Näkymiä 2020-luvun Suomeen

[SÄHKÖURAKOITSIJAPÄIVÄT]{.underline}

Hämeenlinna, Rantasipi Aulanko, 21.11.2013

Näkymiä 2020-luvun Suomeen

Risto Linturi, muutosjohtaja, tulevaisuudentutkija

Arvoisa yleisö,

Jules Verne ei tainnut itse käyttää sähköä elämänsä alkupuolella, mutta kapteeni Nemon sukellusvene sai voimansa sähköparistoista. Alessandro Volta oli keksinyt heikkotehoisen pariston 1800-luvun alussa.Idea sopi sukellustarinaan, vaikka ei vielä silloin käytäntöön. Vasta Edisonin, Siemensin, Teslan ja Westinghousen työn kautta sähkö virtasi johtimissa, valaisi katumme ja alkoi kunnolla käyttää koneitamme. Sähkö toimitettiin aluksi tasavirtana. Akut ja sähköautot olivat muodissa.

Maailman ensimmäiset sähköiset katuvalot loistivat Englannissa 1881 Siemensin kehittäminä ja urakoimina. Toinen teollinen vallankumous alkoi. Suomen ensimmäinen kaupunkisähkölaitos käynnistyi 1888 Tampereella. Verne oli hieman minua vanhempi, parhaat työnsä tehnyt poliitikko. Tesla oli juuri eronnut Edisonin palveluksesta ja kehittänyt ensimmäisen toimivan vaihtovirtamoottorin ja hetkeä myöhemmin langattoman sähkönsiirron, jonka saloja opettelemme vieläkin.

Kieltolain aikaan, 40 vuotta myöhemmin, vasta 40% suomalaisista kotitalouksista oli sähköverkon piirissä. Hehkulamppu oli yleisin sähkölaite, muita oli vielä vähän. Vielä 50-luvulla jääkaappi oli vain kahdella sadasta, eikä kaikissa uusissakaan kerrostaloissa ollut tarjolla lämmitintä vettä. Nyt meillä kotona on urakoitsijan laskelman mukaan erilaisia sähköjohtoja 10 kilometriä. Monet selviävät vähemmällä, mutta Teslan unelmaan johdottomasta sähköstä on vielä matkaa.

Maailma on muuttunut. Suomi on muuttunut vielä maailmaa nopeammin. 150 vuotta sitten suuri osa väestöstä kuoli täällä nälkään. Matka pettua syövästä kehitysmaasta on ollut huima. Lähes kauttaaltaan kyse on ollut sähkön vauhdittamasta historiasta.

Historia sikseen, lupasin puhua tulevaisuudesta. Historia on siihen vain ponnahduslauta. Muutokset tulevaisuudessa ovat suurempia kuin menneisyydessä ja useimpiin muutoksiin liittyy jatkossakin sähkö tavalla tai toisella. Aloitan kuitenkin Suomen haasteilla hieman toisesta näkökulmasta kuin äsken kuulimme.

Meidän huoltosuhteemme on nyt historiallisen hyvä. Yksi työllinen elättää 1.1 muuta. Vuoteen 2030 mennessä työllisen reppuun laitetaan 50% lisää kuormaa. Yksi työllinen elättää tuolloin jo 1.6 muuta. Suomi on Euroopan ikääntymislaboratorio.

Samaan aikaan BRIC –maat, Brasilia, Venäjä, Intia ja Kiina kasvattavat talouttaan. Niiden pelkkä kasvu tulee vuoteen 2030 mennessä olemaan suurempi kuin, mikä on G7-maiden nykyinen koko. Maapallon rajallisiin resursseihin tulee kohdistumaan kaksinkertainen kysyntä ja meidän suhteellinen ostovoimamme putoaa puoleen. Päädymme maksamaan vähemmästä paljon enemmän.

Sovelton Suomi 2.0 –ohjelmassa suoritimme laskelmia. Selviämme kurjistumatta, jos henkilötyön tuottavuus kasvaa 4% vuodessa tästä 2020-luvun loppuun. Teknologinen kehitys on ainoa, joka voi tarjota näin pitkän ja suuren kasvun.

Vuosi 2030 on lähempänä kuin 90-luvun lama. Henkilötyön tuottavuus on silloin kaksinkertainen nykyiseen verrattuna, jos toivottuun tahtiin pystymme. Nykyisistä työtehtävistä tulee selvitä miljoonaa työntekijää vähemmällä ja uusia tehtäviä tulee keksiä sadoin tuhansin. Selkänahasta repimällä tai laatua laskemalla se ei onnistu. Jokaisen alan tulisi tehdä pankkialan kaltainen uudistus. Vaihtoehtona on Kreikan tie.

Haetaan ratkaisua uusista sähkölaitteista. Autoista 20-luvulla ovat nykyistä useammin sähkökäyttöisiä. Lataustolppia meillä jo on, mutta lisää tarvitaan. Jos sähköautoja olisi miljoona kappaletta ja kussakin 50 kilowattitunnin akku, puhuttaisiin 50 Gigawattitunnista. Yhtäaikaista pikalatausta sähköverkko ei kestäisi.Tarvitaan kolmen tai neljän Olkiluoto 3:n kokoisen ydinvoimalan täysi teho yön yli lataamaan nämä kaikki. Hinta olisi silti murto-osa nykyisiin tuontipolttoaineisiin verrattuna. Autojen verollisilla polttoainekustannuksilla rakentaisi Olkiluodon joka toinen vuosi.

Miljoona on mukava luku. Se määrä autoja riittäisi meille kaikille Suomessa, jos autoja ohjaisivat robotit. Ratinpidosta vapautuisi miljardi tuntia vuodessa muiden sähkölaitteiden katseluun tai autossa nukkumiseen. Kaikkien parkkiluolien, autotallien ja pysäköintialueiden sekä kahden miljoonan auton pääomat - 100 miljardia, valtionvelan verran, vapautuisi parempaan käyttöön, jos autot tarjottaisiin palveluna. Vuosisäästöt autonpitokustannuksista olisivat Suomessa 10 miljardia.

Auton saisi ovelle 5 minuutisssa milloin tahansa. Sähköauto ei olisi ongelma, koska akun loppuessa saisi heti tilalle toisen auton. Huoli autonpidosta jäisi ammattilaisille ja kauniilla ilmalla voisi kotiin palata vaikkapa sähkökäyttöisen Segwayn tai salkkuna kannettavan Solowheelin kyydissä. Kunhan nämä vain saisi Suomessa lailliseksi. Auto jatkaisi itsekseen matkaa seuraavan tarvitsijan luokse.

Tämä ei ole pelkkää visiointia. Mahdollisuuksia selvitettiin yhdessä useiden viranomaistahojen kanssa Automaattisen liikenteen metropolivisio-raportissa.

Googlen robotit ovat ajaneet kaupunkivilinässä ja moottoriteillä miljoona kilometriä ilman robotin aiheuttamia vahinkoja. Audin, Mercedeksen ja Nissanin johtajat ovat luvanneet itse itseään ajavat autot sarjatuotantoon vuoteen 2020 mennessä.

Kanadassa on kehitetty raskaamman liikenteen sähköistystä. Rekkoja varten suunnitellaan moottoriteille johtimia, joilla liikenteen kustannukset voisi puolittaa. Sähköbusseihin suunnitellaan latausjärjestelmää, jossa bussit pikaladattaisiin pysäkeillä. Myös induktiivista lataamista tien alta renkaisiin on jo testattu.

Pysytään vielä hetki sähköisessä liikenteessä. Maglev-sukkula voisi tyhjiöputkessa saavuttaa 6.000 kilometrin tuntinopeuden. Etäisyys Hämeenlinnasta Pariisiin taittuisi kahdessakymmenessä minuutissa. Pekingiin ehtisi tunnissa. Tyhjiöputkessa ja suprajohteissa on vielä haasteita. Käytännöllisempi on sähköisen maksamisen, sähköautojen ja avaruusrakettien rikastaman Elon Muskin Hyperloop. Periaatteet on julkaistu, loppu on normaalia insinöörityötä, suunnittelua ja urakointia. Nopeus on 1200 kilometriä tunnissa. Investointikustannus jää puoleen moottoritien kustannuksista. Käyttökustannukset ovat olemattomat. Hyperloop kiihtyy magneeteilla ja jarrutusenergia otetaan talteen Kitkavoimat ovat hyvin vähäiset.

