Arvioitu lukuaika 12 min

Selvitys sähköistämisestä – kysymyksiä ja vastauksia

Sitran julkaisema laaja selvitys käsittelee puhtaasti tuotetun sähkön roolia Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa. Tähän artikkeliin on koottu kysymyksiä ja vastauksia selvityksestä.

Kirjoittajat

Janne Peljo

Projektijohtaja, Ilmasto- ja luontoratkaisut, Sitra

Samuli Puroila

Asiantuntija, Ilmasto- ja luontoratkaisut, Sitra

Julkaistu

Jos et löydä vastausta kysymykseesi, ota meihin yhteyttä. Yhteystiedot löytyvät artikkelin alta.

1. Mitä uutta selvitys tarjoaa?

Selvitys tarjoaa uusia näkökulmia Suomen energiajärjestelmän ympärillä käytävään keskusteluun:

  • Selvityksessä mallinnetut skenaariot ottavat huomioon hiilineutraaliustavoitteen vuodelle 2035, mutta niissä saavutetaan pidemmällä aikavälillä kunnianhimoisempi tavoite täydestä päästöttömyydestä vuoteen 2050 mennessä.
  • Tähän mennessä tehdyt selvitykset ovat joko keskittyneet sähköjärjestelmään tai tarjonneet laajemman kuvan koko energiasektorista ilman sähköjärjestelmän yksityiskohtia. Nyt tehty selvitys pyrkii yhdistämään nämä tarkastelutavat täydentämällä energiamarkkinamallia yksityiskohtaisella sähkömarkkinamallilla.
  • Toisin kuin aiemmissa selvityksissä, joissa oletukset ydinvoimakapasiteetin suhteen on ennalta määritetty, tässä selvityksessä optimoidaan ydinvoimakapasiteetti energiamallissa kustannusten perusteella.
  • Aiemmissa selvityksissä ei ole juuri tarkasteltu sähköjärjestelmän kokonaiskustannuksia. Tämä selvitys arvioi sekä sähkön hinnan että sähköjärjestelmän kustannuksien kehitystä vuoteen 2050 saakka.

2. Miten mallinnukset käytännössä toteutettiin?

Selvityksen laatimisessa hyödynnettiin energiajärjestelmämallinnusta, ja mallinnuksessa käytetyistä oletuksista keskusteltiin alan asiantuntijoiden kanssa työn aikana järjestetyissä sidosryhmätyöpajoissa.

Selvityksessä hyödynnettiin kahta tunnustettua energiasektorin mallia: konsulttiyhtiö Enerdatan POLES-energiamarkkinamallia ja konsulttiyhtiö Compass Lexeconin sähkömarkkinamallia.

Enerdatan POLES-malli on laajalti tunnettu koko energiajärjestelmän simulointimalli. Se nojaa kansallisiin energiataseisiin ja yhdistää niihin taloudellisia, poliittisia ja teknologisia skenaarioita. Malli kattaa EU-maat ja Iso-Britannian. Tässä selvityksessä malli valjastettiin johtamaan kustannustehokas tasapainoratkaisu tulevaisuuden energian tuotantoon ja kulutukseen. Lisätietoja Enerdatan POLES-mallista löytyy raportin liitteestä A.

Enerdatan POLES-mallilla saatujen tulosten pohjalta määritettiin Compass Lexeconin sähkömarkkinamallilla kustannustehokas sähköntuotannon ja -varastoinnin kehitys Suomen ja Euroopan markkinoille, optimoimalla tuntitasolla sähköntuotannon kasvu yhdessä käytettävän kapasiteetin kanssa. Optimoinnin tavoitteena on määrittää sähkömarkkinan kehitys, joka johtaa pienimpiin kokonaiskustannuksiin. Optimoinnissa on otettu huomioon tiettyjä rajoituksia (kuten päästötavoitteet, tuotantopotentiaalit, rajasiirtoyhteyksien kapasiteetti ja toimitusvarmuus), joiden puitteissa on määritetty tuotantokapasiteetin lisäys, jolla pystytään vastaamaan sähkön kysyntään.

Lisätietoja Compass Lexeconin sähkömarkkinamallista on raportin liitteessä B.

