Kustannukset ja rahoitus
3. Suomen kasvihuonekaasupäästöt
Vuonna 1990 Suomen hiilidioksidipäästöt olivat noin 55 Mt (CO2). Merkittävin hiilidioksidipäästöjen aiheuttaja Suomessa on fossiilisten polttoaineiden käyttö.
Noin 98 % CO2-päästöistä on peräisin energiasektorilta ja loput 2 % sementin ja kalkin valmistusprosesseista, joissa raaka-aineena käytettävään kalkkikiveen sitoutunut hiili vapautuu ilmakehään hiilidioksidina. Myös metsäekosysteemin sisältämien hiilivarastojen nettomuutokset vaikuttavat päästötasapainoon, mutta tässä tutkimuksessa niitä ei oteta huomioon, koska metsitetyn alueen määrän on oletettu pysyvän käytännössä vakiona tarkasteltavalla ajanjaksolla. Lisäksi hiilinieluihin liittyvistä laskentamenetelmistä sovitaan kansainvälisesti
aikaisin-taan vuoden 1998 lopulla Buenos Airesissa pidettävässä ilmastosopimuksen osapuolien kokouksessa (COP-4).
Lähes kaikki ihmisen toiminnan aiheuttamat metaanipäästöt ovat Suomessa pe-räisin kaatopaikoilta (n. 60 %), maataloudesta (n. 30 %) ja polttoprosesseista (n.
10 %). Vuonna 1990 metaanipäästöt olivat noin 310 kt (CH4) ja niiden kehitys on 90-luvulla ollut hieman laskeva johtuen kaatopaikkasijoitettavan jätteen ja karjaeläinten määrän vähentymisistä. Ihmisen toiminnan aiheuttamat dityppiok-sidipäästöt ovat Suomessa peräisin polttoprosesseista (erityisesti leijukerrospolt-to), maataloudesta, typpihapon valmistuksesta ja NOx- ja NH3-päästöjen ai-heuttamasta typpilaskeumasta. Päästöt ovat 1990-luvulla lisääntyneet lähinnä leijukerrospolton ja katalysaattoriautojen yleistymisen takia.
4. Laskentamenetelmä
Tämän tutkimuksen tarkastelut on tehty EFOM-ENV–mallilla, joka on ns.
kvasi-dynaaminen lineaarinen optimointimalli. Mallia on käytetty laajasti kansallisten energiajärjestelmien ja niistä aiheutuvien CO2-, SO2- ja NOx -päästöjen analysointiin (esim. Lueth ym. 1997, Lehtilä & Pirilä 1996, Russ ym.
1991). Tutkimuksen aikana mallia laajennettiin siten, että sillä voidaan tarkastella hiilidioksidipäästöjenlisäksimyös metaani-jadityppioksidipäästöjä.
Malliintehtiinkuvaukset kaikista merkittävistä ja hyvin tunnetuista CO2-, CH4 -ja N2O-päästölähteistä ja niiden potentiaalisista rajoituskeinoista. Päästöjen laskentamenetelmät perustuvat pääasiassa IPCC:n (1997) ohjeisiin. Päästöker-toimien laskennassa on käytetty kansallisia tietoja aina, kun se on ollut mahdollista. Lisäksi polttoprosessien CH4- ja N2O-päästökertoimet ovat peräisin Tilastokeskuksen ILMARI-mallista (Grönfors 1997).
EFOM-ENV–mallissa koko kuvattu systeemi koostuu energia- ja materiaali-virtojen ketjuista. Kuvatun energiajärjestelmän ketju alkaa primaarienergian hankinnasta ja päättyy loppukulutussektoreille. EFOM-ENV on ns. hankinta-malli, jolla voidaan selvittää, millaiseksi energiajärjestelmää tulisi kehittää, kun kysynnän oletetaan muuttuvan tietyllä tavalla (Lehtilä & Pirilä 1993). Mallissa optimoinnin kohdefunktiona on kuvatusta järjestelmästä koko tarkasteltavalta ajanjaksolta aiheutuvat diskontatut kokonaiskustannukset (diskonttauskorko 5 %), joita pyritään minimoimaan asetettujen reunaehtojen puitteissa.