Matka Tampereelta Helsinkiin taittuisi kymmenessä minuutissa. Samassa ajassa pääsee pääkaupunkiseudun parkkiluolasta maanpinnalle. Jos Tampere, Turku ja Helsinki yhdistettäisiin Hyperloopilla, niistä syntyisi yksi metropoli, ja Suomen kansantuote kasvaisi kymmenen prosenttia. Muskin kaskelmia soveltaen, Olkiluoto 3:n hinnalla mahtuisivat mukaan vielä Lahti, Jyväskylä, Kuopio ja Oulu. Tänne Hämeenlinnaan ei hyperloopin ehkä kannattaisi pysähtyä. Maantiede muuttuisi.

Jätetään liikenne, katsotaan, mistä sähkö tulevaisuudessa saadaan. Asennetun aurinkosähkön hinta on laskenut 7% vuodessa viimeiset 30 vuotta. USAn energiaviranomaisen mukaan aurinkosähkön hinta 2018 valmistuvissa laitoksissa on vain hieman ydinsähköä kalliimpi. 2030 mennessä hinta putoaa vain kolmanteen osaan nykyisestä. Olkiluoto 3 maksetaan takaisin talvikauden tarpeilla, jos niilläkään.

Ruukki kehittää jo seinä- ja kattomateriaaleja, joissa aurinkopaneelit ovat osa valmista rakennuksen pintaa. Kaavoittaja on yksi aurinkoenergian este. Seinät eivät kuulemma saisi olla aurinkopaneelin harmaita. Jos energiaa olisi riittävästi, kaupungit voisivat tuottaa kaiken ruokansa sähkövalon ja vesiviljelyn avulla. Jätetään se kuitenkin nyt, koska vielä 2020-luvulla energiaa ei vielä ole riittävästi.

Tuulivoiman ammattilaisille pitäisi jatkossa opettaa lentokonetekniikkaa. Tuulivoimaan kehitellään puolen kilometrin korkeudella, tasaisissa tuulissa lentäviä siipiä. Meidän koiramme painoinen kahdeksanmetrinen siipi on tuottanut kokeilussa 20 kilowattia. Keskimäärin siis kymmenen sähkölämmitteisen omakotitalon tarpeen. Googlen ostama yhtiö väittää tuotantokustannusten kilpailevan hiilivoimaloiden kanssa. Leijaenergiaa kehitellään eri puolilla maailmaa, myös Suomessa.

Tuulivoima ja aurinkosähkö tuovat mieleen energian varastoinnin. Autojen lisäksi akkuja kehitetään sähköverkon tarpeisiin. Kuuden magawattitunnin, yhden megawatin akku maksaa nyt halvimmillaan miljoona dollaria, hinta lähestyy kaasuturbiinivoimalan investointikustannuksia. Suurtehoakkuja kehitellään monella eri periaatteella. Sähköä varastoidaan myös kineettiseksi energiaksi, paineilmaksi, syviin kaivoksiin vesivoimaksi ja kemiallisesti. Keinotekoinen lehti tuottaa auringonvalosta parhaimmillaan 6% teholla polttoainetta. Myös lämmön pitkäaikaisvarastoja kehitellään. Puuhataan lisäksi sähkön tuontia Saharasta. Jokaiselle neliökilometrille osuu auringon tehoa yhden ydinvoimalan verran.

On aivan ilmeistä, että sähkön tuotannossa ja jakelussa 2020-luvulla on edessä suuria mullistuksia. Sähkön korkea siirtokustannus, halpa varastointi tai polttokennot voisivat esimerkiksi johtaa kyläkuntien irtautumiseen yleisestä sähköverkosta.

Katsotaan välillä kevyempiä sähkölaitteita.