3. Mistä kustannusennusteet ovat peräisin?

Compass Lexeconin sähkömarkkinamallissa käytetyt oletukset sähkön tuotantokustannuksista perustuvat Euroopan komission Technology Pathways -selvityksen (Euroopan komissio 2018, Capros ym. 2019) arvioihin (joista on valittu alemmat eli optimistisemmat arviot) sekä sidosryhmien kanssa keskusteltuihin näkökulmiin ja yleisiin markkina-arvioihin kehityksestä. Järjestelmän kustannuksiin vaikuttavat myös fossiilisten polttoaineiden ja päästöjen hinnat. Sähkömarkkinamallin oletukset EU:n päästöoikeuksien hintakehityksestä perustuvat Euroopan komission Clean Planet for all -tiekarttaan (2018). Polttoaineiden hintakehitys pohjaa Enerdatan omiin ennusteisiin. Näistä kerrotaan tarkemmin liitteissä A ja B.

Enerdatan POLES-malli käyttää omaa muuttujien tietokantaa, joka sisältää oletuksia muun muassa energiateknologian kustannuksista. Tietokannan data kaikkiin mallin sektoreihin liittyen on kerätty sekä kansainvälisistä että kansallisista tilastoista lukuisien aiempien projektien yhteydessä. Merkittävimmät yksittäiset tilastolähteet mallissa ovat Euroopan komission Technology Pathways -selvitys sekä Kansainvälisen energiajärjestön (IEA) World Energy Outlook -selvitys.

4. Kuka teki mallinnukset?

Enerdata teki energiajärjestelmän mallinnuksen POLES-Enerdata -mallilla. Compass Lexecon mallinsi yksityiskohtaiset sähköjärjestelmätulokset omalla Euroopan laajuisella sähkömarkkinamallillaan.

5. Ketä on kuultu selvityksen valmistelussa?

Selvityksen aikana järjestettiin kahdeksan sidosryhmätyöpajaa, joihin osallistui julkishallinnon (esim. TEM, Energivirasto, Traficom), tutkimuslaitosten (esim. VTT, SYKE, Tampereen yliopisto), verkkoyhtiöiden (esim. Fingrid, Gasgrid Finland, Kymenlaakson Sähkö), yritysten (esim. Fortum, SSAB, UPM, Ilmatar) ja etujärjestöjen (mm. Teknologiateollisuus, Energiateollisuus, Kemianteollisuus) edustajia. Lisäksi järjestettiin viisi erillistä haastattelua Fingridin, Fortumin, Gasgrid Finlandin, SSAB:n ja työ- ja elinkeinoministeriön edustajien kanssa. Sidosryhmäkeskustelut on listattu tarkemmin liitteessä D.

6. Mitkä ovat selvityksen keskeiset epävarmuudet?

Tässäkin selvityksessä käytetyillä malleilla on rajoitteensa. Esimerkiksi kaukolämmön tuotantoa ja lämpövarastojen roolia ei voitu mallintaa tarkasti, eikä mallinnus sisällä tarvittavaa sähkön, vedyn, metaanin ja hiilidioksidin siirto- ja varastointi-infrastruktuuria tai niiden kustannusten analyysiä. Selvitys ei myöskään pysty ottamaan kantaa joidenkin olennaisten tuotannontekijöiden, kuten metallien tai kestävän biomassan saatavuuteen. Tulokset myös riippuvat tehdyistä oletuksista. Esimerkiksi jos tulevaisuuden teknologia- ja polttoainekustannukset (esimerkiksi merituulivoiman, ydinvoiman tai biomassan) poikkeavat merkittävästi oletetuista, johtaa se erilaiseen kustannustehokkaan energiantuotannon rakenteeseen ja päästövähennyspolkuun.

7. Miten paljon sähkön käyttö ja tuotanto kasvavat Suomessa?

Lämmöntuotannon ja liikenteen sähköistyminen lämpöpumppujen ja sähköautojen kautta lisää merkittävästi sähkönkulutusta Suomessa. Sähköstä tulee suurin yksittäinen energiamuoto vuoteen 2050 mennessä 46 prosentin osuudella energian loppukäytöstä, kun vielä vuonna 2015 osuus oli 27 prosenttia. Bioenergia (30 %), kaukolämpö (14 %) ja power-to-X (11 %) kattavat jäljelle jäävän osuuden. Vuosittainen sähkönkulutus tuplaantuu nykyisestä noin 80 terawattitunnista noin 168 terawattituntiin suoran sähköistämisen skenaariossa. Sähköpolttoaineiden tuotannon kehitys, pääosin vuoden 2030 jälkeen, kasvattaa yksin sähkön kysyntää noin 35 terawattitunnilla vuosien 2020 ja 2050 välillä.

