Seuraa sähköpostitse

sunnuntai 27. marraskuuta 2016

Lehmänlanta, olki ja ruoho voivat korvata öljyä?

Kansallisen energia- ja ilmastostrategian suuri biopolttoaineiden sekoitevelvoite on innostanut energiakeskustelijoita visioimaan polttoaineita maatalouden sivuvirroista. Voidaanko lehmän lannasta, oljesta ja ruohoista mädätetyllä biokaasulla korvata öljyä? Lehmänlannan maksimaalinen potentiaali öljyn syrjäyttämisessä on suhteellisen helposti laskettavissa. Suuri se ei ole. Oljelle ja ruoholle pätee sama johtopäätös. 




Muutama päivä sittten julkistetun kansallisen energia- ja ilmastostrategian suuri biopolttoaineiden sekoitevelvoite moottoripolttoaineissa (30 prosenttia vuonna 2030) on innostanut energiakeskustelijoita visioimaan polttoaineita maatalouden sivuvirroista. Innokkaimmat ovat hahmotelleet nautojen suoliston tuottaman metaanin käyttämistä polttoaineena, Tässä kirjoituksessa kartoitan maatalouden sivuvirtojen tai tuotteiden, kuten naudanlanta, olki ja ruohot, mahdollisuuksia korvata öljyä polttoaineiden raaka-aineena. Suomessa on noin 900 000 nautaa, joista lypsylehmiä on vajaa kolmannes. Nauta tuottaa useamman lähteen mukaan lantaa noin 50 kg päivässä. Metaania nauta tuottaa 180-360 grammaa päivässä (käytin laskennassa keskiarvoa tästä). Suurin osa metaanista päätyy ilmakehään uloshengityksen mukana, joten mahdollisessa metaanin keräämisessä on keskityttävä eri ja hankalampaan päähän nautaa kuin moni arvaisi. Kun naudanlanta mädätetään biokaasuksi, saadaan lannan märkäpainosta noin prosentti metaaniksi. [Motivan mukaan saanto on 15-25 litraa per kg märkää lantaa. Syntyneestä kaasusta on metaania 60 %. Oletin saannoksi tuon ylärajan eli 25 litraa/kg.]

Naudasta syntyvät "sivutuotteet" eli lannasta mädättämällä saatu ja suolistosta ilmaan päätyvä metaani ovat samaa suuruusluokkaa. Jos oletamme, että saisimme kaiken lehmän lannan ja suolistosta karkaavan metaanin talteen ja lannasta saataisiin hyvällä hyötysuhteella metaania, olisi noin 3,5 prosenttia Suomen öljynkulutuksesta korvattavissa lehmän "sivutuotteilla". Tämä on eräänlainen teoreettistakin suurempi potentiaali eli yläraja, sillä siinä ei ole huomioitu lannan ja metaanin keräyskaluston öljyriippuvuutta, rikkivedyn puhdistamisen tarvetta jne.

Suolistosta karkaavaa metaania ei nautojen laiduntaessa ulkona voi kerätä oikein millään? Navetastakin sen kerääminen olisi haastavaa ja kerääminen kuluttaisi osan metaanin sisältämästä energiasta. Pelkästään lannasta voisi saada teoriassa (epärealistisen suotuisilla oletuksilla) 2 prosenttia Suomen öljynkulutuksesta korvattua. Käytetäänkö lehmänrehun tuotannossa lannoitteita? Jos käytetään, on nekin on pitkälti tuotettu fossiilisella energialla. Lantaa ja mädätysjäännöstä liikutetaan traktorilla, joten osa säästetystä öljystä kuluu biokaasun tuotannossa. Tuo 2,0-3,5 prosenttia on siis aivan liian suuri arvo jopa teoreettiseksi potentiaaliksi, mutta en lähde arvioimaan, että kuinka paljon liian suuri. Aalborgin yliopiston tutkijat päätyivät arvioon, että EU:ssa vuonna 2030 on mahdollista tuottaa biokaasua 6-11 prosenttia siitä energiasta mitä öljynä nyt käytetään. Tässä analyysissä oli mukana lanta, oljet ja ruohot. Oljista ja ruohoista ei voida ottaa energiakäyttöön kuin pieni osa kestävyyssyistä (ravinteita poistuu oljen mukana, eläinten pahnoina käytetään osa jne.), mikä on huomioitu edellisissä luvuissa. Ecofys sai vielä alhaisemmat luvut EU:n biopolttoainepotentiaaliksi, noin 3 prosenttia nykyisestä öljynkulutuksesta vaikka se huomioi edellä mainittujen lisäksi vielä metsätähteetkin raaka-aineiksi. Suomessa metsätähteitä syntyy enemmän kuin EU:ssa keskimäärin.

Öljynkulutus on mittakaavaltaan niin suurta, että sitä on vaikea korvata sivuvirroilla. Ja jos yritetään liikaa, päädytään helposti muihin kestävyysongelmiin kuin tuontiöljy.

Uskallan siis väittää, että lehmistä kannattaa mieluummin luopua kuin yrittää niiden avulla vähentää öljyriippuvuutta. Energia- ja ilmastostrategiassa naudat kuuluvat enemmän ongelmaosioon kuin niiden ratkaisuihin - ainakin jos strategiassa edes hieman on painoa ilmastolla. Maatalous- ja aluetalousstrategiat ovat sitten eri asia. Oljissa ja ruohossa ei ole käytännössä kovin suurta mahdollisuutta öljyn korvaamiseen. Oljesta ei kannata ainakaan tehdä biobutanolia, sillä sen valmistamiseen energiaa kuluu suunnilleen sama määrä kuin sen polttamisesta vapautuu (olen tarkastellut asiaa aiemmin täällä). Tämä ei tarkoita, etteikö lehmänlannan, oljen ja ruohon käyttö biopolttoaineiden raaka-aineena voisi olla joissakin tapauksissa järkevää. Ilmastonmuutoksen hillintä on niin suuri haaste, että ainakin lihaksi kasvatettavista naudoista kannattaisi luopua. Tällä olisi myönteisiä terveysvaikutuksia. Rehun sijaan voitaisiin kasvattaa viljaa. Naudan "hyötysuhde" rehusta lihaksi on varsin alhainen, joten peltopinta-alaa säästyisi, jos pellolla kasvatettaisiin viljaa suoraan syötäväksi.

Suomessa on noin 3000 lihanautakarjatilaa. Metaanin GWP100-kerroin on 23 eli 100 vuoden tähtäimellä metaanin ilmastovaikutus hiilidioksidiin nähden on 23-kertainen. Naudat tuottavat laskelmani perusteella metaanipäästöjä 2,0 MtCO2 vuosittain, mikä on 4,9 prosenttia Suomen vuoden 2015 CO2-päästöistä (nautojen metaani ei ole mukana näissä luvuissa). Tilastokeskus on vuonna 2006 päätynyt hiukan pienempään arvioon 1,9 MtCO2. Tämän mukaan laskien päädyttäisiin 4,6 prosenttiin. Ilmastonmuutoksen ja kansanterveyden kannalta naudoista kannattaisi hankkiutua eroon ja suosia härkäpapua, soijamaitoa/kauramaitoa ja nyhtökauraa. Perinnemaiseman hoidossa saavutetaan niin suuria etuja luonnon monimuotoisuudelle, että siellä naudat ovat paikallaan. Kovin paljon nautoja Suomessa ei tällöin kuitenkaan tarvittaisi. Jos joku haluaa kuluttajana vaikuttaa omalta osaltaan suhteellisen helposti kasvihuonekaasupäästöihinsä, niin naudanlihan vaihtaminen kanaan pudottaa ilmastovaikutuksen noin kymmenesosaan.