5. Skenaariot
Tässä yhteenvedossa keskitytään vain työssä tehtyihin perustarkasteluihin. Laa-jemmat tarkastelut julkaistaan vuoden 1998 lopulla VTT Publications -sarjan raportissa (Lehtilä & Tuhkanen 1998). Perustarkasteluissa on analysoitu kasvi-huonekaasupäästöjen vähentämistä kolmen eri skenaarion avulla. Ne eroavat toisistaan ainoastaan asetettujen päästönrajoitusten suhteen. Perusskenaariossa (vertailu), ei kasvihuonekaasupäästöille aseteta mitään rajoituksia (”business as usual”). Ensimmäisessä rajoitusskenaariossa (CO2-rajoitus) tavoite kohdistetaan vain hiilidioksidipäästöille siten, että ne rajoitetaan keskimäärin vuoden 1990 ta-solle aikavälillä 2008 - 2012. Toisessa rajoitusskenaariossa (Kioto) GWP-painotettujen CO2-, CH4- ja N2O-päästöjen summa rajoitetaan 1990 tasolle, ku-ten edellä. Näiden kahden eri rajoitusskenaarion avulla voidaan tutkia, kuinka metaani- ja dityppioksidipäästöjen lisääminen ”kaasupakettiin” vaikuttaa hiili-dioksidipäästöjen rajoittamiseen. Edellämainittujen rajoitusten lisäksi molem-missa rajoitusskenaariossa rajoitus tiukkenee lineaarisesti vuoteen 2025, jolloin päästöjen täytyy olla 5 % vuoden 1990 tason alapuolella.
Energiankulutuksen kasvu eri loppukulutussektoreilla on pääasiassa KTM:n energiamarkkinaskenaarion (EMS) mukaista. Ilman päästönrajoitustoimenpiteitä kysynnän kasvu vastaa noin 2 - 3 % talouskasvua. EMS:n oletusten mukaisesti energiaintensiivisen prosessiteollisuuden kasvu jää keskimääräistä kasvua alem-maksi. Tästä syystä skenaariossa erityisesti primaarienergian, mutta myös säh-kön kulutus bruttokansantuotetta kohden laskee tasaisesti (KTM 1997).
Merkittävimmät oletukset skenaarioissa energian hankinnan ja tuotannon suh-teen ovat: ydinvoimakapasiteetti on rajoitettu nykyiseen määräänsä tehonkorotukset huomioonottaen, vesivoiman tuotannossa hidas kasvu modernisointien ja pienvesivoiman lisäyksen avulla on sallittu, sähkön nettotuonti on rajoitettu 5 TWh:iin vuodessa, maakaasun tuonti saa olla enintään 6,2 mrd. m3 vuonna 2010 ja enintään 10 mrd. m3 vuonna 2025 ja puupolttoaineiden käyttö on verrannollista teollisuuden puunkäyttöön. Näissä tarkasteluissa on käytetty melko varovaisia oletuksia teknisen kehityksen, biomassan hintakehityksen ja säästötoimenpiteiden suhteen. Kuten aiemmin jo mainittiin, näiden suhteen on kuitenkin tehty monipuolisempia tarkasteluja, joissa kehityskulut on jaettu pessimistisiin ja optimistisiin tapauksiin (Lehtilä &
Tuhkanen 1998).
6. Tuloksia
Mallitarkasteluista tuloksena saadut Suomen kasvihuonekaasupäästöt esitellään kuvassa 1. Vertailuskenaariossa päästöjen CO2-ekvivalenttisumma kasvaa noin 30 % aikavälillä 1990 - 2010. Tämä johtuu lähinnä energian ja fossiilisten polttoaineiden käytön lisääntymisestä, joka vaikuttaa pääasiassa CO2- ja N2 O-päästöihin. Hiilen käyttö lähes kaksinkertaistuu vertailuskenaariossa aikavälillä 1990 - 2010. Metaanipäästöt muuttuvat varsin vähän vuoden 2000 jälkeen.
1990-luvulla tapahtuneen CH4-päästöjen alenemisen syyt mainittiin aikaisemmin tekstissä.
Kuva 1. Suomen kasvihuonekaasupäästöt eri skenaarioissa.
Rajoitusskenaariossa hiilidioksidipäästöt vähentyvät nopeasti vuoden 2005 jälkeen. Tämä on tarkastelujen mukaan halvin tapa saavuttaa asetetut päästörajoitusehdot. Yhtenä syynä on se, että vuoden 2005 tienoilla käytöstä poistuu melko paljon fossiilisia polttoaineita käyttäviä voimalaitoksia, joten se on taloudellisesti järkevin hetki uuden “puhtaamman” kapasiteetin rakentamiseen. Laitosinvestointeja koskeva päätöksenteko tulisi kuitenkin aloittaa välittömästi, jotta niillä olisi merkitystä Kioton pöytäkirjan tavoitteita ajatellen.
