Olkiluoto 3 liitettiin sähköverkkoon - millainen rooli ydinenergialla on energiamurroksessa?

Blogit
Jaakko Leppänen

Suomen viidennen ydinvoimalan käyttöönotossa saavutettiin joulukuussa merkittävä virstanpylväs, kun reaktori käynnistettiin ensimmäisen kerran. Käyttöönotto-ohjelmassa on otettu jälleen askel eteenpäin. Laitoksen generaattori tahdistettiin sähköverkkoon lauantaina 12.3., eli töpseleistä on vihdoin alkanut virrata myös Olkiluoto kolmosen tuottamaa ydinsähköä. Koekäyttö kestää heinäkuun lopulle saakka, minkä jälkeen laitos siirtyy kaupalliseen tuotantoon.

Olen itse seurannut hankkeen etenemistä käytännössä koko tähänastisen työurani ajan. Valmistuin diplomi-insinööriksi keväällä 2002, jolloin myös uusi ydinvoimalaitos sai eduskunnan periaatepäätösäänestyksessä vihreää valoa. Alkuvaiheen jälkeen hanke ei tunnetusti kuitenkaan lähtenyt etenemään suunnitelmien mukaan, ja kaikkiaan käyttöönotto viivästyi lähes 13 vuodella. Olkiluoto kolmosta on väitetty myös maailman kalleimmaksi rakennukseksi. Hintaan kuitenkin sisältyy paljon muutakin kuin viiden eduskuntatalon verran betonia. Millaisen ydinvoimalaitoksen Suomi on pitkän odotuksen jälkeen saamassa, ja minkälaista roolia ydinvoimalle ylipäänsä povataan tulevassa energiamurroksessa?

Syrjäyttävätkö pienreaktorit suuret ydinvoimalaitokset?

Perusratkaisuiltaan EPR (European Pressurized Water Reactor) -tyyppinen Olkiluoto 3 on varsin tavanomainen ydinvoimalaitos. Reaktori, jäähdytyskierto ja turbiini edustavat perinteistä painevesiteknologiaa, joka on ollut laajamittaisessa käytössä 1960-luvulta lähtien. Uutta tekniikka löytyy lähinnä laitoksen turvajärjestelmistä. Muiden kolmannen sukupolven ydinvoimaloiden tapaan EPR:n turvallisuussuunnittelussa on hyödynnetty vuosikymmenien varrella karttuneita käyttökokemuksia. Tämä näkyy esimerkiksi varautumisessa vakaviin ydinvoimalaonnettomuuksiin.

Kun reaktori tilattiin vuosituhannen alussa, ydinvoimalat suunniteltiin vielä keskitettyyn sähköntuotantokäyttöön. Myyntivalttina oli suuri yksikkökoko. EPR oli aikanaan, ja on edelleen, suurin markkinoilla oleva laitosmalli. Alan kehitys on sittemmin kääntynyt kohti ketterämmin valmistettavia ja rakenteeltaan yksinkertaisempia pienreaktoreita. Suuruuden ekonomian sijaan kilpailukykyä haetaan paljouden ekonomiasta. Pienreaktorilaitos voi rakentua useammasta sarjavalmistetusta reaktorimoduulista. Pienemmät laitosyksiköt soveltuvat paremmin esimerkiksi sähkön ja lämmön yhteistuotantoon, ja ne sitovat kerralla vähemmän pääomaa pitkäaikaisiin investointeihin. Teknologia ei ole vielä lyönyt kaupallisesti läpi, mutta eri pienreaktorikonseptien kehityksestä uutisoidaan viikoittain.

Myös perinteisille suurille ydinvoimalaitoksille on ainakin vielä toistaiseksi ollut kysyntää. Kun tarve vähäpäästöiselle sähkölle on suuri, myös suurten tuotantolaitosten rakentaminen on perusteltu vaihtoehto. Olkiluoto 3 -projektin kuluessa Kiinassa on otettu käyttöön yli 40 uutta ydinvoimalaa, joista valtaosa on ollut suuria, yli tuhannen megawatin yksiköitä. Puolassa valtiollisen energiaohjelman tavoitteeksi on otettu rakentaa seuraavien vuosikymmenien kuluessa kuusi suurta kevytvesireaktoria, kapasiteetiltaan yhteensä 6000–9000 megawattia.