Tiedätte hyvin, että astronomit havaitsevat satojen valovuosien etäisyydellä, minkälaista sokeria kaasupilvessä on, tai mihin muotoon hiiliatomit ovat järjestyneet. Elektroniikka ja optiikka halpuu ja nopeutuu. Pian materiaalitutka on kännykässä. Yhdysvalloissa kännykkä on jo hyväksytty lääketieteelliseksi laitteeksi.
Femtolaserin, terahertsiaaltojen ja spektroskopian avulla nähdään ihmiseen koskematta, mitä lääkkeitä tämä on syönyt. Keho piirtyy mikrometrin tarkkuudella siten, että jokainen aine jättää oman sormenjälkensä. Poliisi Yhdysvalloissa selvittää laitteita, joilla voisi katseluetäisyydeltä nähdä, käyttääkö kadullakulkija huumeita.

10 miljoonan dollarin X-prize on luvassa sille, joka vuoteen 2015 mennessä kehittää parhaan kannettavan laitteen, jolla maallikko tunnistaa 15 eri tautia keskimääräistä lääkäriä paremmin. Kisaan on ilmoittautunut jo yli 300 tutkimusryhmää.
Lääketiede kehittyy monella muullakin tavalla. Maksa ja perna on valmistettu kantasoluista 3D-tulostimella. Aivot on kasvatettu elatusmaljassa. Robotit suorittavat leikkauksia jo Suomessakin. Japanissa rollaattorin tai pyörätuolin saa nyt heittää nurkkaan, jos ostaa robottijalat. Uutisissa isä tulosti lapselleen robottikäden halvalla 3D-tulostimella. Ammattilaisten tekemään 20.000 euron proteesiin ei ollut varaa.

Tehtaita tullaan purkamaan, kun tulevaisuuden tavarat valmistetaan autotalleissa. Monen alan tuleva kehitys vastaa median nykyistä ahdinkoa. Media eksyy jatkossa entistä pahemmin. Yhä useammat seinät tapetoidaan kosketusnäytöillä, tietokoneet tunnistavat katsojansa ja vievät heidät osaksi virtuaalisia tapahtumia ja väkijoukkoja.

Selvitimme Eduskunnan tulevaisuusvaliokunnalle teknologian yhteiskunnallisia vaikutuksia 2020-luvulla. Raportti, Suomen sata uutta mahdollisuutta, asettaa teknologiat tärkeysjärjestykseen niiden potentiaalisten vaikutusten avulla.

Listalle pääsy edellytti tieteellistä perustaa ja uskoa siihen, että markkinaleviäminen voi johtaa radikaaleihin seuraamuksiin jo 2020-luvun aikana. Ratkaisut koottiin sataan ryhmään ja arvioitiin 25 kriteerillä. Ratkaisujen ennakoituja hyötyjä tarkasteltiin 20 eri arvonluontiverkostossa, jotka raportissa on analysoitu.
Lähes kaikki löytämämme maailmaa mullistavat teknologiat tuottavat tai toimivat sähköllä, tai kyse on materiaaleista, joiden valmistuksessa sähköllä on suuri rooli. Joukossa oli tietysti monia keksintöjä, jotka vähentävät energian tarvetta.

Grafeeni ja nanosellu ovat materiaalitekniikan kuumia aiheita. Akateemisen tutkimuksen lisäksi esimerkiksi IBM, Samsung ja Nokia tutkivat nanohiilien eri sovelluksia. Grafeeni on kahdellakymmenellä eri ominaisuudella supermateriaali.

Tutkijat kaatoivat grafeenipulloon olutta. Vesi valui ulos. Suolan ja bakteerien suodattaminen vedestä on yksi tutkimuskohteista. Sopivasti reijitetty grafeeni erottelee heliumin eri isotoopit toisistaan. Vähäinen määrä grafeenia tekee kuparista ja nikkelistä teräksenlujaa. Hiilinanoputkista punottu sähköä johtava köysi kantaa oman painonsa maan kiertoradalle. Grafeeni on voimakkaasti piezosähköinen. Kosketusnäyttöjen, haptisten pintojen ja energiakeräinten sovellukset ovat ilmeisiä.

Styroksia lujuudeltaan vastaava aerografiitti painaa neljäsosan ilman painosta. Akut ja suurtehokondensaattorit, femtolasersovellukset, uudet lujitemuovit, erotustekniikan suotimet, piiperustaista tiheämpi digitaalitekniikka, optinen manipulaatio, kvanttilaskenta! Ei tunnu olevan aluetta, johon nanohiilillä ei olisi vaikutusta.

Nanosellu on ihmeaine sekin. Selluloosamolekyyylien pilkkominen saa aikaan materiaalin, joka lujuudeltaan ja sitkeydeltään vastaa kevlaria. Nanosellu on läpinäkyvää, haluttaessa hyvin huokoista, optisesti ja sähköisesti aktiivista. Sitä voidaan jo tuottaa tonneittain ja käyttää sellaisenaan tai seoksina muissa materiaaleissa. Suomi on melko hyvin asemoitunut sekä tutkimusosaamisensa että StoraEnson ja UPM:n osallisuuden vuoksi, mutta laajassa tietoisuudessa asia ei ole.

Jeremy Rifkin puhuu kolmannesta teollisesta vallankumouksesta. Hän näkee paikallisen uusiutuvan energian lisäksi muutoksen syntyvän lähivalmistuksen uusista työkaluista. Robotiikka, joustavat tuotantolinjat ja erityisesti 3D-tulostimet vähentävät suuruuden ekonomiaa. Tällä on valtava työllistävä vaikutus tulevaisuudessa länsimaissa. Nyt kysytään uudenlaisia osaamisia.

Tulostin muutamia kännykänkuoria ja lataustelineitä tuhannen euron laitteella. Stockmanilla latausteline ja kuori maksoivat 57 euroa. Väri ja tyyli oli huono. Netistä löytyi kymmenittäin valmiita malleja. Bussilipun hinnalla sain molemmat tulostettua kauppareissua nopeammin. Omaa aikaa meni viisi minuuttia. Kone raksutti pari tuntia. Kuukaudessa saisin kymppitonnin laitteilla tulostettua viisi tuhatta yksilöllistä kännykänkuorta. Samaisella kymppitonnilla saa vaihdettua muovituotelinjan yhden puristusmuotin. Muovipuristuslinja ei ole kovin joustava. Suuruuden ekonomia hajoaa pala palalta. Se moponvirittäjä, joka on syrjäytymisvaarassa, kun suurteolliset työpaikat karkaavat Suomesta – hänen osaamisensa on kullan arvoinen näissä töissä.

Valmistus siirtyy ostokeskuksiin, kerhotiloihin, huoltoliikkeisiin ja jakelukeskuksiin. Nyt olemme alussa. 2020-luvulla 3D-tulostus on jo suurta liiketoimintaa ja kasvaa 20 vuoden sisällä autoteollisuuden kokoon. Onneksi koulut ja ammattioppilaitokset ovat jo liikkeellä 3D-tulostuksen opetuksessa. Voimme kuvitella lasten ja nuorten ajatuksia, kun he vievät kotiin valmistamiaan tavaroita, joiden valmistustavasta heidän vanhemmillaan on tuskin aavistusta. Monet 80-luvun alussa mikrotietokoneen eteensä saaneet nuoret ovat nyt miljonäärejä. Tässä on samanlainen rajaseutu.

Nyt tulostetaan jo kenkiä, muotivaatteita, kuulokojeita, silmälasinkehyksiä, varjostimia, robottien, kilpa-autojen, lentokoneiden ja rakettien osia, rakennusten sisäverhoilua ja betoniseiniä, kipsikoristeita, keramiikkaa ja kultakoruja. Toimiva pieni maksa ja perna on jo nekin tulostettu sekä paljon titaanisia proteeseja. Stradivarius-viulu tulostettiin kokeeksi muutama vuosi sitten, ja se soi paljon omaa viuluani paremmin, vaikka oli lajinsa ensimmäinen. Itse tulostan vain nokkahuiluja.

Sähköurakoija voisi helposti tulostaa peitelevyt, painikkeet, kiinnikkeet, opasteet ja muut erityiset muovitarvikkeet haluttuun väriin ja muotoon. Moni työ helpottuisi.

Osaamisen siirtoon auttaa jatkossa laajennettu todellisuus. Googlen laseissa on kamera, paikannin, mikrofoni, kuuloke, nettiyhteys ja silmäprojektori. Lasit voivat tunnistaa käyttäjän näkökentässä olevia tavaroita tai ihmisiä ja nimetä heitä. Huoltomies voi esimerkiksi kilauttaa asiantuntijalle ja asiantuntijan haamukädet näyttävät huoltomiehelle, mihin kädet tai työkalu tulee laittaa. Googlen lisäksi laajennetun todellisuuden laseja kehittävät nyt myös Microsoft ja Samsung.

Maailma muuttuu. Huonoista taajuuksista ei kannattaisi enää maksaa kovin paljon. Radioaallot laitetaan nyt tutkimuslaitoksissa kierteelle. Vortex-beam tunkee teoriassa rajattoman määrän bittejä parhaille taajuuskaistoille. Se kasvattaa sähkön tarvetta. Googlen laskentakeskus Haminassa käyttää pian enemmän sähköä kuin muu Hamina yhteensä. Sarjavalmisteiset pienet ydinvoimalat saattavat mullistaa sähköverkkoja. Jokaisella laskentakeskuksella voisi olla omansa. Muita aloja muuttavat esimerkiksi ajatusten lukeminen, emotionaaliset robotit, nanosatelliitit, keinotekoiset lihakset, ruiskutettavat vaatteet, DNA-muisti, nanoradio, kyberhyönteiset ja suurteholaserit.

Pohditteko, miksi suomalaiset kauko-ohjaavat satamanostureita Suomessa. Kiinalainen ohjaisi halvemmalla? Robottia ohjaavan ihmisen ei tarvitse mennä sinne, missä hänen työkalunsa ovat. Lumilinkoa voi kauko-ohjata kotisohvalta eikä keskellä myräkkää. Afgaaniviljelijä lentää aurinkovoimalla nelikopterin huumelastissa suoraan parvekkeelle vaikkapa tänne Hämeenlinnaan. Verkkoraha sallii maksut valtioiden huomaamatta. Osaamisen ei tarvitse olla siellä, missä työ on.
Nelikopterit nostelevat nykyään vaivatta rakennusharkkoja ja 3D-tulostimet valmistavat pian kokonaisia rakennuksia. Robottijalat vauhdittavat vanhusten lisäksi pian meitä kaikkia. Sähkön uusilla sovelluksilla ei tunnu olevan rajoja.

Viimeaikoina tehostamiseen ja automaatioon on suhtauduttu kielteisesti. Robottien puhutaan vähentävän työtä. Kreikassa tai kehitysmaissa voimme tutustua siihen, minkälaista elämä on, kun automaatio kehittyy hitaasti. Kreikassa on suurtyöttömyys ja kehitysmaiden töitä ja palkkatasoa emmme tänne halua. Kyse ei ole työstä vaan työn hedelmistä. Meidän hyvinvointimme perustuu korkeaan teknologiaan.

Työ ei lopu niin kauan, kun tiet ovat kuoppaisia, koulut homeessa ja vanhukset sidotaan sänkyihinsä. Monet ammatit ovat kyllä tiensä päässä, ja kilpailukyky saattaa loppua. Meidän tulee ryhdistäytyä riittävän suuriin teknologialoikkiin.
Meidän pitää hullaantua teknologiasta samalla viisaalla tavalla, jolla presidentti Ahtisaari ja monet johtavat ministerit hullaantuivat 90-luvun puolivälissä internetistä ja kännyköistä. Ansaitsemme elintasomme vain etenemällä muita nopeammin uuteen.

Jules Vernen tavoin meidän tulee tutustua uuteen teknologiaan kaikilla tasoilla. Teknologia kehittyy nykyään kuitenkin niin nopeasti, että ideoiden kirjaaminen ja niistä kirjoittaminen ei riitä. Meidän tulee tarttua uusiin ajatuksiin ja soveltaa niitä itse käytäntöön ennen eläkeikäämme. Vuosi 2030 on tosiaan lähempänä kuin 90-luvun lama, ja meidän lamamme silloin tulee olemaan paljon pahempi, jos emme tartu radikaaleihin uudistuksiin kaksin käsin. Vähäiset parannukset eivät nyt riitä.

Kiitoksia tarkkaavaisuudesta.