Skenaario vuodelle 2050: Uusiutuvan energian järjestelmästä kannattava vaihtoehto Suomelle

Täysin uusiutuvaan energiaan perustuva energiajärjestelmä on teknisesti ja taloudellisesti mahdollinen vaihtoehto Suomelle. LUT:n tutkimuksessa on vertailtu erilaisia energiajärjestelmien skenaarioita Suomelle vuonna 2050. Tutkimuksen mukaan lähes omavarainen, uusiutuvaan energiaan perustuva järjestelmä on Suomessa kilpailukykyinen vaihtoehto muiden rinnalla.

Kansallisten kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistavoitteiden saavuttamiseksi koko energiajärjestelmän, mukaan lukien liikenne, on oltava lähes päästötön 2050 mennessä. Tutkimuksessa on tarkasteltu, millaisella energiajärjestelmällä tavoite voidaan saavuttaa. Tarkastelut on tehty kysynnän ja tuotannon osalta tuntitasolla. Yhtenä vaihtoehtona on tarkasteltu sataprosenttisesti uusiutuviin energialähteisiin perustuvan energiajärjestelmän rakennetta ja kustannuksia. Uusiutuviin perustuva energiajärjestelmä sisältää bio-, aurinko-, tuuli- ja vesivoimaa, energiavarastoja, kysynnän joustoa sekä dynaamista vuorovaikutusta sähkö-, lämmitys- jäähdytys- ja liikennejärjestelmien kesken.

Tulosten mukaan täysin uusiutuvaan energiaan perustuvan järjestelmän vuotuiset kokonaiskustannukset vuonna 2050 olisivat noin 25 miljardia euroa. Kustannukset ovat hieman pienemmät kuin muissa tarkasteluissa skenaarioissa, joissa kustannukset ovat 26 miljardia euroa. Niissä uusiutuvan energian osuus on pienempi tai jatketaan nykyisen energiajärjestelmän mukaisesti.  Nykyisen energiajärjestelmän vuosikustannukset ovat noin 18 miljardia euroa, ja niiden odotetaan nousevan 21 miljardiin euroon vuoteen 2020 mennessä samaa laskentamenetelmää käyttämällä.

Uusiutuva energiajärjestelmä käyttää kokonaisuutena energiaa saman määrän kuin nykyinen energiajärjestelmä. Kaikissa muissa paitsi nykyjärjestelmän jatkuvuusskenaariossa öljyn, maakaasun ja hiilen käyttö on loppunut. Biomassan vuotuinen käyttö lisääntyy 50 prosenttia nykyisestä 92 TWh (terawattitunti) tasosta. Sähkön vuotuinen tuotanto 166 TWh on kaksinkertainen nykyiseen verrattuna: kasvu on merkittävää, kun sähköllä tuotetaan vetyä ja synteettistä metaania. Niitä hyödynnetään energiavarastona, lämmön lähteenä ja myös liikennepolttoaineena. Liikenne hoidetaan pääosin biopolttoaineilla ja sähköllä, sähköautot toimivat samalla myös energiavarastona ja joustoelementtinä.

Aurinko- ja tuulivoimalla on uusiutuvassa järjestelmässä merkittävä rooli: aurinkosähköä tuotetaan vuosittain 29 TWh (30 gigawatin, GW, tuotantokapasiteetti, nykyisin noin 0) ja tuulisähköä 106 TWh (35 GW:n tuotantokapasiteetti, nykyinen tavoite 2 GW).  Synteettisen metaanin tuotantoon tarvittava sähköteho on noin 24 GW, joka on enemmän kuin nykyinen suurin sähkönkulutuksen huipputeho. Sähköautojen lisäksi akkukapasiteettia järjestelmässä on lähes 20 GWh, joka vastaa esimerkiksi miljoonaa 20 kilowattitunnin akkua kotitalouksissa.

Teknologisesti merkittävä osa uutta järjestelmää on uusiutuvasta energiasta saatavan sähkön muuntaminen kaasuksi, esimerkiksi vedyksi tai synteettiseksi metaaniksi. Näin energian jakeluun ja varastointiin voidaan käyttää olemassa olevaa infrastruktuuria, eli kaasuverkkoa.

"Uusiutuvan energian järjestelmä on Suomelle täysin mahdollinen ja sitä olisi pidettävä keskusteluissa realistisena vaihtoehtona muiden rinnalla. Suomessahan on runsaasti uusiutuvia luonnonvaroja, kuten aurinkoa, tuulta, bioenergiaa ja jo hyödynnettyä vesivoimaa", sanoo LUT:n aurinkotalouden professori Christian Breyer.

"Energiajärjestelmän mallintaminen ja tulevien kustannusten laskeminen on tärkeää, koska Suomi on tienhaarassa nykyisen energiajärjestelmän ikääntyessä. Bioenergian maksimaalisen hyödyntämisen rinnalle tarvitaan merkittävästi myös muita energialähteitä, kun tavoitteena on lähes omavarainen ja kasvihuonekaasupäästöjen vähentämistavoitteiden mukainen energiajärjestelmä", sanoo LUT School of Energy Systemsin johtaja, professori Jarmo Partanen.

"Tutkimuksessa esitetään visio, millainen tulevaisuuden energiajärjestelmä rakenteeltaan olisi taloudellisesti ja teknisesti toteuttamiskelpoinen. Seuraava vaihe tutkimuksessa on määrittää toteuttamiskelpoisia polkuja nykytilanteesta kohti tarkasteltuja visioita", jatkaa Partanen.

Tutkimuksen on tehnyt LUT:n aurinkotalouden tutkimusryhmä osana Neo-Carbon Energy -hanketta. Se on yksi Tekesin strategisista tutkimusavauksista, joka toteutetaan Teknologian tutkimuskeskuksen VTT:n, Lappeenrannan teknillisen yliopiston (LUT) ja Turun yliopiston tulevaisuuden tutkimuskeskuksen (FFRC) yhteistyönä.

Lisätietoja:

Jarmo Partanen, LUT School of Energy Systemsin johtaja, jarmo.partanen@lut.fi, +358 40 506 6564.

Christian Breyer, aurinkotalouden professori, christian.breyer@lut.fi, +358 50 443 1929

Presentaatio tutkimuksesta: Slideshare tai pdf-tiedosto

www.neocarbonenergy.fi

Video: https://www.youtube.com/watch?v=wcRuTnNYMqI