Näin energia tuotetaan fossiilivapaassa Suomessa

Suomen primäärienergiasta noin 40% tuotetaan edelleen fossiilisilla polttoaineilla. Ne voidaan korvata lähinnä sähköntuotantoteknologioilla, jotka hyödyntävät energialähteinä tuulta, aurinkoa, biomassaa tai uraania. Tämä tarkoittaa, että liikenne-, lämpö- ja teollisuusektorien sähköistäminen on keino edetä kohti fossiilivapaata yhteiskuntaa.

Kuva: Suomen primäärienergian lähteet vuonna 2017. Kaikki fossiiliset polttoaineet tulee korvata puhtailla energialähteillä vuoteen 2040 mennessä.

Energialähteet Fossiilivapaa Suomi -skenaariossa

Smart Energy Transition -hankkeen Fossiilivapaa Suomi -skenaario on laadittu EnergyPLAN-mallinnusohjelmalla, joka tasapainottaa sähkön ja lämmön tuotannon sekä niiden kulutuksen tuntitasolla vuoden ympäri. Mallinnus pyrkii minimoimaan kustannuksia ja optimoimaan käytettävien resurssien määrän.

Mallinnus osoittaa, että Suomen energiajärjestelmä voi olla täysin fossiilivapaa. 95% energiasta voidaan tuottaa kohtuullisilla kustannuksilla nykyisin kaupallisilla teknologioilla. Loput 5% ovat synteettisiä kaasu- tai nestepolttoaineita, joita tarvitaan esimerkiksi raskaassa liikenteessä, lentoliikenteessä, teollisuuden prosesseissa sekä nopean huippu- tai varatehon tuotannossa. Synteettisiä polttoaineita voidaan valmistaa tuuli-, aurinko-, bio- ja ydinenergialla.

Taulukko. Suomen primäärienergialähteet vuonna 2017 ja fossiilivapaassa skenaariossa. Vesivoima 15 TWh, kierrätyspolttoaineet 9 TWh ja teollisuuden reaktiolämpö 2 TWh oletetaan pysyvän samoina, joten niitä ei ole mukana taulukossa.

EnergialähteetKulutus Suomessa vuonna 2007Kulutus fossiilivapaassa skenaariossa
Tuulivoima5 TWh60 TWh
Ympäristö- ja hukkalämpö6 TWh38 TWh
Biomassa100 TWh110 TWh
Ydinpolttoaineet, uraani65 TWh106 TWh (36 TWh sähköä)
Aurinkovoima0 TWh3 TWh
Puhtaat synteettiset polttoaineet, jotka valmistettu aurinko- ja tuulivoimasta, biomassasta ja/tai uraanista16 TWh (tähän tarvitaan 40 %:n hyötysuhteella esimerkiksi tuulivoimaa noin 40 TWh)
Sähkön nettotuonti tai -vienti20 TWh tuonti5 TWh vienti
Fossiiliset polttoaineet Maakaasu 18 TWh, öljy 87 TWh, kivihiili 33 TWh ja turve 15 TWh–

Skenaarion oletuksia

  • Tuulivoiman suuri osuus perustuu sen edulliseen tuotantohintaan 30-35 euroa/MWh ja suureen kasvupotentiaaliin Suomessa. Uusien tuulivoimaturbiinien kapasiteettikerroin on yli 40%.
  • Ympäristölämpö sisältää geotermisen, maa-, vesistö- ja ilmalämmön. Hukkalämpö tarkoittaa yhteiskunnan ja teollisuuden jätelämpöä, joka kierrätetään hyötykäyttöön. Ympäristö- ja hukkalämpöä hyödynnetään lämmityksessä ja jäähdytyksessä lämpöpumppujen avulla kaukolämpöverkoissa ja rakennuksissa.
  • Biomassa on jo nykyisin hyvin suuri energianlähde Suomessa. Skenaariossa bioenergian kasvu perustuu lähinnä hakkuutähteiden tehostettuun keruuseen sekä biokaasun tuotannon lisäämiseen. Biokaasu valmistetaan pääasiassa maatalouden jätteistä. Bioenergian saatavuus on hyvin rajallista, kun huomioidaan biomassan kestävän käytön reunaehdot.
  • Ydinpolttoaineen eli uraanin käytön suhteen oletuksena on, että rakenteilla oleva Olkiluoto 3 EPR-voimala otetaan käyttöön. Skenaarion 106 TWh uraanin määrästä saadaan 36 TWh sähköä.
  • Vesivoiman tuotannon on oletettu pysyvän nykyisellä tasolla.
  • Aurinkoenergia, erityisesti aurinkosähkö, kasvaa muun muassa vastaamaan kasvavaan jäähdytysenergian tarpeeseen.
  • Puhtaat synteettiset polttoaineet ovat kaasu- ja nestepolttoaineita, jotka on jalostettu puhtaalla sähköllä tuotetusta vedystä. Skenaariossa ei ole lukittu niiden valmistukseen käytettäviä energialähteitä tai valmistuskapasiteettia. Puhtaita synteettisiä polttoaineita voidaan tuoda kansainvälisiltä markkinoilta ja/tai valmistaa Suomessa.
  • Sähkön vienti ja tuonti. Skenaariossa Suomi muuttuu sähkön nettotuojasta sähkön nettoviejäksi.
Vuositasolla tuuli- ja aurinkovoima täydentävät toisiaan, koska talvella tuulee enemmän sekä keväästä syksyyn auringon säteilyä taas saadaan paremmin.

Lämpövarastot kaukolämpöverkoissa sekä rakennusten ja sähköajoneuvojen kulutusjoustot ovat kustannustehokkaita keinoja hallita vaihtelevaa tuuli- ja aurinkovoiman tuotantoa.

Kaukolämmön tuotanto fossiilivapaassa energiajärjestelmässä

Fossiilivapaassa energiajärjestelmässä kaukolämpö tuotetaan pääasiassa teollisilla lämpöpumpuilla, joihin lämpö kerätään maasta, vedestä sekä erilaisista hukkalämmön lähteistä. Teollisten lämpöpumppujen rinnalla kiinteistökohtaisilla lämpöpumpuilla on myös merkittävä rooli rakennusten lämmityksessä ja jäähdytyksessä. Lämpöpumppujen tarvitsema sähkö voidaan tuottaa pääasiassa tuuli- ja aurinkovoimalla. Biopolttoaineilla toimivat lämpökattilat ja säädettävät CHP-laitokset toimivat kaukolämmön tuotannossa tuulivoiman ja lämpöpumpujen rinnalla huippu- ja varavoimana.

Fossiilivapaa kaukolämpö- ja -kylmäverkko

Lähde:

Samuli Rinne, Karoliina Auvinen, Francesco Reda, Salvatore Ruggiero and Armi Temmes. 2018. Discussion paper: Clean district heating – how can it work? (pdf).

Aiheesta lisää: