Blogit

Markkinat Omakynä Antti Kohopää

Kiitos suomalaisille europarlamentaarikoille

29.02.2024, kello 10:39

EU-matrixin tuottaman datan perusteella suomalaiset parlamentaarikot ovat vaikutusvaltaisempien...

Markkinat Omakynä Jukka Leskelä

Ukraina tarvitsee edelleen tukemme

23.02.2024, kello 10:05

Tasan kaksi vuotta sitten Venäjä hyökkäsi massiivisesti Ukrainaan tavoitteena vaihtaa poliittinen...

Omakynä Tuotanto Petri Sallinen

Mitä yhteistuotannolle pitäisi tehdä?

22.02.2024, kello 10:19

Sähkön ja lämmön yhteistuotanto on suomalaisen energia-alan menestystarina. Kun sähköä tuottavan...

Lämpöä ydinenergialla?

Kaukolämmön ytimessä

26.01.2023, kello 14:06

Teksti Petri Sallinen | Kuva Scanstockphoto

Kaukolämmön ytimessä

Ydinenergialla tuotettu kaukolämpö voi olla todellinen vaihtoehto suurimpien kaupunkien lämmityksen lähteenä. Parhaimmillaan teknologia olisi suomalaisten kehittämää. VTT:n ydinkaukolämpöselvitys kartoittaa energiayritysten näkemyksiä asiasta.

Kaukolämmön tuotanto on muutosten kourissa — on ollut sitä jo pidemmän aikaa. Hiilidioksidipäästöjä pitäisi vähentää, jotta ilmastotavoitteet toteutuisivat. Viime vuonna noin 40 prosenttia Suomessa käytetystä kaukolämmöstä tuotettiin päästöjä aiheuttavilla fossiilisilla polttoaineilla: kivihiilellä, maakaasulla ja turpeella.

Millä fossiilisten polttoaineiden käyttö voidaan korvata? Tämä on tuhannen taalan kysymys, jota kysytään yhä useammin. Vihreä siirtymä ja ilmastopolitiikka eivät ole enää ainoita syitä, jotka ajavat hakeutumaan pois fossiilisten polttoaineiden syleilystä. Tähän ohjaavat myös huoltovarmuusasioiden ja energiaomavaraisuuden korostuminen, jotka nousivat pinnalle energiakriisin seurauksena.

Ydinenergia on yksi mahdollisuus tuottaa kaukolämpöä päästöttömästi. Ajatus ei ole uusi. Suomessakin on aika ajoin pohdittu mahdollisuuksia käyttää esimerkiksi Loviisan ydinvoimalaitoksen lämpimät lauhdevedet kaukolämpöverkoissa.

Tanja Laitinen tutki opinnäytetyössään vuonna 2018 mahdollisuuksia muuttaa Loviisan ydinvoimalaitos sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokseksi. Ajatuksena oli, että Loviisan ydinvoimalaitoksessa syntyvä lämpö johdettaisiin putkea pitkin Helsinkiin, jossa se käytettäisiin kaukolämpöverkossa. Tällä tavalla Helsingissä olisi päästy eroon kivihiilestä.

Teknisesti hanke osoittautui mahdolliseksi. Lämpöä Loviisasta olisi saatu enemmän kuin tarpeeksi, mutta samalla Helsingistä olisi tullut riippuvainen yhdestä suuresta lämmöntoimittajasta. Teknisessä tarkastelussa ei otettu huomioon hankkeen taloudellista kannattavuutta. Loviisan ja Helsingin välille olisi pitänyt rakentaa pitkä ja kallis kaukolämpöputki. Pitkän matkan aikana osa veden sisältämästä lämmöstä karkaa putken kautta eristeeseen ja siitä suojakuoren läpi maaperään.

Pitkät välimatkat asutuskeskuksista ja suuria ydinvoimalaitoksia ympäröivät laajat turva-alueet tekevät perinteisten ydinvoimalaitosten lauhdevesien hyödyntämisen kannattamattomaksi. Siksi Länsi-Euroopassa suurten ydinvoimalaitosten lämpimiä lauhdevesiä ei yleensä hyödynnetä kaukolämpöverkoissa. Suomessa lauhdevedet ajetaan mereen, Keski-Euroopassa ne ohjataan jäähtymään lauhdevesitorneihin.