Monessa ydinvoimamaassa uusilla reaktoreilla on alettu korvaamaan vanhoja laitoksia. Esimerkiksi Iso-Britanniassa on paljon käyttöikänsä päähän tulevia kaasujäähdytteisiä AGR-reaktoreita, jotka poistuvat vahvuudesta tämän vuosikymmenen loppuun mennessä. Hinkley Pointin ydinvoimalaitokselle ollaan parhaillaan rakentamassa kahta EPR-laitosyksikköä. Maan uusimmassa energiastrategiassa ydinvoiman lisärakentaminen on nostettu merkittävään rooliin. Hollannissa tehtiin hiljattain vastaava poliittinen päätös aloittaa ydinvoimarakentaminen uudelleen pitkän tauon jälkeen.

Suomen suurin ilmastoteko?

Teollisuuden voima kutsuu Olkiluoto kolmosta Suomen suurimmaksi ilmastoteoksi. Onko kyse pelkästä mainoslauseesta, vai saavutetaanko uuden ydinvoimalan käyttöönotolla todella niin merkittävää hyötyä, kuin mitä väite antaa ymmärtää? Ydinvoima on yksi vähäpäästöisistä sähköntuotantomuodoista, mutta miten suuren lisäyksen puhtaaseen tuotantoon yksittäinen reaktori voi lopulta tuoda?

Vuonna 2021 Suomessa tuotettiin sähköä yhteensä 69 terawattituntia. Tuotanto-osuudet jakautuivat ydinvoiman (22.7 TWh), vesivoiman (15.5 TWh), biomassan (13.5 TWh), tuulivoiman (8.1 TWh) sekä fossiilisten polttoaineiden (8.1 TWh) ja muiden energialähteiden kesken. OL3:n arvioitu vuosituotanto tulee olemaan 12–13 TWh, mikä tarkoittaa ydinenergiantuotannon kasvattamista yli puolella, tai lähes 20 % lisäystä sähkön kokonaistuotantoon. Ydinvoima on jo pitkään ollut Suomen merkittävin yksittäinen sähköntuotantomuoto, ja uuden laitoksen käynnistyminen nostaa ydinsähkön tuotanto-osuuden yli 40 %:iin. Olkiluoto kolmosen käyttöönotto vähentää merkittävästi myös Suomen riippuvuutta tuontisähköstä, mikä on tärkeä energiaomavaraisuutta ja huoltovarmuutta lisäävä tekijä. Ydinpolttoainetta voidaan varastoida laitospaikalle useamman vuoden tarpeiksi, eikä saatavuus riipu yksittäisestä toimittajasta.

Olkiluoto kolmosen käyttöönotto vähentää merkittävästi myös Suomen riippuvuutta tuontisähköstä.

Ydinenergiaa kritisoidaan monessa yhteydessä liian hitaaksi keinoksi vaikuttaa maailman kasvihuonekaasupäästöihin. Tällaiset väitteet pohjaavat kuitenkin enemmän erilaisiin tulevaisuusskenaarioihin kuin toteutuneeseen tuotantoon. Huoli ydinvoimarakentamisen hitaudesta kuvaakin paremmin sitä, ettei mikään vähähiilinen energiantuotantomuoto korvaa fossiilisia polttoaineita riittävän nopeasti. Edellisistä luvuista nähdään, että OL3:n tuotanto ylittää yksinään esimerkiksi Suomen kaikkien tuulivoimaloiden vuoden 2021 yhteenlasketun vuosituotannon. Se, että 13 vuotta aikataulusta myöhässä valmistuva ydinvoimala menee ohi tuulivoimasta, ei anna kovin mairittelevaa kuvaa myöskään uusiutuvien energiantuotantomuotojen rakentamisen nopeudesta.

Vaikka Olkiluodon EPR-laitosta käytetään monissa yhteyksissä osoituksena ydinvoimarakentamisen ongelmista, tilastojen perusteella kyse on enemmän poikkeuksesta kuin säännöstä. Projektin aikana maailmalla on viety onnistuneesti maaliin yli 50 ydinvoimalahanketta huomattavasti lyhyemmässä ajassa. Suurin osa laitoksista on rakennettu Kiinaan, missä keskimääräinen rakentamisaika on pudonnut kuuteen vuoteen. Ydinvoimarakentamisen vauhti ei myöskään ole hidastumassa. Uusimpien suunnitelmien mukaan Kiinaan on määrä valmistua 150 uutta reaktoria seuraavien 15 vuoden kuluessa.

Miten tästä eteenpäin?