Ilmastonmuutoksen hillintä ja öljyn korvaaminen tulee olemaan sen verran kallista, että olisi järkevää edetä mahdollimman lähellä edullisuusjärjestystä eli vähentää kunakin hetkenä CO2-päästöjä sieltä missä se on edullisinta. Erilaisten tukipolitiikkojen heikkous on siinä, että saatatetaan veikata väärää hevosta, jolloin päästöt eivät välttämättä vähene likimainkaan edullisuusjärjestyksessä pitkälläkään tähtäimellä. Parhaiten ilmastonmuutosta hillitään niin, että CO2-päästöille asetetaan riittävän korkea ja ennakoitava hinta (esimerkiksi päästöoikeuksia vähennetään vuosittain tuntuva määrä). Minusta julkista tukea kannattaisi ohjata tutkimukseen ja tuotekehitykseen, mutta jättää teknologiset valinnat pääosin markkinasignaalin ohjattavaksi. Markkinasignaali on verraton työkalu, kun se sisältää kaikki ulkoiskustannukset eli haitat osapuolille, Tutkimus ja kehitys on puolestaan esimerkki asiasta, jota tehtäisiin pelkästään yksityisen sektorin toimesta liian vähän, koska osa hyödyistä valuu markkinaosapuolien ulkopuolelle. Näin T&K-tuet voivat olla erittäin hyödyllisiä.

Olen pohtinut ilmastonmuutoksen hillinnän kustannuksia aiemmin täällä. Kyseessä on niin suuri haaste, että tukia ja päästömaksuja/veroja olisi syytä käyttää viisaasti, jotta jo itsessään suuria kustannuksia ei turhaan kasvateta.

maanantai 21. marraskuuta 2016

VM:n kansantalouden malli ristiriitainen

Sunnuntain Hesarissa oli hyvä juttu Suomen kansantalouden mallintamisesta valtiovarainministeriössä ja Suomen Pankissa ja mallien tulosten käyttämisestä poliittisen päätöksenteon pohjana. Ovatko sisäiseen ristiriitaan ja kyseenalaisiin oletuksiin pohjaavat mallit lopulta hyvä ajattelun tuki ja politiikan väline? 