Kotimaista ydinkaukolämpöä — LDR-50

Suomessa kehitteillä oleva pieni LDR-50-ydinreaktori tuottaa pelkkää kaukolämpöä. Reaktori lämmittää veden 65–120 asteiseksi 50 megawatin teholla. VTT:n kehittämä reaktori yhdistää perinteisen painereaktoriteknologian passiiviseen turvallisuusajatteluun. Passiivinen turvallisuusajattelu tarkoittaa sitä, että turvallisuuden kannalta välttämättömät jäähdytysjärjestelmät eivät perustu sähkötoimisten pumppujen käyttöön, vaan veden luonnolliseen kiertoon.

LDR-50 reaktoriin valittu tekniikka on mahdollisimman yksinkertaista ja hyvin tunnettua. Tavanomaisesta poikkeavia monimutkaisia ratkaisuja, materiaaleja tai valmistusmenetelmiä ei käytetä. Reaktorin polttoainekierto perustuu Suomessa vakiintuneeseen tapaan käsitellä ydinjätteitä.

VTT:n arvioi, että LDR-50-reaktori voi olla kaupallisessa käytössä 2030-luvulla. Taloudelliset riskit uuden teknologian käyttöönotossa ovat kuitenkin etupainotteisia. Panostuksia ja riskinottokykyä tarvitaan etenkin ensimmäisen protolaitoksen rakentamisessa. Yksi mahdollisuus jakaa taloudellisia riskejä olisi laajan joukon kokoaminen yhteiseen projektiin, mutta myös valtion läsnäolo projektissa.

 

Pienet todennäköisempiä kuin suuret

Pienet ydinreaktorit ovat kaukolämmön tuotannon kannalta mielenkiintoisia — etenkin sellaiset, joilla tuotetaan pelkkää lämpöä. Kun laitoksesta jätetään sähköntuotannossa tarvittavat osat pois, on tekniikka hyvin yksinkertaista. Niin yksinkertaista, että sen ymmärtää jopa tekniikan ylioppilas, kuten Helen Oy:n hallituksen puheenjohtaja Osmo Soininvaara toteaa.

Pelkkää lämpöä tuottavissa reaktoreissa paineet ovat alhaisemmat ja rakenne on yksinkertaisempi. Kaukolämpöreaktori on vedenkeitin, joka lämmittää veden 65—120 asteiseksi. Se on myös halvempi kuin sähköä ja lämpöä tuottava pienreaktori.

Siksi Lappeenrannan kaupunki ja 11 energiayhtiötä tilasivat VTT:ltä ja Lappeenrannan teknilliseltä yliopistolta pienydinvoimaa käsittelevän selvityksen. Ydinkaukolämpöselvitys kartoittaa sitä, millä keinoilla ja millä reunaehdoilla Suomessa voitaisiin toteuttaa ensimmäinen pilottihanke — yritysten ja tutkimuslaitosten yhteistyönä, mahdollisesti valtion avittamana.

Tutkimuksessa selvitettiin energiayhtiöiden haluja investoida pienydinvoimaan ja yritysten tarpeita uusia laitoksiaan. Samalla arvioitiin pienydinreaktoreiden teknisiä vaihtoehtoja ja sitä, minkälaisia muutoksia yhteiskunnallisessa ohjauksessa tarvitaan.

Kotimaista vai tuontitavaraa?

Pienreaktoreita on kehitetty maailma jo pitkään. Sotateollisuutta varten kehitettyjen pienydinreaktoreiden habitus on kuitenkin erilainen kuin siviilikäyttöön suunniteltujen. Pienten reaktoreiden pitkästä historiasta huolimatta siviilikäyttöön suunniteltujen reaktoreiden kaupallistumista joudutaan vielä odottamaan. Laitoskonseptit eivät ole vielä kaupallisesti valmiita.

Suomalaisilla energiayrityksillä on kaksi vaihtoehtoa: odottaa kansainvälisten tuotteiden kaupallista läpimurtoa tai panostaa suomalaisen kaukolämpöreaktorin kehitystyöhön. Suomalaisen reaktorin kehittäminen vaatii sitoutumista ja taloudellisia panostuksia, mutta parhaimmillaan se tuottaisi juuri sellaisen lopputuloksen, mitä suomalaiset energiayritykset tarvitsevat — ja riippumattomuuden kansainvälisistä toimijoista.

Tuontiteknologiaan perustuvia pienreaktoreita arvioidaan olevan kaupan hyllyllä 2030-luvun jälkipuoliskolla. Suurin osa maailmalla kehiteltävistä pienreaktoreista on kuitenkin tarkoitettu ensisijaisesti tuottamaan sähköä.

VTT:n selvityksen perusteella keskikokoinen kunnallinen energiayhtiö todennäköisesti pystyy investoimaan 50–100 megawatin tehoiseen pienreaktoriin, mikäli lupaukset tuotekehityksestä toteutuvat.

Moniulotteinen kuvio

Kaukolämpöä on tuotettava ja toimitettava kaikissa olosuhteissa. Samalla toiminnan ilmastovaikutukset olisi minimoitava. Kun fossiilisten polttoaineiden käyttö loppuu, voidaan ne korvata monilla eri tavoilla. Useisiin erilaisiin energialähteisiin perustuva paletti onkin hyvin suomalainen tapa. Se lisää energiaturvallisuutta ja toimitusvarmuutta.

Tulevaisuuden kaukolämpöpaletissa hyödynnetään hukkalämpöjä, vedynvalmistuksen sivutuotteena syntyviä lämpöjä, sähköä ja geoterminen lämpöä. Lisäksi poltetaan erilaisia biomassoja. Keinot eivät sulje toisiaan pois, vaan kaikkia käytetään tilanteiden, saatavuuden ja hinnan mukaan. Pienydinvoima on palapelin yksi osa. Sen painoarvoon vaikuttavat muiden tuotantomuotojen hyväksyttävyys, käytettävyys, saatavuus ja hinta.

Kaikkiin päästöttömiin tuotantomuotoihin liittyy vielä epävarmuuksia. Hukkalämpöjen hyödyntämisessä potentiaalia on runsaasti, mutta samalla energiayhtiön kohtalo liimaantuu yhteen hukkalämpöjä tuottavan teollisuuden suhdanteisiin. Onko hukkalämpöjä saatavilla myös silloin, kun teollisuuden tilauskirjoissa on reikiä ja kun tuotanto käy vajaalla teholla? Entä jos hukkalämpöjä tuottava teollisuuslaitos lopettaa toimintansa ja siirtyy paikkakunnalta jonnekin muualle?

Vedyn valmistaminen sähköllä vedestä tuottaa suuria määriä lämpöä, joka sopii hyvin kaukolämpöverkkoihin. Vetyhankkeet ovat kuitenkin vasta alkamassa. Millä hinnalla lämpöä on saatavilla ja millä paikkakunnilla? Sijaitsevatko vetytehtaat riittävän lähellä?

Enkä mikä on bioenergian saatavuus ja hinta jatkossa? Ainakin energiaraaka-aineiden tuonnin katkeaminen Venäjältä kasvatti pysyvästi bioenergian kysyntää Euroopassa. Nostaako tämä pysyvästi bioenergian hintaa? Rajoitetaanko bioenergian käyttöä poliittisilla päätöksillä tai muuttuuko bioenergian käytön päästöoikeuskohtelu? Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi sitä, että biomassojen polttelu siirretään ainakin osittain päästökaupan piiriin.

Geotermisessä lämmöntuotannossa ei ole tapahtunut suurta vielä läpimurtoa, vaikka syvien reikien poraamista suomalaiseen kallioperään on jo ehditty kokeilla useammassakin paikassa. Alkuinnostus on nyt hiipumassa.

Kaikki epävarmuudet vahvistavat pienydinvoiman asemaa tai ainakin lisäävät energiayhtiöiden uteliaisuutta. VTT:n haastattelemista 11:ta yrityksestä seitsemän on kiinnostunut selvittämään pienydinvoiman mahdollisuudet kaukolämmön tuotannossa.

Monen teknologian kisa

Maailmalla on kehitteillä yli 70 enemmän tai vähemmän pienikokoista ydinreaktoria. Tämän tietää kansainvälisen ydinenergiajärjestö IAEA:n tietokanta. Kaikki reaktorit eivät tehoiltaan ole kuitenkaan kovin pieniä. Suurimpien teho yltää 500 megawattiin, mutta pienimmät ovat teholtaan vain kymmenen megawattia.

Teknologioita on monenlaisia. Käytössä on vesijäähdytystä, kaasujäähdytystä ja metallijäähdytystä. Sulasuolareaktoreitakin kehitetään. Suurin osa reaktoreista on tarkoitettu ensisijaisesti sähkön tuottamista varten. Höyryvoimalaitosprosessi voidaan kuitenkin sovittaa myös sähkön ja lämmön yhteistuotantoa varten. Silloin laitoksen sähkösaalis supistuu.

