Hiiltä, öljyä tai maakaasua käyttävät voimalaitokset ja ajoneuvot toimivat yleensä termodynaamisesti samalla periaatteella. Palamisreaktiolla synnytetään lämpöä ja painetta, joka liikuttaa generaattoria tai moottoria. Jos prosessissa syntyvä lämpö voidaan hyödyntää esimerkiksi kaukolämpöverkossa, on prosessin kokonaishyötysuhde korkea – jopa yli 90 %. Jos lämpöä ei voida hyödyntää tai sille ei esimerkiksi kesällä tai lämpimissä maissa ole kysyntää, jää hyötysuhde matalaksi: bensa-autolla 20 %:iin ja sähkövoimalassa noin 40 %:iin.
Sähköä tuottava ydinvoimala toimii samalla periaatteella: ydinfissioreaktiolla kuumennetaan höyryä, joka puolestaan pyörittää sähkögeneraattoreita. Ydinreaktio ei kuitenkaan perustu polttamiseen, eikä siinä vapaudu ilmastokaasuja. Ydinmateriaalin louhinta, kuljetus ja loppusijoitus sekä ydinvoimaloiden rakentaminen tuottavat kuitenkin päästöjä ja ympäristöhaittoja.
Hyvin rakennetussa ja valvotussa ydinvoimalassa ja ydinjätteen käsittelyketjussa onnettomuusriskit ovat kohtalaisen pienet. Ydinvoimalaa ympäröivän yhteiskunnan ja maailman täytyy pysyä vakaana koko säteilevän aineksen käyttökaaren ajan, ja mieluiten vielä ydinjätteen loppusijoituksenkin aikana. Satojen tai tuhansien vuosien aikana sodat, yhteiskunnalliset murrokset ja luonnonmullistukset, kuten tulvat, kuivuus, merenpinnan nousu ja maanjäristykset, altistavat ydinonnettomuuksille.
Valitettavasti ilmastonmuutoksen on ennakoitu lisäävän sekä yhteiskuntien että luonnonjärjestelmien epävakautta, mikä tekee ydinvoiman merkittävästä globaalista lisäämisestä riskialttiin vaihtoehdon.
Ydinvoiman osuus ihmiskunnan kokonaisenergiankulutuksesta on nykyisellään alle 5 %, eikä sen ole arvioitu voivan kattaa jatkossakaan yli 10 prosenttia. Suomessa ydinvoimalla katetaan noin 20 % energiankulutuksesta, ja osuuden on arvioitu jatkossa nousevan. Fuusioreaktiolla tuotettu ydinenergia on vasta kokeiluasteella ja optimistisempienkin arvioiden mukaan se voisi alkaa yleistymään vasta vuoden 2050 jälkeen. Siten se ei tule tarjoamaan helpotusta lähivuosikymmenten ilmastohaasteeseen.
Vaihtoehtoja ydinvoimalle
Ydinvoiman tuotantohinta on nykyisellään korkeampi kuin tuuli- ja aurinkovoiman ja eron arvellaan kasvavan tuuli- ja aurinkovoimaloiden tuotantosarjojen kasvaessa. Myös tuotannon tasauksen ja varastoinnin teknologioiden arvellaan halpenevan niin, että tuulesta ja auringosta voidaan saada yhtä tasaista ja saman hintaista energiavirtaa kuin ydinvoimaloista tai maakaasusta. Lähivuosikymmenien siirtymäajalla ydinvoimaa kuitenkin todennäköisesti tarvitaan.
Käyttökelpoisesta vesivoimasta on valjastettu Suomessa ja maailmalla jo suurin osa, eikä sitä pystytä kasvattamaan sellaisessa mittakaavassa, joka vaadittaisiin fossiilisten energialähteiden korvaamiseen. Merten vuorovedellä voidaan tuottaa energiaa paikallisesti, mutta kovat meriolosuhteet nostavat sen investointi- ja käyttökustannukset varsin korkeiksi.
Synteettisen biologian laboratoriotutkimuksissa ollaan tehty lupaavia löydöksiä liittyen mahdollisuuteen rakentaa keinotekoisen yhteyttämisen avulla vetyä tuottavia solutehtaita. Potentiaali on huomattava, mutta teknologiat vaativat pitkän kehitystyön, eikä varmuutta niiden käyttökelpoisuudesta ja skaalattavuudesta tulla saamaan vielä lähivuosina. Ilmastopäästövähennyksiä ei siis voida jättää tämänkään kortin varaan.
Sarjan seuraavassa osassa käsittelemme tarkemmin tuuli- ja aurinkovoiman mahdollisuuksia sekä merkitystä tulevaisuuden kestävälle energialle.
Antti Majava
Kirjoittaja on Vastuullisuuspaneelin jäsen ja BIOS-tutkimusyksikön tutkija
Kestävää energiaa käsittelevässä artikkelisarjassa tutkitaan ilmastonmuutoksen ja energiankäytön yhteyttä sekä pyritään eri näkökulmien avulla vastaamaan kysymykseen voiko sähkösopimuksella todellakin muuttaa maailmaa?
Lue sarjan muut osat:
Osa 1: Kestävän energian jäljillä: Voiko sähkösopimuksella muuttaa maailmaa?
Osa 2: Kestävän energian jäljillä: Hiilinielut