Hesarin juttu nosti oivallisesti esille Exceliin ja yhtälöihin piilotetun poliittisen vallan. Otan itse kantaa mallin (DSGE) luonteeseen.
Aino ja Kooma perustuvat niin sanottuun uuskeynesiläiseen makrotalousteoriaan. Siinä oletetaan, että jos talous sukeltaa tai ylikuumenee, se palaa aina pidemmän päälle takaisin luonnolliselle kasvu-uralle, tasapainoon. (Hesarin jutusta 20.11.2016)
Toisin sanoen talous palaa loputtoman kasvun tielle kun ulkoisen shokin vaikutus on ohi. Talous vieläpä kasvaa tasapainotilassa. Tässä ei ole kyse siitä, että toimittajat siteeraisivat tai olisivat ymmärtäneet väärin. Juttu on talousjournalismia parhaimmillaan. He nimenomaan siteeraavat jutussa oikein: talouskasvu on vallitsevassa talousopissa tasapainotila, johon palataan. Tässä on kuitenkin sovittamaton sisäinen ristiriita: talouskasvu ja tasapainotila eivät voi vallita samaan aikaan. Talouskasvu, kuten mikä tahansa kasvu, on poikkeama tasapainotilasta. Jokin tekijä tai tekijöiden summa pitää talouden poissa tasapainosta, kasvussa, silloin kun talous kasvaa. Se jokin voi olla vaikkapa investointi tehokkaampaan tuotantopääomaan. Vallitsevan talousopin taustalla heijastelee oletus ikuisesta talouskasvusta tasapainotilana, johon aina palataan. Ikään kuin talouskasvu olisi omalakinen, ihmisestä itsestään juontuva tasapainotila, joka ei koskaan lopu kunhan mikään "shokki" ei siihen vaikuta.
On olemassa aika vähän sellaisia asioita, jotka kasvavat omalakisesti saati ikuisesti. Jos ajattelee vaikka lapsen kasvua, on kasvuhormoni se tekijä, joka pitää kasvua yllä. Sen erittyminen laantuu aikanaan, jolloin ihmisen pituus on tasapainotilassa (ainakin likimäärin). Bakteeriviljelmässä bakteerien kasvun mahdollistaa sokeri. Kun sokeri ehtyy ja/tai bakteerin kasvuliemeen erittämät "myrkylliset" aineenvaihduntatuotteet estävät kasvun, bakteerien määrä on tasapainossa ja kasvu loppuu. Taloudessa schumpeterilainen luova tuho on esimerkki epätasapainotilasta, jossa talous kasvaa. Talouskasvu tasapainotilassa on looginen mahdottomuus, joten se ei ole hyvän talousmallin lähtökohta. Kuten Robert Ayres (2016) asian ilmaisee:
...However, continuous growth-in-equilibrium does not occur in practice, and is virtually a logical self-contradiction, since growth only occurs when there is a dis-equilibrium of some sort.. ...growth of the economy as a whole is typically presented as a monotonic increase while the system is in equilibrium. This is misleading... ...because growth-in-equilibrium is essentially impossible, given that growth is fundamentally a disequilibrium process...
Taloutta voi ajatella systeeminä, johon vaikuttaa sekä talouden kokoa kasvattavia että pienentäviä palautekytkentöjä. Hidastavasta, negatiivisesta palautekytkennästä esimerkiksi käy ilmastonmuutoksen eteneminen (satojen pienentyminen ja helleaaltojen yleistyminen ja piteneminen heikentävät talouden tuottavuutta) tai väestön ikääntyminen. Positiivisten palautekytkentöjen esimerkkejä voisivat olla investointi tuottavampaan tuotantopääomaan tai tuotekehitykseen. Talous kasvaa, jos positiiviset palautekytkennät pääsevät voitolle hidastavista (esim. sokerin bakteerikasvua ylläpitävä vaikutus on suurempi kuin myrkyllisten aineenvaihduntatuotteiden). Bakteerien kasvuliemeen kerääntyvät aineenvaihduntatuotteet lopettavat tietyn kynnyksen ylittymisen jälkeen bakteerien kasvun, vaikka sokerista ei olisi pulaa. Aivan samalla logiikalla hiilidioksidin kertyminen ilmakehään ja meriin on tekijä, joka pääsee niskan päälle kaikista taloutta kasvattavista tekijöistä mikäli CO2-päästöt kasvavat riittävän kauan. Tämä tarkoittaa, että fossiiliseen energiaan perustuva talouskasvu lakkaa tavalla tai toisella - toivottavasti mieluummin vaikkapa schumpterilaisen luovan tuhon kautta ei-fossiilisen energian korvatessa fossiilisen energian kuin että talous "tukehtuu" oman toimintansa sivutuotteena syntyviin kasvihuonekaasuihin.

Voidaan toki keskustella, että onko ikuinen, loputon talouskasvu mahdollista. Onko talouskasvuun ikuisesti tarjolla "sokeria ja kasvuhormonia" ja saadaanko "aineenvaihduntatuotteet" eli CO2, merten ekosysteemien tuhoutuminen jne. ajoissa kuriin vai tuleeko jossain vaiheessa tilanne, että talouskasvu yksinkertaisesti päättyy omaan mahdottomuuteensa? Tähän minulla ei ole varmaa vastausta. Moni taloustieteilijä pitää loputonta talouskasvua aivan mahdollisena. Toisaalta moni (mm. Lawrence Summers, Paul Krugman, Tyler Cowen, Robert Gordon) on päätynyt järkeilemällä hitaan tai peräti nollakasvun aikaan tulevina vuosikymmeninä.
Olisi hyvä ainakin tiedostaa, että talouskasvu ei ole omalakinen, automaattinen prosessi tai tasapainotila johon aina väistämättä palataan kun ulkoinen shokki on ohi. Talouskasvua hidastavien tekijöiden kertyminen liian suureksi jo lähitulevaisuudessa on mahdollista. Tällaisia mahdollisia tekijöitä ovat esimerkiksi kasvavat tulo- ja varallisuuserot, kvartaalikapitalismi, jossa lyhyen tähtäimen tuloksia ei vaaranneta pitkäaikaisilla tuottavuutta parantavilla investoinneilla, veroparatiisit ja verosuunnittelu, velan* jatkuva kasvu tuotantoa nopeammin, väestön ikääntyminen, kasvihuonekaasupäästöt, luonnon monimuotoisuuden heikentyminen... Osa näistä tekijöistä on luonteeltaan poliittisia ja osa myös teknologisia. Lyhytnäköinen kvartaalikapitalismi ei ole kovin vanha ilmiö eikä ole teknologisia esteitä päästä siitä eroon. Veroparatiiseista ja kasvavista tuloeroista eroon pääseminen on haastavaa poliittisesti, mutta ei teknisesti.
Onko kestämättömiin oletuksiin perustuvilla talousmalleilla laajempaa merkitystä? Mitä väliä? Itse olen huolissani siitä, että politiikkaa tehdään ristiriitaisiin talousmalleihin perustuen, mikä voi edesauttaa järkevien politiikkatoimien sulkemista jo ennalta pois. Kuten tuosta Hesarin jutusta käy ilmi, politiikkaa tehdään näihin malleihin perustuen. Jos ajattelun tukena oleva malli on epärealistinen ja ristiriitainen, onko realistista olettaa politiikkaa, joka on realismiin perustuvaa? Jos mallit olettavat loputtoman talouskasvun palaavan, ei ehkä politiikkaakaan osata tehdä muilla oletuksin. Miten esimerkiksi varmistetaan yhteiskunnallisen hyvinvoinnin suotuisa kehitys mikäli talouskasvu hidastuu tai matalan talouskasvun aika pitkittyy entisestään?


Lähde: Robert Ayres, 2016. Energy, Complexity and Wealth Maximization. Springer.

*Velkaa on talouskasvun kannalta karkeasti kahdenlaista; hyvää ja ei-niin-hyvää. Velka voi parantaa velallisen maksukykyä. Esimerkiksi maanviljelijä voi investoida tehokkaampaan puimuriin ja olla varakkaampi kuin ennen velkaa korkojen maksun ja lainan lyhentämisen jälkeenkin. Velka voi myös yhtä hyvin olla lisäämättä maksukykyä (autolaina, muu kulutusluotto...), jolloin se lähtökohtaisesti ei ole niin hyödyllistä velkaa. Velka on talouskasvun edellytys, mutta ei tae siitä. Asuntojen hintakupla on tyypillinen esimerkki kasvavasta velasta, joka ei juurikaan lisää velallisten maksukykyä. Kasvavaa velkaa vastaan ei finanssikuplassa talouden todellinen tuotantokyky välttämättä lisäänny vastaavasti. Viime vuosikymmeninä on monissa kansantalouksissa yhä enemmän velkaa otettu ilman, että velallisen maksukyky samalla kasvaa vähintään korkojen verran. Tällä voi olla suuri merkitys talouskasvulle, ellei trendi käänny. Suomen Pankin mallissa pankkisektori otetaan jo lehtijutun perusteella paremmin huomioon kuin ennen, mikä on hyvä asia. Hyvä katsaus velkakysymyksiin löytyy täältä.

P.S. Täysi tunnustus sille tai niille, jotka nimesivät VM:ssä käytetyn mallin Koomaksi. Ehkä mallin tekijät halusivat nimen muistuttamaan, että mallia on käytettävä harkiten.

tiistai 1. marraskuuta 2016

Hyötysuhde-argumentti ohjaa energiakeskustelua harhaan

Energiamuotoja on vertailtava esimerkiksi CO2-päästöjen ja kustannusten kannalta. Usein keskustelu kuitenkin kääntyy hyötysuhteeseen, joka ohjaa keskustelua sivuraiteelle ja voi ohjata tekemään vääriä päätöksiä. Tämä kirjoitus tarjoaa esimerkkejä kokonaisvaltaisemmasta ajattelusta energiajärjestelmien suhteen. 




Usein energiamuotojen puolesta tai vastaan argumentoidaan niiden hyötysuhteen perusteella. Tässä on kuitenkin suuri vaara mennä metsään, varsinkin jos ei tunne eri hyötysuhteiden määrittelyjen eroja. Esimerkiksi öljylämmityksellä voidaan sanoa olevan hyötysuhde noin 80 prosenttia eli varsin korkea, mutta silti öljylämmitys on hyvin tehotonta öljyn käyttöä (perustelen jäljempänä tämän tarkemmin). Öljykattiloita voi verrata keskenään näin määritellyn energiahyötysuhteen perusteella, mutta ei öljyn käyttöä eri tarkoituksiin. Energiajärjestelmiä voi ja pitää verrata toisiinsa hiukan monimutkaisemmin määritellyn ns. eksergiahyötysuhteen perusteella. Eksergiahyötysuhde öljylämmityskattilalle on alle 5 prosenttia, mikä ei kuulostakaan kovin suurelta. Öljykattiloita verrattaessa toisiinsa hyötysuhde voi olla lähes sata prosenttia, mutta öljyn käytön kannalta öljykattilan hyötysuhde on alle 5 prosenttia.

Hyötysuhde voidaan määritellä kahdella eri tavalla, joista energiahyötysuhde on yleisempi, mutta energiajärjestelmien ja energiamuotojen vertailun kannalta valitettavasti huonompi. Tämä yleisimmin käytetty hyötysuhde määritellään termodynamiikan 1. pääsäännön eli energian säilymisperiaatteen mukaan. Esimerkiksi jos lämmitysöljyn poltosta vapautuvasta lämmöstä 80 prosenttia päätyy lämmitettävään veteen, on hyötysuhde 80 prosenttia. Uusien, pakokaasusta vesihöyryä kondensoivien öljykattiloiden hyötysuhde voi jopa ylittää 100 prosenttia (kun lämpöarvo määritetään alemman lämpöarvon mukaan) (ks. esim. täällä). Tarkoittaako korkea energiahyötysuhde, että omakotitalon lämmitys kannattaa hoitaa öljykattilalla? Ei tarkoita. Jos pitäydymme argumentin vuoksi siinä, että öljyä on pakko käyttää, niin kannattaisi mieluummin polttaa öljy yhdistettyä sähköä ja lämpöä tuottavassa voimalaitoksessa (CHP-laitos). Öljy palaa yli 1000 asteen lämpötilassa, jolloin voidaan voidaan tehdä ensin korkean lämpötilan ja paineen höyryä. Tällä höyryllä voidaan tehdä sähköä ja sen jälkeen "jätelämpö" käyttää kaukolämpönä. Ei ole sattuma, että kaukolämpö on yleinen lämmitysmuoto Suomen kaupungeissa, sillä sen 2. pääsäännön mukainen (se, jolla on järjestelmän tehokkuusvertailun kannalta merkitystä) eksergiahyötysuhde on paljon suurempi kuin öljykattilalla toteutetun lämmityksen.

Lämpöpumpun mielekkyyden lämmityksessä ovat havainneet sadat tuhannet suomalaiset ja ruotsalaiset kotitaloudet. Karkeasti voimme esimerkin vuoksi ajatella, että öljystä voidaan saada sähköä 55 prosentin hyötysuhteella kombivoimalaitoksessa ja päälle syntyy vielä lämpöä. Jos laskemme, että lämpöpumppu tarvitsee kolmanneksen sähköä tuottamaansa lämpöenergiaan nähden, niin saamme lämmitettyä 1,7-kertaisesti per lämmitysöljylitra tekemällä öljystä sähköä ja käyttämällä sähköllä lämpöpumppuja verrattuna talokohtaiseen "huipputehokkaaseen" öljykattilaan. Tämän päälle saadaan vielä kaukolämpöä. Selvästikään yli 100 prosentin energiahyötysuhteen (öljyn alemmasta lämpöarvosta laskien) omaava öljykattila ei siis ole öljyn käytön kannalta optimaalinen ratkaisu. Tämä karkea esimerkki ei ota kaikkea huomioon, mutta marginaali vertailujen välillä on niin suuri, että tulos on selvä. Eksergiahyötysuhteen laskeminen ei ole aivan suoraviivaista, joten menen suoraan esimerkkulukuarvoihin. Öljykattilan eksergiahyötysuhde on luokkaa 4-5 %, mutta lämpöpumpuilla päästään noin 15 prosentin eli yli kolminkertaiseen eksergiahyötysuhteeseen. Energiahyötysuhde on lämpöpumpuille laskennallisesti luokkaa 300 % (jos yhdellä yksiköllä sähköä saadaan tuotettua yhteensä kolme yksikköä lämpöä), minkä pitäisi jo soittaa hälytyskelloja, sillä hyötysuhde on huonosti määritelty jos se voi olla yli 100 prosenttia. Lämpöpumppujen tehokkuutta mitataankin energiahyötysuhteen sijaan tavallisesti ns. COP-luvulla, joka kertoo kuinka monta yksikköä saadaan lämpötehoa per käytetty sähkötehon yksikkö. Mitä suurempi COP-luku koko vuotuisen käyttöajan yli laskettuna, sitä vähemmän tarvitaan sähköä suhteessa tuotetun lämmön määrään.

Edellä oli öljykattilaesimerkki, jossa käytettiin öljyn alempaa lämpöarvoa hyötysuhteen laskennassa vaikka prosessi on suunniteltu ottamaan suuri osa polttoaineen ylemmän ja alemman lämpöarvon erotuksesta talteen. Polttoaineen alempi lämpöarvo tarkoittaa, että polttoaineen polttamisessa syntynyt vesihöyry jää tiivistymättä nestemäiseksi vedeksi prosessissa. Ylempi lämpöarvo puolestaan tarkoittaa tilannetta, jossa vesihöyryn höyrystämiseen kulunut lämpöenergia saadaan prosessissa talteen kun vesihöyry tiivistetään eli lauhdutetaan vedeksi. Jos laskennassa käytetään alempaa lämpöarvoa, mutta suuri osa vesihöyrystä tiivistyy prosessissa, päästään yli sadan prosentin hyötysuhteeseen. Tällöin voidaan sanoa, että hyötysuhde oli tarkkaan ottaen väärin määritelty. Tehokkuusmittarien huono määrittely ei rajoitu energiaprosesseihin. Esimerkiksi meetvurstipaketissa voidaan lihapitoisuuden väittää olevan yli sata prosenttia, jos kuiva-ainepitoisuuden eli kääntäen vesipitoisuuden eroja prosessin alussa ja lopussa ei huomioida kuivumisen myötä.

Tavallisesti käytetty energiahyötysuhde huomioi kulloinkin tarkasteltavan laitteen häviöt hyvin, mutta sen heikkous on siinä, että se olettaa laite- tai prosessivalinnan optimaaliseksi. Energiajärjestelmissä on paljon esimerkkejä, joissa laitteen hyötysuhde (1. pääsäännön mukaan määriteltynä) on korkea, mutta prosessi itsessään on epäoptimaalinen. Omakotitalon öljykattila on hyvä esimerkki, mutta ongelmallinen hyötysuhde-argumentin käyttö ei suinkaan rajoitu tähän. Esimerkiksi eksergiahyötysuhde voi olla hyödyllinen pohdittaessa, että kumpi on tehokkaampaa: käyttää biomassaa sähkön tekemiseen ja käyttää saatua sähköä sähköauton liikkumiseen vai valmistaa biomassasta biopolttoainetta ja käyttää sitä polttomoottoriauton tankissa. Energiahyötysuhdetta ei kannata käyttää kahden erilaisen energiajärjestelmän vertaamiseen (vaikka siihen törmääkin silloin tällöin). Varmempaa on vertailla ja kustannuksia ja CO2-päästöjä (jos nämä tiedetään) sekä tarpeen mukaan muita tunnuslukuja keskenään.

Minusta hyötysuhdetta ei kannata käyttää argumenttina energiakeskustelussa jos ei ole tietoinen sen rajoituksista. Minusta energiahyötysuhde on huono paitsi energiajärjestelmien välisiin vertailuihin, myös polttoaineettoman energiantuotannon, kuten tuulivoiman, aurinkopaneelien ja ydinvoimankin hahmottamiseen. Esimerkiksi voidaan ottaa mainittu aurinkopaneeli. Auringosta tulee tuhansia kertoja energiaa ihmiskunnan tarpeeseen nähden. Ei ole mielekästä optimoida aurinkopaneelia käyttämään auringon säteilyä mahdollisimman tehokkaasti sinänsä. Mieluummin pitää optimoida alhaiset kustannukset, alhaiset CO2-päästöt tuotantoketjussa, alhainen vaihtoehtoisessa käytösssä olevan pinta-alan käyttö jne. Pinta-alan vaihtoehtoiskäytöllä tarkoitan sitä, että on esimerkiksi seinä- ja kattopintoja, joilla ei ole muuta käyttöä, mutta vaikkapa sademetsää ei kannata kaataa aurinkopaneelien käyttöä varten. Teknisemmin ilmaistuna sademetsä on esimerkki pinta-alan käytöstä, jonka vaihtoehtoiskustannus on suuri hiilen sidonnasta ja suuresta luonnon monimuotoisuudesta eli biodiversiteetistä johtuen, Jos aurinkopaneelin auringonsäteilyn käytön tehokkuuden parannus auttaa järkevien tavoitteiden saavuttamisessa, on siinä tietenkin järkeä.

Yksittäisten laitteiden vertailussa energian säilymisen mukaan määritelty energiahyötysuhde on usein paikallaan, mutta siinäkin on rajoituksia. Itse en esimerkiksi valitsisi hyötysuhteeltaan kaksinkertaista aurinkopaneelia, jossa sillä tuotetun sähkön hinta ei ole edullisempi (euroissa ja CO2-päästömielessä) kuin verrokkinsa ja pinta-ala johon paneeli asennetaan ei ole rajoitteena. Tuotetun energian hinta ja päästöt per tuotettu energia ovat usein tärkeämpiä kriteereitä kuin hyötysuhde. Usein hyötysuhteen parantuminen on hyvä asia, sillä esimerkiksi materiaaleja tarvitaan tällöin vähemmän per haluttu keskimääräin teho, mutta se ei ole järkevää hinnalla millä hyvänsä. Laitteita suunnittelevat ja kehittävät insinöörit osaavat optimoida oikeita kohdefunktioita. Ongelmallinen hyötysuhteen käyttö vaivaa lähinnä yhteiskunnallista keskustelua. Yhteiskunnallinen keskustelu kuitenkin määrittelee jossain määrin sitä, että valitsemmeko parhaimmat järjestelmät. On tärkeää, että emme käytä keskustelussa huonoja argumentteja, jotka eivät edistä tasokasta keskustelua ja kenties ohjaavat kohti vääriä valintoja.



P.S. Öljyä ei enää oikeasti kannata teollisuusmaassa juurikaan käyttää sähköntuotannossa, mutta argumentoinnin oletin esimerkissä näin. Kombivoimaloissa käytetään yleensä maakaasua ja kivihiiltä.