Suurin osa Yhdysvaltain sähköstä tuotetaan fossiilisilla polttoaineilla

Sähköntuotanto on ollut viime aikoina yksi liike-elämän sähköisimmistä puheenaiheista – ja pysynee otsikoissa USA:n nykyhallinnon toimien ansiosta vielä jonkin aikaa. Tässä blogissa teen katsauksen sähköntuotannon nykytilanteeseen USA:ssa.

Yhdysvallat käytti vuonna 2016 sähköä yli 4000 terawattituntia. Tämä on noin 50 kertaisesti runsaasti sähköä käyttävän Suomen vuosittainen sähkönkulutus.

Sähkön tuottamiseen käytetyistä energialähteistä suurimmat olivat maakaasu (34%), hiili (30%), ja ydinenergia (20%). Uusiutuvien energioiden kokonaismäärä on noussut 15 prosenttiin. Uusiutuvista energiamuodoista selvästi suurimmat olivat vesivoima ja tuulivoima.

Hiili oli 30 prosentin osuudella Yhdysvaltain toiseksi suurin energianlähde sähköntuotannossa. Lähes kaikki hiilikäyttöiset voimalaitokset toimivat höyryturbiineilla, mutta joissain laitoksissa hiili muutetaan ensin kaasuksi, joka sitten pyörittää sähköä tekevää kaasuturbiinia.

Hiilikaivosten työntekijämäärä on vähentynyt viimeisen 30 vuoden aikana noin 80 prosenttia (177 tuhannesta 55 tuhanteen) ja uudelta hallinnolta on odotettu toimia, joilla hiilen käyttöä lisätään. Näitä toimia on kuitenkin toistaiseksi nähty yllättävän vähän, koska ne ovat investoijille erittäin haastavia. Yhdysvaltalaisanalyytikkojen mukaan hallinnon mahdollisten toimien vaikutus olisi parhaimmillaankin vain väliaikainen. Muutoksia – eli liiketoimintamahdollisuuksia – tälläkin sektorilla saatetaan kuitenkin nähdä lähivuosina suuntaan ja toiseen. Varsinkin nyt kun USA näyttää irtautuvan Pariisin ilmastosopimuksesta.

Ydinvoimasta saadaan noin viidesosa Yhdysvaltain sähköstä. Viimeisin Yhdysvalloissa avattu ydinvoimalaitos valmistui 1996. Tällä hetkellä rakenteilla on neljä uudentyyppistä laitosta. Viime vuosina useat tahot, kuten Yhdysvaltain ydinturvallisuusvirasto NRC:n entinen johtaja Gregory Jaczko, ovat kuitenkin ennustaneet, että ydinvoimaa ei enää rakennettaisi lisää. Uudessa hallinnossa ydinvoimamyönteisyyttä kuitenkin löytyy. Mitä siitä seuraa, nähtäneen pian.

Vesivoiman osuus Yhdysvaltain sähköntuotannosta oli vuonna 2016 noin 7% (mikä on noin 44% uusiutuvista energianlähteistä). Vesivoimalassa sähkö syntyy turbiinilla, jota pyörittää virtaava vesi. Suurin osa vesivoimasta tuotetaan suurissa valtiollisissa voimalaitoksissa, kuten Grand Coulee Damissa. Yhdysvalloissa monet suurimmista vesivoimaloiden padoista ovat maan länsiosissa, mutta vesivoimalaitoksia on laajalti ympäri maata. Vesivoiman osuus USA:n sähköntuotannosta oli vuonna 2016 hieman yli kuusi prosenttia.

Maaöljyä polttamalla saadaan palamiskaasuja, jotka pyörittävät turbiinia tai tuottavat höyryä, joka pyörittää turbiinia. Raskas polttoöljy ja maaöljykoksi ovat tärkeimmät höyryturbiineissa käytettävät raakaöljytuotteet. Dieselillä tehdään sähköenergiaa generaattorien avulla. Maaöljyllä ja dieselillä tuotettiin alle 1% Yhdysvaltain sähköenergiasta vuonna 2016.

Maakaasusta saadaan sähköä sitä polttamalla. Sillä lämmitetään vettä, joka muuttuu höyryksi, joka puolestaan pyörittää turbiinia tuottaen sähköä. Höyryn lisäksi prosessissa hyödynnetään myös maakaasun poltossa syntyviä palamiskaasuja.

Tuulivoimasta saadaan sähköä turbiinien avulla. Sähköntuotanto tuulen avulla onollut Yhdysvalloissa vuodesta 1970 lähtien selvässä kasvussa. Vuoteen 2016 mennessä tuulivoiman osuus on kasvanut jo lähes kuuteen prosenttiin Yhdysvaltain sähköntuotannosta (226,5 TWh, mikä on noin 37% uusiutuvista energianlähteistä). USA:n tuulivoiman nimellinen kapasiteetti vuonna 2017 on 82 000 megawattia. Tätä suurempi kapasiteetti on vain Kiinalla.

Biomassa on kasveista ja eläimistä saatavaa materiaa, kuten puutavaraa, paperia, viljan- tai ruuan tähteitä, ruohoa ja lehtiä. Biomassaan kuuluu myös maatalouden ja metsätalouden jätteitä kuten puuhake, maissintähkät ja oljet. Nämä materiaalit voidaan polttaa suoraan höyryllä toimivissa voimalaitoksissa, tai ne voidaan muuttaa kaasuksi, joka voidaan polttaa höyrygeneraattoreissa, kaasuturbiineissa tai polttomoottorigeneraattoreissa. Biomassalla tuotettiin noin 2% Yhdysvaltain sähköstä vuonna 2016. Tämäkin on siis kokonaisuudessaan suomalaisesta näkökulmasta iso, koko Suomen sähkönkulutuksen kokoinen bisnes!

Aurinkovoima saadaan auringon säteilyenergiasta. Aurinkokennot ja aurinkoterminen energia ovat kaksi tärkeintä menetelmää joilla muutetaan aurinkoenergiaa sähköksi. Aurinkokennot tekevät auringonvalosta suoraan sähköä. Aurinkotermisissä generaattoreissa aurinkoenergia lämmittää vettä, joka höyrystyessään pyörittää turbiineita. Vuonna 2016 noin 1% Yhdysvaltain sähköntuotannosta tehtiin aurinkoenergialla. Aurinkoenergian suosio on kuitenkin valtavassa kasvussa ja osuuden odotetaan kasvavan dramaattisesti. Vuonna 2016 aurinkovoimakapasiteettia rakennettiin pelkästään Californiaan yli 18 000 megawatin edestä. Taloudellisista panostuksista tuuli- ja aurinkoenergiaan voit lukea mm. Capteenin blogista Tuuli ja aurinkovoima murskaavat fossiiliset polttoaineet.

Geoterminen energia (maalämpö) tulee maan pinnan alla olevasta lämmöstä. Jollain alueilla Yhdysvalloissa geoterminen energia on niin lähellä maankuorta, että pohjavettä voidaan lämmittää höyryksi, joka pyörittää turbiineja. Geotermisella energialla tuotettiin vuonna 2016 alle 1% Yhdysvaltain sähköstä, mutta teknologia – kuten muutkin uudet energiateknologiat – kehittyvät jatkuvasti, välillä isoinkin harppauksin.

Lähteet: EIA:n tilastot ja julkaisut ja Tekniikka & Talous 14.11.2016