Kioto-skenaariossa CO2-päästöt ovat noin 2 Mt korkeammalla tasolla kuin CO2 -rajoitusskenaariossa. Tämä johtuu siitä, että Kioto-skenaariossa myös muiden kaasujen halpa rajoituspotentiaali voidaan ottaa huomioon, jolloin CO2-päästöjä ei tarvitse vähentää niin paljoa. Toisaalta metaanipäästöjä vähennetään molem-missa skenaariossa lähes saman verran. Tämä puolestaan johtuu
kaatopaikka-CO2
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
Mt (CO2)
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
kt (CH4)
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
kt (N2O)
vertailu CO2 rajoitus Kioto
kaasun ja palavan jätejakeen hyödyntämisestä energiana, jotka molemmat vähentävät sekä CO2- että CH4-päästöjä. Kuvasta 1 nähdään myös N2 O-pääs-töjen kasvu vertailu- ja CO2-rajoitusskenaariossa. Syyt kasvuun ovat kuitenkin erilaiset: vertailuskenaariossa hiilen lisääntynyt käyttö ja CO2 -rajoitusskenaa-riossa lisääntynyt biomassan leijukerrospoltto, jota otetaan käyttöön CO2 -rajoi-tuksen takia. Kioto-skenaariossa typpihapon tuotannon päästöjen rajoittaminen katalyyttisin menetelmin ja leijukerrospolton maltillisempi kasvu kääntävät N2O-päästöt laskuun vuoden 2000 jälkeen.
Päästönrajoitukset aiheuttavat suuria muutoksia primaarienergian hankinnan rakenteessa, kuten kuvasta 2 nähdään. Molemmissa rajoitusskenaariossa hiilen käyttö vähenee 70 - 80 % ja puupolttoaineiden käyttö kasvaa jopa 170 - 180 % verrattuna vertailuskenaarioon. Maakaasun käyttö yli kaksinkertaistuu aikavä-lillä 1990 - 2010 kaikissa skenaariossa, ja rajoitusskenaariossa se lisääntyy noin 8 % enemmän kuin vertailutapauksessa. Kuvasta 2 voidaan havaita, että rajoi-tusskenaariossa primaarienergian kokonaiskulutus on noin 7 % pienempi kuin vertailutapauksessa. Tämä aiheutuu teollisuudessa ja rakennusten lämmityksessä käyttöön otetuista energian säästötoimenpiteistä.
Päästönrajoituksesta aiheutuneet suorat vuosikustannukset ja marginaalikustan-nukset esitellään kuvassa 3. Rajoituskustanmarginaalikustan-nukset on laskettu vähentämällä rajoitusskenaarioiden vuosikustannuksista vertailuskenaarion vastaavat kustan-nukset. Kustannukset nousevat ajan kuluessa, koska kasvava energian kulutus ja tiukkenevat rajoitustavoitteet vaikeuttavat päästöjen rajoittamista.
Kuten kuvasta 3 nähdään, sekä rajoitus- että marginaalikustannukset ovat sel-västi alemmat Kioto-skenaariossa, koska metaanin ja dityppioksidin mukaanot-taminen lisää kustannustehokkaiden rajoitusmahdollisuuksien määrää, jolloin kalleimpia CO2-rajoituskeinoja ei tarvitse ottaa käyttöön. Tästä syystä on järke-vää asettaa rajoitustoimia kaikille tarkastelluille kasvihuonekaasuille. Marginaa-likustannukset ovat molemmissa rajoitusskenaariossa yli kaksi kertaa korkeam-pia kuin keskimääräiset rajoituskustannukset. Tästä nähdään hyvin, että päästö-rajoitusten tiukentaminen voi nopeasti nostaa rajoituskustannuksia. Yleisesti marginaalikustannukset ovat vuonna 2010 kansainvälisesti kohtuullisella tasolla, koska taloudellisesti järkevien päästönrajoitustoimenpiteiden kustannusten ylä-rajana on pidetty noin 50 ECU/t CO2-ekv. (de Jager ym. 1998).
Kuva 2. Primaarienergian kulutus vuonna 1990 sekä vuosina 2010 ja 2020 eri skenaarioissa.
Kuva 3. Suorat päästönrajoituskustannukset ja marginaalikustannukset.