Suomessa sähkön tuotantorakenne on jo sen verran puhdas, ettei suuria päästövähennyksiä ole enää mahdollista saavuttaa yksinomaan vähähiilistä lisäkapasiteettia rakentamalla. Kysymys ydinvoiman lisärakentamisesta noussee silti ennemmin tai myöhemmin uudelleen pöydälle. Syy tähän on energia-alan rakennemuutos. Sähkön ja lämmön yhteistuotantoon käytetään edelleen paljon kivihiiltä, josta ollaan luopumassa vuosikymmenen loppuun mennessä. Autokannan sähköistyminen tulee siirtämään öljypohjaisten polttoaineiden muodossa kulutetun energian osuutta yhä enemmän sähköntuotannon ongelmaksi. Vielä suurempia lisäyksiä kulutukseen on odotettavissa teollisuuden puolelta, kun tuotantoprosesseja aletaan puhdistaa fossiilisista polttoaineista.
 
Energiateollisuuden päästöleikkaukset eivät siis tarkoita, että sähkön kokonaiskulutus olisi laskemassa. Vähähiilisesti tuotetulle sähkölle tulee päinvastoin löytymään entistä enemmän uusia käyttökohteita. Ydinenergian käyttöä ollaan laajentamassa myös perinteisen sähköntuotannon ulkopuolelle. Suomen tapauksessa mielenkiintoisia mahdollisuuksia tarjoaa erityisesti kaukolämpö, jonka tuotannossa käytetään edelleen runsaasti fossiilisia polttoaineita. VTT:llä kehitetään parhaillaan tarkoitukseen soveltuvaa matalan lämpötilan pienreaktoria.

Globaaleja päästövähennyksiä tavoiteltaessa katse on syytä kääntää vetyyn, joka tarjoaa vaihtoehtoja esimerkiksi terästeollisuudessa käytetylle kivihiilelle, sekä liikenteen öljypohjaisille polttoaineille. Laajamittaiseen vetytalouteen siirtyminen edellyttää kuitenkin jo todellista energia-alan rakennemullistusta. Kunnianhimoisimmissa skenaarioissa vähähiilisen vedyn tuotantokapasiteetti olisi saatava kasvatettua muutamassa vuosikymmenessä tuhatkertaiseksi. Kyse ei ole aivan pienestä haasteesta, sillä vähäpäästöistä energiaa tarvitaan samalla korvaamaan poistuvaa fossiilista sähköntuotantoa.

Tulevaisuuden energiatarpeet vaikuttavat myös ydinteknologian kehitykseen. OL3:n suunniteltu käyttöikä on 60 vuotta. Sähkölle löytyy varmasti kysyntää vielä tulevaisuudessakin, mutta laitoksen tullessa käyttöikänsä päähän huomattava osa maailman reaktorikannasta voi jo muodostua esimerkiksi korkean lämpötilan kaasujäähdytteisistä reaktoreista, joita on rakennettu suurten teollisuuskompleksien yhteyteen tuottamaan puhdasta vetyä. Kiinassa ensimmäinen korkean lämpötilan HTR-PM -demonstraatiolaitos aloitti toimintansa viime joulukuussa, samoihin aikoihin kun ketjureaktio käynnistyi ensimmäisen kerran Olkiluoto kolmosella.

Maailma muuttui 24.2.2022

Venäjän hyökkäys Ukrainaan helmikuussa 2022 toi sodan Eurooppaan ja muutti turvallisuustilannetta pysyvästi. Monessa maassa energiantuotanto sekä lähitulevaisuuden ilmastoratkaisut ovat tähän saakka nojanneet kivihiiltä puhtaampaan maakaasuun vähintään siirtymäajan polttoaineena. Vielä tämän vuoden alussa maakaasulle luonnosteltiin paikkaa EU:n kestävän kehityksen taksonomiassa. Energiapolitiikassa otetut riskit ovat nyt realisoituneet pahimmalla mahdollisella tavalla, ja energian tuontiriippuvuuden yhteyttä turvallisuuspolitiikkaan lienee enää mahdoton kiistää.

Energiaomavaraisuus ja huoltovarmuus edellyttävät myös korkeatasoista teknistä osaamista, jolla kotimaista tuotantoa voidaan pyörittää vaikeinakin aikoina.

Kyse ei myöskään ole pelkästään materiaalivirroista. Energiaomavaraisuus ja huoltovarmuus edellyttävät myös korkeatasoista teknistä osaamista, jolla kotimaista tuotantoa voidaan pyörittää vaikeinakin aikoina. Ukrainan sodan vaikutukset tulevat tuntumaan koko energia-alalla, ja todennäköisesti muuttamaan myös ydinvoiman roolia tulevaisuuden energiaratkaisuissa. 

 

Kuva: TVO

Jaa
Jaakko Leppänen

Jaakko Leppänen

Research Professor
Aiheet
Toimialat
Tutkimusosaaminen