Venäjä ja Kiina ovat kehittäneet pelkkää kaukolämpöä tuottavia reaktoria. Kaukolämmitys on Venäjällä vakiintunut tapa lämmittää kiinteistöjä toisin kuten suurimmassa osassa maailmaa. VTT:n selvitys huomauttaa, että ”vallitsevassa maailmantilanteessa venäläiset tai kiinalaiset pienreaktorit eivät olisi Suomessa realistinen vaihtoehto”.

VTT:n arvion mukaan kevytvesiteknologiaan perustuvat reaktorit rynnivät ensimmäisinä markkinoille. Niitä kehitetään USA:ssa, Ranskassa ja Englannissa.

 

Ydinenergian poikkeuksellinen asema

Ydinenergian käyttöä ohjaa ydinenergialaki. Työ- ja elinkeinoministeriö säätele toimintaa ja Säteilyturvakeskus valvoo sitä. Monet viranomaiset syynäävät myös ydinenergian ympäristövaikutuksia. Lisäksi ydinenergialla on erityinen asema kaavoituksessa ja pelastustoimessa.

Ydinenergiaprojekteissa arvioidaan myös ”yhteiskunnan kokonaisetu” ennen kuin toimijat saavat luvan rakentaa laitoksia. Yleinen hyväksyttävyys on toiminnan perusedellytys. VTT:n selvitys muistuttaa, että juuri siksi kuntalaiset ja päättäjät on otettava mukaan hankkeisiin mahdollisimman varhaisessa vaiheessa.

Mikä on energiayhtiön rooli, kun paikkakunnalle hankitaan kaukolämpöä tuottava pienreaktori? Energiayhtiö voi olla pelkkä asiakas, joka ostaa jonkun muun omistajan pyörittämällä reaktorilla tuotetun lämmön. Todennäköisesti laitoksen operointiin tarvitaan ydinenergiatoimintaan vihkiytynyt yritys, eli ”lisenssinhaltija”, jonka vastuulla ovat myös ydinjätteet.

Reaktorin teknologiasta taas vastaa ulkomainen tai kotimainen laitostoimittaja. Lisäksi hankkeissa on mukana suuri joukko alihankkijoita ja komponenttien toimittajia. Energiayhtiön näkökulmasta ydinenergian käyttöön liittyy muita energiamuotoja enemmän erikoisosaamista, jota energiayhtiöllä itsellään ei välttämättä ole.

Ydinreaktori asustuksen keskellä?

Suuret ydinvoimalaitokset sijaitsevat kaukana asutuskeskusten ulkopuolella. Niitä ympäröivät laajat suojavyöhykkeet ja varautumisalueet, joiden avulla vähennetään onnettomuustilanteessa aiheutuvia haittoja. VTT:n selvitys huomauttaa, että kaukolämpökäytössä pienreaktoreiden aiheuttamat riskit on torjuttava muilla keinoilla, koska kaukolämpöreaktori on sijoitettava asutetuille alueille — sinne, missä kaukolämpöverkot sijaitsevat.

Pelkkää lämpöä tuottavien pienten ydinreaktoreiden aiheuttamat riskit on arvioitu vähäisemmiksi kuin perinteisten suurten sähköä tuottavien ydinvoimalaitosten. Pienet laitokset toimivat alhaisella paineella ja veden lämpötila on matala. Radioaktiivisia aineita on myös vähemmän.

Ranskassa ja Saksassa pieniä tutkimuskäyttöön tarkoitettuja ydinreaktoreita on sijoitettu tiheästi asutuille kaupunkialueille. Myös Otaniemen tutkimusreaktori sijaitsee asutulla alueella. Jo toimintansa lopettanut reaktori oli Suomen ensimmäinen ydinreaktori.

Nykyinen ydinenergialaki ei estä rakentamasta pienreaktoreita, mutta toisaalta lainsäädäntö ei tunnista pienreaktoreita eikä ota huomioon niiden erityispiirteitä, VTT:n selvitys toteaa. Asia on syytä korjata ydinenergialain uudistuksessa, joka näillä näkymin valmistuu vuonna 2028.

Pienreaktoreiden sijoittelu asutuskeskuksiin, vastuut ja omistusrakenteet olisi selvitettävä huolella. Potentiaaliset sijoituspaikat on tutkittava ajoissa, jotta asia voidaan ottaa huomioon alueiden kaavoituksessa ja ympäristövaikutusten arvioinnissa. VTT:n mielestä ympäristövaikutuksia voitaisiin arvioida jo ennakkoon.

VTT:n raportin voi lukea kokonaisuudessaan täältä.

#kaukolämpö #ydinvoima
Jaa artikkeli:
Vastuullista journalismia

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja