Uusiutuva energia kiertotalouden ratkaisuna Namibiassa

Kirjoittajat: Teija Järvenpää, Nina Savela ja Minna Keinänen-Toivola.

Voimakkaasti kehittyvissä Afrikan maissa energiankulutus ja -tarve kasvavat. Väestönkasvu megakaupunkeineen johtaa myös kasvaviin jätemääriin. Satakunnan ammattikorkeakoulun syyskuussa 2017 päättyneessä Tekes BEAM NAMURBAN-projektissa tutkittiin kaupunkikehityksen resurssitehokkaita ratkaisuja käyttäen Namibiaa pilottimaana. Näkökulmina olivat niin valtio-oppi, teknologia kuin liiketoimintapotentiaali suomalaisille yrityksille. Aiemmassa AMK-lehden artikkelissa on kuvattu projektin lähtökohdat (Keinänen-Toivola & Savela 2016), kun tässä artikkelissa keskitymme projektin tuloksiin Namibian energiasektorin osalta.

Namibian energiasektori – haasteet ja mahdollisuudet

Namibian energiasektori nojaa voimakkaasti tuontienergiaan sähkön ja öljyn osalta. Sähkönkulutus on kasvanut jatkuvasti, mutta maan sähköntuotantokapasiteetti ei ole kasvanut olennaisesti. Maa on näin ollen voimakkaasti riippuvainen muualta ostettavasta sähköstä. Namibiassa tuotettava sähkö on pääasiassa peräisin vesivoimasta, joka on altis ilmasto- ja vesiolosuhteiden muutoksille. Epävarmaa energiatilannetta yritetään korjata valmisteilla olevalla suurella kaasuvoimalaitoksella, jonka on määrä tuottaa sähköä Namibian tarpeisiin sekä myyntiin.

Namibian energiasektoriin liittyy myös kotitalouksissa käytettävä puu ja puuhiili. Suuri osa namibialaisista on edelleen sähköverkon ulkopuolella ja he ovat riippuvaisia puupolttoaineista energian tarpeen tyydyttämiseksi. Namibian valtio on jo historiassa pannut täytäntöön pienemmän mittakaavan projekteja syrjäisimmällä maaseudulla yhteistyössä yksityisen sektorin kanssa sähkönsaannin turvaamiseksi ilman verkkoa. Mahdollisuuksia vielä mittavampaan toimintaan kuitenkin on.

Heikkouksiin lukeutuvat edelleen voimassa oleva yhden ostajan malli (a single-buyer model), jonka myötä itsenäiset palveluntarjoajat eivät kykene helposti osallistumaan sähköntuotannon markkinoille. Syöttötariffeja (feed-in tariffs) ja nettomittausta (net-metering) koskeva lainsäädäntö on Namibiassa vielä puutteellinen. Lisäksi Namibiassa on puutetta koulutuksesta uusiutuvan energian sektorilla, eikä uusiutuvan energian teknologia ole hintansa puolesta mahdollista kaikille. Paikoin huonokuntoisen sähköverkon ylläpitokustannuksia lisää ulkomailta tuotava materiaali.

Tulevaisuuden uhkiin lukeutuvat kasvava riippuvuus tuontisähköstä muista eteläisen Afrikan SADC-maista. Nämä maat kärsivät haasteista tarjota riittävästi sähköä kansalaisilleen, mikä taas saattaa nostaa sähkön hintaa myös Namibiassa. Lisäksi maassa kärsitään alueittain haastavasta kuivuudesta ja koska vesivoimalla tuotetaan mittava osuus maan sähköstä, kuivuus saattaa vaarantaa tulevaisuuden sähköntuotannon maassa.

Namibiassa hallitus on osoittanut kasvavissa määrin halua avata uusiutuvan energian markkinoita itsenäisille energian tuottajille. Yhteistyö teknillisten korkeakoulujen ja rahoittajien kanssa on lisännyt teknologian kehitystä. Lisäksi yhteiskunnallinen keskustelu uusiutuvan energian muotoja kohtaan on lisääntynyt. Tämä on konkreettisesti näkynyt yhä suurempien uusiutuvaa energiaa hyödyntävien projektien määrän kasvussa sekä julkista ja yksityistä sektoria yhdistävien seminaarien ja konferenssien järjestämisenä.

Namibiassa vahvuuksiin kuuluvat runsaat luonnonvarat, joita voidaan käyttää uusiutuvan energian lähteinä, kuten aurinko-, tuuli- ja bioenergia. Noin 300 aurinkoista päivää vuodessa antavat hyvät mahdollisuudet aurinkoenergian hyödyntämiselle maassa. Aurinkoenergiajärjestelmien määrä on viime vuosina kasvanut nopeasti ja kasvun odotetaan jatkuvan tulevaisuudessakin. On arvioitu, että Namibiassa yli 200 aurinkosähköjärjestelmää on kytketty sähköverkkoon (Roedern 2015). Lisäksi Namibian pitkä ja tuulinen Atlantin valtameren länsirannikko tarjoaa tuulienergian valjastamismahdollisuuksia. Bioenergiaa on toistaiseksi hyödynnetty lähinnä polttopuun ja puuhiilen muodossa, mutta SAMKin NAMURBAN-projektissa havaittiin, että Namibiassa on mahdollisuuksia myös biokaasun tuotantoon (Järvenpää 2017).

Biokaasun hyödynnettävyys Namibiassa

Energiapulaan ja jätteiden hyötykäyttöön yksi mahdollinen ratkaisu on biokaasuteknologia. Namibiassa biohajoavia jätteitä ja sivuvirtoja voitaisiin hyödyntää nykyistä tehokkaammin. Esimerkiksi elintarviketeollisuuden jätteitä, jätevesiä ja jätevesilietteitä, teurastamojätettä ja karjan lantaa voidaan käyttää biokaasun tuotantoon. Biokaasua voidaan tuottaa hallituissa oloissa biokaasulaitoksessa, jossa hapettomissa oloissa mikro-organismit hajottavat orgaanisen aineksen ja tuottavat lopulta metaania ja hiilidioksidia eli biokaasua. Biokaasua voidaan käyttää niin lämmön- ja sähköntuotantoon kuin liikennepolttoaineeksi. Biokaasu on erinomainen esimerkki kiertotalouden ajatuksesta: biokaasun tuotantoon voidaan käyttää maatalouden, teollisuuden ja yhdyskunnan orgaaniset jätteet ja sivuvirrat. Lisäksi biokaasun tuotantoprosessissa syntyvää mädätysjäännöstä voidaan edelleen hyödyntää lannoitteena, jolloin ravinteet saadaan takaisin kiertoon.

Kala on Namibian tärkeimpiä vientituotteita, ja useat kalanjalostuslaitokset tuottavat jonkin verran perkuujätettä, jota löytyy laitoksien jätevesistä. Kuitenkin kalan perkaus keskittyy pyyntialuksiin, mistä perkuujäte päätyy mereen. Kalanjalostuslaitokset maalla keskittyvät kalojen pakkaamiseen, eikä siellä näin ollen synny suuria määriä biojätettä. Eri toimijoiden välinen yhteistyö mahdollistaisi riittävän syötteen saatavuuden. Lisäksi biokaasun tuotanto soveltuu hyvin esimerkiksi jätevedenpuhdistamoiden yhteyteen, sillä jätevesilietettä on saatavilla tasaisesti ja puhdistamoilla biokaasua voidaan käyttää lämmitykseen, sähköntuotantoon ja mekaanisena energiana puhdistusprosessiin.

Monipuoliselle biokaasulle on useita hyödyntämismahdollisuuksia, joista lämmöntuotanto on edullisempaa ja yksinkertaisempaa kuin sähköntuotanto. Lämpöä voidaan käyttää esimerkiksi yrityksen toiminnoissa ja biokaasureaktorin lämmityksessä. Vaikka Namibian lämpimässä ilmastossa biokaasureaktori saattaa pärjätä jopa pelkästään hyvällä eristyksellä, lisälämmitys takaa tasaisen lämpötilan biokaasureaktorissa ja myös paremman biokaasun tuoton. Tärkeää on, että biokaasulle on kustannustehokas käyttötarkoitus.

Orgaaninen jäte hajoaa hapettomissa oloissa myös kaatopaikoilla synnyttäen biokaasua. Jos metaania ei kerätä kaatopaikoilta talteen, vapautuu se ilmakehään kasvihuoneilmiötä voimistaen. Kaatopaikoilta kerättävää biokaasua voidaan hyödyntää energiana samoin kuin biokaasulaitoksella tuotettua biokaasuakin. Noin 69 prosenttia yhdyskuntajätteestä Afrikassa sijoitetaan kaatopaikoille, jolloin kaatopaikkakaasun hyödyntämiselle on potentiaalia (Roopnarain & Adeleke 2017). Jätteen läjityspaikat ja kaatopaikat muodostavat suuren biokaasun tuotantokokonaisuuden, jota on vielä toistaiseksi heikosti hyödynnetty energiantuotantoon Namibiassa.

Biokaasu on vielä toistaiseksi melko tuntematon käsite Namibiassa. Tietoisuus ja positiiviset kokemukset teknologian hyödyllisyydestä ja toimivuudesta lisäävät energiamuodon suosimista. Lisäksi tarvitaan koulutusta biokaasulaitoksen käytöstä. Kokonaisratkaisun eli tuotteen ja palveluiden tarjoamisen nähdään olevan Namibiassa kaiken perusta (Järvenpää 2017). Namibia tarjoaa paljon mahdollisuuksia biokaasun tuotannon kehittämiseksi, energialle on tarvetta ja syötemateriaalia biokaasun tuotantoon on saatavilla. Haasteita biokaasun tuotannon yleistymiselle asettavat biokaasuteknologian investointikulut sekä uusiutuvan energian kannustimien puute Namibiassa.

Biokaasun tuotanto tarjoaa teknisen mahdollisuuden nykyaikaiseen ja hajautettuun energiantuotantoon. Biokaasun ja muun uusiutuvan energian lisäämisellä Namibia voisi vähentää riippuvuuttaan tuontienergiasta ja lisätä energiaomavaraisuuttaan. Myös yksittäisten ihmisten kohdalla energian saannin turvaamisella on merkittävä vaikutus, ja Namibian maaseudun energian tarpeen tyydyttämiseksi biokaasu voi olla yksi vaihtoehto.

NAMURBAN-projektissa tultiin siihen tulokseen, että avaintekijöitä onnistuneen biokaasulaitoksen toteuttamisessa Namibiaan ovat biokaasulaitoksen oikea laitoskoko, sopivuus paikallisiin olosuhteisiin sekä palveluiden kuten koulutuksen tarjoaminen teknisen ratkaisun lisäksi. Namibian biokaasumarkkinoille nähdään potentiaalisena suomalaisena vientituotteena kokonaisratkaisun kehittäminen, missä otetaan huomioon soveltuva tuote sekä palvelu.

Kirjoittajat

Teija Järvenpää, insinööri (AMK), projektitutkija, Satakunnan ammattikorkeakoulu, teija.t.jarvenpaa(at)samk.fi
Nina Savela, VTM, jatko-opiskelija, Turun yliopisto, nina.savela(at)utu.fi
Minna Keinänen-Toivola, FT, tutkimuspäällikkö, Satakunnan ammattikorkeakoulu, minna.keinanen-toivola(at)samk.fi


Järvenpää, T. (2017). Biokaasun tuotannon soveltuminen Namibiaan. Opinnäytetyö. Satakunnan ammattikorkeakoulu. Haettu 18.1.2018 osoitteesta http://www.theseus.fi/handle/10024/138070

Keinänen-Toivola, M. & Savela, N. (2016). Kestävä kaupunkikehitys avainasemassa kehittyvillä markkinoilla. AMK-lehti/UAS journal, vol. 2016, no 4. Haettu 23.1.2018 osoitteesta https://uasjournal.fi/tutkimus-innovaatiot/kestava-kaupunkikehitys-avainasemassa-kehittyvilla-markkinoilla

Roedern, C. (2015). From energy consumer to energy prosumer. 25.6.2015. Renewable Energy Industry Association of Namibia. Haettu 18.1.2018 osoitteesta http://www.reiaon.com

Roopnarain, A. & Adeleke, R. (2017). Current status, hurdles and future prospects of biogas digestion technology in Africa. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 1162-1179. Haettu 18.1.2018 osoitteesta https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.087

Energia-alan osaamisen kehittäminen Kymenlaaksossa

Johdanto

Suomalaisen yhteiskunnan siirtyminen kestävän kehityksen toimintamalleihin edellyttää korkeaa osaamis- ja koulutustasoa. Digitalisaatiota hyödyntäen ja koulutusta kehittämällä tähdätään joustavampiin käytäntöihin opintoasteelta toiselle siirtymisessä. Työelämään siirtymistä voidaan nopeuttaa mm. koulutuksen ja elinkeinoelämän yhteistyötä vahvistamalla. Suomessa panostetaan merkittävästi biotalouteen, joka on myös Kymenlaaksossa yksi kehittämisen kärkialoista. Vuosina 2015-16 toteutetun Energiaopintojen elinkaaripolku -hankkeen tavoitteena oli eri toimijoiden yhteistyö koulutuksen tarjonnan, laadun ja tehokkuuden parantamiseksi energia-alalla. Hankkeessa kartoitettiin energia-alan osaamisen nykytasoa ja näkemyksiä tulevaisuuden osaamistarpeista sekä oppilaitoksissa että alan yrityksissä. Vertailemalla ajatuksia ja tuomalla eri toimijoita yhteen seminaareissa ja työpajoissa, pystyttiin synnyttämään elinkeinoelämän tarpeisiin perustuvia ja uusimpaan pedagogiseen osaamiseen nojaavia kehitystoimenpiteitä mukana olleiden oppilaitosten toimeenpantavaksi.

Koulutuksen kehittämistarpeiden kartoittaminen koulutusorganisaatioiden ja elinkeinoelämän yhteistyönä

Energia-alan koulutuksen tarvelähtöistä kehittämistä Kymenlaaksossa lähestyttiin nykytilan kartoituksen kautta ja panostaen yhteistyön lähtökohtien vahvistamiseen. Oppilaitosten ja elinkeinoyhtiön välisenä yhteistyönä toteutettiin yrityskysely energia-alan toimijoille ja selvitettiin maaseutuyrittäjien, Kymenlaakson ammattikorkeakoulun (Kyamk) ja Kouvolan seudun ammattiopiston (KSAO) opettajien sekä Kyamkin monimuoto-opiskelijoiden mielipiteitä nykyisestä energia-alan koulutuksesta ja sen kehittämisestä. Kerätyn tiedon tarkentamiseksi ja syventämiseksi sekä toimijoiden välisen vuoropuhelun aikaansaamiseksi järjestettiin seminaari- ja työpajatilaisuuksia alueen tutkijoille, kehittäjille, opettajille ja yrittäjille. Tilaisuuksista vastasivat Helsingin yliopiston koulutus- ja kehittämispalvelut (HY+) ja Lappeenrannan teknillinen yliopisto (LUT), Kouvolan yksikkö. Yritysrajapinnan kontaktoinnista ja hankkeen hallinnoinnista vastasi Kouvola Innovation (Kinno).

Hanke toi aloitusseminaarista lähtien yhteen koulutus- ja kehittämisorganisaatioiden sekä elinkeinoelämän toimijoita. Seminaarissa heräteltiin ajankohtaisten alustuspuheenvuorojen ja asiantuntijapaneelin avulla keskustelua siitä, miten globaalit haasteet kuten ilmastonmuutos ja luonnonvarojen liikakäyttö vaikuttavat energiajärjestelmään ja koulutussektoriin Kymenlaaksossa. Seminaariin pystyi osallistumaan etäyhteydellä Kyamkin kampukselta Kotkasta (kuva 1). Aloitusseminaarissa esille nousseet sisällöt huomioiden hahmoteltiin verkkopohjainen kysely, jolla kartoitettiin yritysten ja maatalousyrittäjien näkemyksiä energia-alan koulutuksen kehittämiseen. Lisäksi haastateltiin avainasemassa olevia amk- ja toisen asteen opettajia sekä Kyamkin monimuoto-opiskelijoita.

Kuva 1. Ensimmäinen seminaari pidettiin Kouvola Innovationin tiloissa. Etäyhteys tilaisuudesta oli Kotkaan, Kyamkille. Kuva: Ville Räty
Kuva 1. Ensimmäinen seminaari pidettiin Kouvola Innovationin tiloissa. Etäyhteys tilaisuudesta oli Kotkaan, Kyamkille. Kuva: Ville Räty

KSAOn koulutus- ja tutkimuskeskus Biosampo-oppimisympäristössä järjestetyssä avoimessa työpajassa keskusteltiin yrityskyselyn pohjalta yrittäjyydestä, toimintakentän muutoksesta, arvojen ja lainsäädännön muutoksesta, koulutusorganisaatioiden ja yritysten välisestä yhteistyöstä sekä kyselyn ja hankkeen tulosten hyödyntämisestä alueen eri toimijoiden kesken.

Alueellista kehittämistä yhdessä yli koulutusrajojen

Kyselyiden vastauksissa tärkeinä aihealueina nousivat esille hajautettu energiantuotanto, uusiutuva energia (erityisesti aurinkoenergia ja biokaasu), energiatehokkuus, kiertotalousosaaminen, energian varastointiratkaisut sekä älyratkaisut. Yhteistyötä eri oppilaitosten kesken toivottiin alueella lisää.

Toiminta ammatillisen toisen asteen ja ammattikorkeakouluasteen välillä on konkretisoitunut Biosampo-oppimisympäristön yhteiskäytön kautta: Kyamkin opiskelijat ovat suorittaneet mm. monipuolisia käytännön harjoituksia sekä osallistuneet oppimisympäristön kehitystyöhön (opinnäytetyö, harjoittelu). Yhdessä on suunniteltu myös toimintatapaa, jossa KSAOn opiskelijat toimivat prosessinhoitajina ja Kyamkin energiainsinööriopiskelijat toimivat ”työnjohdollisissa” tehtävissä vastaten ohjeistuksesta ja tulosten analysoinnista. Lisäksi opintopolkujen kehittämistä oppilaitosten välille (ammattiopisto-amk) on edistetty selvittämällä tekniikan siltaopinnoiksi parhaiten sopivia amk:n opintojaksoja.

Palautteen perusteella opiskelijoiden kokonaisnäkemyksien kehittämistä sekä osaamisen käytäntöön soveltamista tulisi olla enemmän: opetuksesta toivotaan laaja-alaista, jotta perustietopohja antaa tarvittaessa valmiudet erikoistua. Koulutuksen kehittämisessä tulisi huomioida alan muuttuminen, mutta myös edistää kestävien arvojen rakentumista.

Uusista työvälineistä ja menetelmistä (mm. yhteiset oppimisympäristöt ja digitalisaation hyödyntäminen) toivotaan apua opiskelijoiden aktivointiin sekä teorian ja käytännön luontevampaan yhdistämiseen. Koulutusta kehitetään vahvasti verkko-opetuksen suuntaan, koska se tuo joustavuutta opintoihin. Etäyhteydet mahdollistavat jo nyt Biosampo-oppimisympäristön laitteiden monitoroinnin ja prosessien monipuolisen opetuskäytön. Digitalisaation lisääminen opetuksessa vaatii uudenlaista pedagogista lähestymistapaa ja teknisten välineiden hallintaa, ja verkkopedagogiikkaan tuleekin edelleen panostaa.

Opetushenkilöstölle järjestettiin työpaja, jonka painotus oli pedagogiikassa ja opintosisällöissä, ja jossa työskentely pohjautui kyselyissä kartoitetuille ja yritysten osalta edellisessä tilaisuudessa esitellyille osaamistarpeille. Tilaisuudessa osallistujat kirjasivat opetuksen kehittämisideoita yhteiselle sähköiselle Padlet-seinälle; osa ideoista liittyi opintojakson parantamiseen, osa osaamisen kehittämiseen. Ideointivaiheen jälkeen osallistujat suunnittelivat omaa kurssia annettua tukirunkoa hyödyntäen. Työskentely perustui trialogisten suunnitteluperiaatteiden soveltamiseen ja sisälsi tiiviin opetuskokonaisuuden kirjoittamisen avuksi annettujen kysymysten pohjalta. Pyydettäessä pedagoginen asiantuntija kommentoi suunnitelmaa. Opetushenkilöstö kiitti mahdollisuudesta pysähtyä yhteisesti keskustelemaan opetuksen kehittämisestä käytännön tasolla. Yhteisesti käydyt pohdinnat siivittivät ryhmän vilkkaaseen keskusteluun ja lukuisiin käytännön kehitysideoihin, jotka huomioidaan koulutuksien suunnittelussa.

Yhteistyön onnistuminen

Energia-alan koulutuksen kehittämisyhteistyö Kymenlaaksossa tukee alueen ja sen toimijoiden elin- sekä vetovoimaisuutta. Toimintaympäristön ja sen toimijoiden tunteminen luovat vahvan pohjan yhteiseen kehittämiseen, kun opitaan hyödyntämään kaikkien vahvuuksia. Keskustelu eri toimijoiden välillä paitsi auttaa ymmärtämään eri toimijoiden lähtökohtia myös mataloittaa kynnystä tulevaan yhteistyöhön. Yhteistyöverkostoja tiivistämällä sekä opettajien ja kouluttajien osaamista lisäämällä kehitetään alueellisia vahvuuksia, jotka heijastuvat sekä koulutukseen että elinkeinoelämään.

Energiaopintojen elinkaaripolku -hankkeessa tartuttiin yhteiskehittämisen mahdollisuuksiin ja vahvistettiin koulutusketjun toiminta- ja opetusmalleja huomioiden yritysten esille nostamat kehitystarpeet. Koulutuksen ja työelämän lähentämisen keinoina työpajoissa nousivat esille työelämäjaksot opettajille sekä projektikurssien kehittäminen: opettajat ja opiskelijat toimivat yhdessä yritysten hankkeissa.

Yritykset toivovat työkokemusta jo vastavalmistuneilta. Opiskelijoiden yrittäjämäistä asennetta ja oma-aloitteisuutta arvostetaan; yrittäjyyden opetus tulisi nykyistä vahvemmin linkittää koulutusalaan. Yritykset korostivat, että koulutuksen tulisi vahvan teknisen osaamisen lisäksi luoda riittävät valmiudet kaupallisuuden ja kannattavuuden ymmärtämiseen. Yrittäjyydellä nähtiin olevan tulevaisuudessa entistä tärkeämpi asema hajautetussa energiantuotannossa Kymenlaaksossa.

Vahva alueellinen yhteistyö tukee valmiuksia toimia yhdessä myös kansainvälisesti mahdollistaen erottumisen kansainvälisillä areenoilla. Tästä esimerkkinä kiinalaistoimijoiden kiinnostus opiskella double degree -tutkinto niin, että Biosampoa vahvasti hyödynnetään koulutuksen osana.

Hankkeen toteuttajat ja sidosryhmät ovat nähneet lisääntyneessä yhteistyössä paljon hyvää. Yhteistä alueellista kehittämistä tulee tehdä, ja kuten yrityskyselyyn vastannut ja opetuksen kehittämiseen liittyvässä seminaarikeskustelussa mukana ollut, Elementit-E Oy:n johtaja, rakennusneuvos Veli Hyyryläinen, kommentoi: ”Tarvitaan enemmän vuoropuhelua (yritysten ja oppilaitosten välillä). Yrityksen tulevaisuuden turvaaminen on tärkeää ja koulutus ei koskaan mene hukkaan.”

Kirjoittajat

Tomi Höök, DI, hankevastaava, Kouvolan seudun ammattiopisto, tomi.hook(at)ksao.fi
Sari Laurila, FM, kehittämispäällikkö, Helsingin yliopiston koulutus- ja kehittämispalvelut, sari.i.laurila(at)helsinki.fi
Melina Maunula, DI, nuorempi tutkija, Lappeenrannan teknillinen yliopisto, melina.maunula(at)lut.fi
Ville Räty, ins., projektipäällikkö, Kouvola Innovation, ville.raty(at)kinno.fi
Arja Sinkko, DI, koulutusjohtaja, Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulu, arja.sinkko(at)xamk.fi
Kirsi Tallinen, DI, tutkimuspäällikkö, Kymenlaakson ammattikorkeakoulu, kirsi.tallinen(at)kyamk.fi