Voiko hiilivoimalan päästöt nollata?

Uusien hiilivoimaloiden jatkuva rakentaminen maailmaan aiheuttaa päästöjä, jotka tuovat ongelmia - vai onko niin, vanhat hiilivoimalat saastuttavat ainakin ja niiden lopettaminen ainakin lienee toivottavaa. 

Hiilivoima on sähköntuotantoa voimalaitoksella, jonka primäärienergia saadaan polttamalla kivihiiltä. Fossiilista hiiltä käytetään erityisesti lauhdesähkön tuotantoon, lauhdevoimalaitoksessa tuotetaan sähköenergiaa polttoainetta polttamalla - lämpöä ei tuoteta. Lauhdevoimalaitoksen etuna on sähkön tuotanto kysynnän mukaan, laitokset tehdään yleensä suuriksi. Voimalan toimintaperiaate on syöttövesipumpulla paineistettu vesi höyrystetään ja tulistetaan höyrykattilassa, höyryllä pyöritetään turbiineja, joka pyörittää sähkövirtaa synnyttävää generaattoria, höyry paisutetaan noin 0,02 baariin, höyry tiivistyy noin 20 C asteen lämpötilassa, höyry lauhdutetaan Suomessa lauhduttimella luonnonvesistöön. Lauhdutin on lämmönsiirrin, josta virtaava höyry tai kaasu lauhdetaan nesteeksi siirtämällä lämpöenergiaa fluidista toiseen virtaavaan aineeseen tai ympäristöön. Fluidi on epäkiinteää ainetta, joka voi virrata ja muuttaa muotoaan paineen vaikutuksesta, niitä ovat pääasiassa nesteet, kaasut ja plasmat. 

Vastapainevoimalaitos on sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitos. Voimalaitosta ei optimoida maksimaaliseen sähköntuotantoon kuten lauhdevoimalaitosta. Osa kattilaan syötetystä energiasta käytetään prosessihöyrynä tai kaukolämpönä. Tämän vuoksi laitoksen kokonaishyötysuhde saadaan jopa yli 90 %:iin. Verrattuna lauhdevoimalaitosten parhaimmillaankin alle 45 %:iin on hyötysuhde yli kaksinkertainen. Lämmön ja sähkön tarpeen suhteen vuoksi tarvitaan kuitenkin myös lauhdevoimalaitoksia. Myös lämmönsiirto laitoksen ja kulutuskohteen välillä rajoittaa vastapainevoimalaitosten osuutta energian tuotannossa. Wikipedia.

Helen Oy:n blogissa 30.11.2018 Anna Häyrinen kertoo Helsingin energialaitoksen savupiipun tuotoksen:" Kaikessa palamisessa syntyy vesihöyryä, hiilidioksidia, vetyä, happea ja typpeä. Taivaalle tähyilevä helsinkiläinen voikin olla huoleti, sillä Helenin voimalaitosten piipuista tupruavat pilvet eivät ole likaisia saastepilviä vaan pääosin vesihöyryä. Polttoaineesta ja polttotavasta riippuen savukaasu sisältää myös pieniä määriä rikkidioksidia, typenoksideja ja hiukkasia. Erityisesti kiinteiden polttoaineiden palamisessa syntyy myös raskasmetallipäästöjä. Kuitenkin nykypäivän voimalaitoksessa savukaasun sisältämistä haitallisista aineista yli 90 % saadaan talteen ennen ulkoilmaan johtamista erilaisten puhdistuslaitteiden avulla."

Nyt kuitenkin tiedämme, että Helsingin kaupungin energiayhtiö Helen on päättänyt sulkea Hanasaaren hiilivoimalaitoksen kaksi vuotta suunniteltua aikaisemmin 1.4.2023, koska päästöoikeuksien hinnat  ovat tehneet tuotannosta liian kallista. Uuden aikataulun mukaan Hanasaaren kivihiilivoimalaitos siirtyy 2022-2023 varakäyttöön, kunnes Vuosaaren biolämpölaitos saadaan tuotantoon.  Hanasaaren voimalaitoksessa lisätään uusiutuvaa energiaa polttamalla puupellettejä kivihiilen joukossa. Viime vuosina voimalaitoksella on kehitetty myös savukaasun puhdistusjärjestelmiä ja polttotekniikkaa.

Katternö niminen julkaisu kertoi 2016, että maailmassa on suunnitteilla 2400 uutta hiilivoimalaa 2030 mennessä; lähes puolet uusista hiilivoimaloista rakennetaan Kiinaan; 368 voimalaa on rakenteilla ja 803 suunnitteilla. Intiassa on rakenteilla 297 voimalaa ja suunnitteilla 149, ja hiilivoimaan panostavat myös Turkki (93 uutta voimalaa), Filippiinit (60) ja Japani (45). EU:ssa on menossa 27 hiilivoimalahanketta.

Suomessa toimivat hiilivoimalaitokset ovat Hiilitiedon mukaan Hanasaaren voimalaitoksen lisäksi;

Alholmens Kraft (Pietarsaari, maailman suurin biopolttoainetta käyttävä voimalaitos, kivihiili vain lisäpolttoaine)

Martinlaakso (Vantaa, Vantaan Energia luopuu fossiilisista polttoaineista vuonna 2026)

Meri-Pori (Pori)

Naantali (TSE – Turun Seudun Energiantuotanto Oy, Naantali, kivihiilenkäyttö on tarkoitus lopettaa kokonaan 2025)

Salmisaari (Helsinki, suljetaan vuoteen 2024 mennessä)

Suomenojan CHP-laitos (Espoo, kivihiilen poltto loppuu vuonna 2025)

Vaasan voimalaitos (Vaskiluoto, enää vähäistä kivihiilen polttoa, biomassan kaasutuslaitoksen ansiosta voimalaitoksella on valmius korvata noin kolmasosa kivihiilestä kotimaisilla biopolttoaineilla).

Suomessa on tietotaitoa siitä, kuinka vähentää savukaasuhaittoja:

Julkaisu Hiilitieto tuo esille että hiilen haittoja ei pidä vähätellä, vaikka savukaasupäästöihin on olemassa tehokasta puhdistustekniikkaa, jonka käyttöön EU:n direktiivit ja kotimaiset lait velvoittavat. Kivihiilen päästöraja-arvot ovat samalla tasolla kuin muidenkin polttoaineiden. Savukaasujen sähkösuodattimella erotettua lentotuhkaa käytetään muun muassa tienrakennuksessa ja maarakennuksessa. Merkittävin ongelma on hiilidioksidi (CO2). Sen haittojen vähentämiseksi on käynnissä erittäin suuria kehityshankkeita, esimerkiksi hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS), eri puolilla maailmaa.

"Kivihiili sisältää pieniä määriä raskasmetalleja. Ne poistuvat hiukkasten erotuksessa tehokkaasti eikä eurooppalaisin päästöraja-arvoin toimittaessa merkittäviä päästöjä synny. Poikkeus on elohopea, joka vapautuu osin kaasumaisena. Elohopeamäärät ovat vähäisiä, mutta niillä voi olla kaukokulkeuman kannalta merkitystä. Elohopeapäästöjenkin vähentämistä tutkitaan. Kivihiilen poltosta muodostuu savukaasupäästöjen (CO2, NOX, SO2, hiukkaset) lisäksi kiinteää jätettä, joka on suurimmaksi osaksi sähkösuodattimilla erotettua lentotuhkaa. Happamoittavia päästöjä hallitaan rikinpoistolaitoksilla, typenoksideja vähentävällä Low NOx -polttotekniikalla ja katalyyttisillä erottimilla. 

Energiantuotannon ilmasto- ja ympäristövaikutuksia arvioitaessa on otettava huomioon vaikutukset koko elinkaaren ajalta tuotannosta ja kuljetuksista polttoon, jakeluun ja jätteenkäsittelyyn. Riskitöntä ja haitatonta tapaa tuottaa energiaa ei ole. Väestön määrä, elintason nousu ja kulutustottumukset sekä teollisuuden kehitys vaikuttavat siihen, miten energian tuotantotavat muuttuvat. Vaihtaminen energianlähteestä toiseen ei riitä, vaan on parannettava tuotannon ja käytön energiatehokkuutta sekä tuotannon hyötysuhdetta.

Puhtaan hiilen teknologia – Clean Coal Technologies – tarkoittaa tekniikoita, joiden avulla hiilen louhinta, käsittely ja käyttö tehdään mahdollisimman ilmasto- ja ympäristömyötäiseksi. 

Puhtaan hiilen teknologioiden avulla vähennetään päästöjä ja jätteitä sekä parannetaan voimalaitosten hyötysuhdetta eli kasvatetaan hiilestä saatavan energian määrää. Hiilen louhinta voidaan suunnitella paremmin, jolloin enemmän hiiltä kaivetaan vähemmällä energialla. Samalla melua ja pölyä rajoitetaan, metaanikaasu käytetään hyödyksi maakaasumarkkinoilla ja pohjavesien pilaantumisen uhkaa kaivuualueilla vähennetään. Hiilen käsittelyvaiheessa tuhkaa ja epäpuhtauksia poistetaan ja jätevesien puhdistusta parannetaan." Hiilitieto

Kun nyt maailmassa ollaan huolissaan juuri kivihiilivoimalaitoksien rakentamisesta, niin minusta edelleen Suomessa on olemassa hyvää ja pitkälle vietyä tietoa, kuinka saada mahdollisimman vähäpäästöistä hiilivoima energiaa. Uskon, että sille tiedolle olisi paljon käyttöä-

Arja Kolehmainen 10.08.2021 Helsinki

Lähteet: Helen Oy, Hiilitieto, Wikipedia, Katternö