Sää- ja ilmastomallien avulla reilumpaa energiaturvallisuutta

Julkaistu: 12.5.2022

Teksti: Antti Mäkelä, Heikki Tuomenvirta ja Tero Mielonen

Energiamurros etenee nyt nopeasti useasta eri syystä, ja fossiilisen energian päälle rakennetut yhteiskunnat pyrkivät hiilineutraaleiksi niin pian kuin mahdollista. Kiire ei johdu pelkästään ilmastonmuutoksen etenemisestä vaan myös epävarmuudesta, onko öljyä, kivihiiltä ja maakaasua enää ostettavissa ensi viikolla ja mihin hintaan. Jos omasta maasta ei näitä energialähteitä löydy, tarvitaan energiajärjestelmään merkittäviä ja nopeita muutoksia. Esimerkiksi Suomessa tuuli- ja aurinkoenergian sekä maalämmön määrä todennäköisesti jatkaa kasvuaan energiantuotannossa.

Energiantuotanto lisäksi hajautuu, mikä tarkoittaa, että suurien voimalaitosten rinnalle tulee useita pienempiä, lähempänä kuluttajia olevia tuotantolaitoksia. Myös kulutus on murroksessa, sillä talvikauden lämmityksen rinnalle on tullut jäähdytystarve kesäisin. Lisäksi esimerkiksi sähköistyvä liikenne kasvattaa sähköenergian kulutusta kotitalouksissa, etenkin öisin, jolloin uusiutuvan energian tuotanto on pienempää kuin päivisin. Mitä tämä tarkoittaa kansalaisille, yrityksille ja koko yhteiskunnalle? Toteutuuko energiamurros oikeudenmukaisesti?

Pian myös energiantuotanto riippuu säästä

Energian kulutus on aina riippunut säästä, mutta kovillakin pakkasilla voimalaitokset ovat tuottaneet tarvittavan energian. Nyt olemme siirtymässä aikaan, jossa myös energian tuotanto vaihtelee sääolojen mukaan. Tämä on merkittävä muutos, johon liittyy monia yhteiskunnan huoltovarmuuteen liittyviä kysymyksiä. Voimmeko olettaa, että energiaa on valtakunnallisesti saatavilla säällä kuin säällä kohtuuhintaan? Entä jos ei tuule? Mitä jos on pilvistä? 

On melko selvää, että tulevaisuudessa energian tuotannossa hyödynnetään yhä enemmän tuotanto- ja kulutusennusteita, joissa keskeisessä osassa ovat säähavainnot ja -ennusteet. Näiden avulla voidaan ennakoida tuuli- ja aurinkovoimaloiden tulevien ajanhetkien energiantuottoa. Toisaalta, koska ulkoilman lämpötila vaikuttaa jokapäiväiseen energiankulutukseen (ainakin kotitalouksissa), lämpötilaennuste muuntuu varsin helposti ennusteeksi tulevien vuorokausien lämmitys- tai jäähdytysenergian tarpeesta. Vaikka ennakointi on hyödyllistä, kotitalouksien ja yrityksien kyky joustaa energiankulutuksessa vaihtelee suuresti.

Ilmastonmuutos muuttaa sääoloja Suomessa

Entä kun otetaan vielä mukaan nopeasti muuttuva ilmasto? Meneillään olevassa ilmastonmuutoksessa on kyse maailmanlaajuisesta lämpenemisestä. Meillä Suomessa lämpötilat kohoavat kaikkina vuodenaikoina, mutta erityisesti talvella. Tämä näkyy jo selvästi verrattaessa keskenään menneitä ilmastoja* (Kuva 1): ilmastojaksojen 1961-1990 ja 1991-2020 välillä talvet ovat jo lyhentyneet kaikkialla Suomessa, ja jopa yli kuukaudella aivan lounaisimmissa osissa. Kesällä taas hellepäivien määrä on nykyisin suurempi, etenkin maan eteläosissa (Kuva 2).

Kuva 1: Talven pituuden havaittu keskimääräinen muutos vuorokausina ilmastojaksojen 1961–1990 ja 1991–2020 välillä.

* Ilmakehätieteissä ilmasto on määritetty säätilastoksi 30-vuoden jaksolta. Ko. jaksolta siis lasketaan säähavaintoihin pohjautuen ilmakehän perussuureiden (lämpötila, sademäärä, yms.) tilastolliset ominaisuudet. Jaksot päivitetään tasakymmenvuosin: esim. tuorein jakso on 1991-2020.
Kuva 2: Hellepäivien määrä muutos ilmastojaksojen 1961–1990 ja 1991–2020 välillä.

Vaikka hillintätoimissa (eli ilmastoa lämmittävien kasvihuonekaasupäästöjen vähentämisessä) onnistuttaisiin ”täydellisesti” (eli ns. Pariisin ilmastosopimuksen mukaisesti), maapallon ilmasto lämpenee nykytahtia vielä pari vuosikymmentä ilmakehään jo päässeiden kaasujen vuoksi. Vasta tämän jälkeen mahdolliset täysimittaiset hillintätoimet alkavat näkyä lämpenemisen taittumisena (Kuvassa 3 sinisen värialueen mukainen lämpötilan muutos). Jos ilmastopolitiikka epäonnistuu täysin (punainen värialue Kuvassa 3), ilmasto tulee lämpenemään kiihtyvällä tahdilla aiheuttaen huomattavia ja mahdollisesti peruuttamattomia muutoksia elinympäristöömme.

Kuva 3: Havaittu (musta käyrä) ja ilmastomallien arvioima ilmaston lämpeneminen 2100 asti.

Ilmastollisia muutoskäyriä katsottaessa näyttää siltä, että keskimäärin talvisin energiaa tulee kulumaan nykyistä vähemmän lämmitysenergian tarpeen pienentyessä. Kesäisin puolestaan energiantarve kasvaa jäähdytystarpeen kasvaessa. Erittäin tärkeää on kuitenkin ymmärtää, että näiden keskimääräisten muutosten sisällä vuosien välinen vaihtelu säilyy erittäin suurena: kovat pakkasjaksot eivät siis katoa, ne vain harvinaistuvat. Eivätkä kaikki kesät tule olemaan ennätyshelteisiä, vaan helteiset kesät yleistyvät. 

Ilmastomallien avulla voidaan arvioida todennäköisyyksiä tiettyjen lämpötilojen esiintymistiheyden alueellisista muutoksista, jotka ovat keskeisiä vaikkapa energiajärjestelmien mitoituksen kannalta. Uusiutuvaan energiaan pohjautuvassa tulevaisuuden Suomessa voidaan hyödyntää tehokkaasti hyvin erilaisia sää- ja ilmastoaineistoja. Tieto ei kuitenkaan vielä johda automaattisesti reiluksi koettuun energiamurrokseen, mutta se on käytännössä ainoa luotettava lähtökohta, jonka pohjalta päätöksiä ja strategista suunnittelua voidaan edistää. Reiluna pidettävän energiamurroksen eteen pitää tehdä kaikkien osapuolten aktiivisesti ja avoimesti töitä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *