impact of climate change on the electricity market: A review. Energy Policy, Volume 38, Issue 7: 3579-3585. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V2W-4YNBRVV-1&_user=949824&_coverDate=07%2F31%2F2010&_rdoc=49&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235713%232010%23999619992%231988727%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5713&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=76&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=7120f2aa69ac01f48a82466278ef52b0
  3. Stern, N. 2006. Review Report on the Economics of Climate Change. (viitattu 15.7.2010) http://webarchive.nationalarchives.gov.uk/+/http://www.hm-treasury.gov.uk/d/Part_II_Introduction_group.pdf
  4. IPCC. 2007. Fourth Assessment Report. Industry, settlement and society (viitattu 15.7.2010) http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg2/ar4-wg2-chapter7.pdf
  5. Huang, Y.F., Huang, G.H., Hu, Z.Y., Maqsood, I. & Chakmad, A. 2005. Development of an expert system for tackling the public's perception to climate-change impacts on petroleum industry. Expert Systems with Applications, Volume 29, Issue 4: 817-829. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V03-4GKW5TV-1&_user=949824&_coverDate=11%2F30%2F2005&_rdoc=11&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235635%232005%23999709995%23607298%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5635&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=25&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=9b09222e3cdfe66aee1a07d5fc8653fd
  6. IPCC Scoping meeting on renewable energy sources. 2008. (viitattu 15.7.2010) http://www.ipcc.ch/pdf/supporting-material/proc-renewables-lubeck.pdf
  7. Harrison, G. P. & Wallace, A. R. 2004. Climate sensitivity of marine energy. Renewable Energy, Volume 30, Issue 12: 1801-1817. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V4S-4FJTNY1-1&_user=949824&_coverDate=10%2F31%2F2005&_rdoc=2&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235766%232005%23999699987%23598002%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5766&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=11&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=bbef10c8004ba18e5ddc26d2ce767a3f
  8. IPCC. Climate Change 2007. Synthesis Report (viitattu 15.7.2010) http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr.pdf
  9. IPCC Workshop on Changes in Extreme Weather and Climate Events. 2002. (viitattu 15.7.2010) http://www.ipcc.ch/pdf/supporting-material/ipcc-workshop-2002-06.pdf
  10. Pryor, S.C. & Barthelmie, R.J. 2010. Climate change impacts on wind energy: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 14, Issue 1: 430-437. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6VMY-4WXB2C1-9&_user=949824&_coverDate=01%2F31%2F2010&_rdoc=32&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%236163%232010%23999859998%231528286%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=6163&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=51&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=dd2a999523ddc7ad4be8f72c993b6f96
  11. Brikowski, T.H. 2008. Doomed reservoirs in Kansas, USA? Climate change and groundwater mining on the Great Plains lead to unsustainable surface water storage. Journal of Hydrology, Volume 354, Issues 1-4: 90-101. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V6C-4S0PKSP-1&_user=949824&_coverDate=06%2F15%2F2008&_rdoc=8&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235811%232008%23996459998%23689974%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5811&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=17&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=e70c67228934253a5f11e1a015c898f2
  12. Kelly, N. A. & Gibson, T. L. 2009. Improved photovoltaic energy output for cloudy conditions with a solar tracking system. Solar Energy, Volume 83, Issue 11: 2092-2102. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V50-4X95M0H-1&_user=949824&_coverDate=11%2F30%2F2009&_rdoc=16&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235772%232009%23999169988%231528328%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5772&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=16&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=cc74fb98de393865f818d95819efdfe8
  13. Tuck, G., Glendining, M. J., Smith, P., House, J. I. & Wattenbach, M. 2006. The potential distribution of bioenergy crops in Europe under present and future climate. Biomass and Bioenergy, Volume 30, Issue 3: 183-197. (viitattu 15.7.2010) http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6V22-4J4HK84-1&_user=949824&_coverDate=03%2F31%2F2006&_rdoc=1&_fmt=high&_orig=browse&_srch=doc-info(%23toc%235690%232006%23999699996%23616825%23FLA%23display%23Volume)&_cdi=5690&_sort=d&_docanchor=&view=c&_ct=12&_acct=C000049124&_version=1&_urlVersion=0&_userid=949824&md5=4e5d0c42582edd8be22cbb18a3f2491a
  14. Berndes, G. 2008. Water demand for global bioenergy production: trends, risks and opportunities. (viitattu 15.7.2010) http://www.wbgu.de/wbgu_jg2008_ex02.pdf

Tuottajatahot