Selvityksen skenaarioissa Suomen sähkön tuotanto kokee merkittävän murroksen seuraavan 30 vuoden aikana niin kokoluokan kuin rakenteen osalta. Vastatakseen sähköistymiskehityksen aiheuttamaan kysynnän kasvuun, sähköntuotantokapasiteetin määrä Suomessa yli kolminkertaistuu vuoteen 2050 mennessä, kasvaen vuoden 2020 alle 20 gigawatista (GW) yli 70 gigawattiin suoran sähköistämisen skenaariossa. Keskipitkällä aikavälillä tuotantokapasiteetti kaksinkertaistuu yli 40 gigawattiin vuonna 2035. Suoran sähköistymisen skenaarion kustannusoptimoidussa tuotantorakenteessa maatuulivoimasta tulee hallitseva sähköntuotantomuoto vuodesta 2035 alkaen, sen kasvaessa 70 prosenttiin kaikesta tuotantokapasiteetista ja 73 prosenttiin kotimaisesta sähköntuotannosta vuoteen 2050 mennessä.

8. Mikä rooli vedyllä on tulevaisuudessa?

Vedyllä on tärkeä rooli, kun siirrytään päästöttömään yhteiskuntaan ja laajaan sähkön käyttöön. Vety sopii moniin käyttökohteisiin, joita on nykyteknologialla hankalaa tai mahdotonta sähköistää suoraan.

Vety voi olla merkittävä ratkaisu muun muassa teollisuudessa ja raskaassa ammattiliikenteessä, jossa sähköistäminen on vaikeaa. Tämän lisäksi vedyn avulla voidaan varastoida tuulisähköä useiden viikkojen ajaksi. Vedyn tuotanto voi tehdä myös sähkön kulutuksesta nykyistä joustavampaa.

9. Miksi selvityksessä ei ole otettu huomioon, että Suomi voisi tuottaa vetyä ja sähköpolttoaineita myös muille maille tai kansainväliseen lento- ja meriliikenteeseen?

Jotta vedyn ja hiilivetyjen vientipotentiaali voitaisiin arvioida luotettavasti, tulisi niiden tuotannon kustannuksia ja kilpailukykyä arvioida laajemmin kuin mitä tämän selvityksen puitteissa on ollut mahdollista tehdä. Arvio vaatisi esimerkiksi Suomen vetyinfrastruktuurin ja vientiyhteyksien sekä kansainvälisen sähköpolttoaineiden kysynnän mallintamista. Kun otetaan huomioon vedyn käyttöön liittyvät globaalit teknologiset ja markkinoiden kehitykseen liittyvät epävarmuudet, on ollut perusteltua rajata tämän selvityksen tarkastelu vedyn käyttöön Suomessa. Tulevissa selvityksissä vientipotentiaalin mallintaminen suomalaisen energiajärjestelmän kilpailukyvyn ja vientimahdollisuuksien näkökulmasta voi olla mielenkiintoinen oma tutkimuskysymyksensä.

10. Biomassan käyttö kasvaa selvityksen skenaarioissa. Onko se kestävää?

Biomassan energiakäyttö kasvaa lähitulevaisuudessa, koska fossiilisten polttoaineiden käyttöä pyritään vähentämään. Erityisesti kaukolämmön tuotannossa hiilen ja turpeen poltosta luopuminen lisää bioenergian käyttöä, mutta nestemäisiä biopolttoaineita ja biokaasua käytetään myös liikenteessä erityisesti raskaan liikenteen päästövähennyskeinona. Mallinnetuissa skenaarioissa biomassan käytön kasvu on kuitenkin väliaikaista, sillä biomassan energiakäyttö alkaa sähköistymisen etenemisen myötä vähentyä. Lähivuosina kasvava biomassan energiakäyttö kääntyy laskuun vuonna 2030, ja vuoteen 2050 mennessä biomassan käyttö saavuttaa vuoden 2020 tason. Tarkemmin biomassan käytöstä on kerrottu raportin kappaleessa 3.4.3.

11. Mikä selvityksen mukaan on kaukolämmön rooli tulevaisuudessa?

Energiatehokkuuden parantuessa rakennetun ympäristön energiankulutus vähenee. Suurin vaikutus on lämpöpumppujen laajamittaisella käyttöönotolla, mikä sähköistää kiinteistökohtaista lämmitystä nopeasti parantaen samalla tehokkuutta merkittävästi. Tämä mahdollistaa fossiilisten polttoaineiden nopean alasajon.

Tässä selvityksessä kaukolämmön on oletettu pitävän nykyisen roolinsa rakennusten lämmityksessä. Myös kaukolämmön tuotannossa sähkön rooli kasvaa, sillä suurien lämpöpumppujen ja lämpövarastojen avulla tuotetaan merkittävä osuus kaukolämmöstä tulevaisuudessa.

Raportin luvusta 3.7 löytyy tarkemmin tietoa kiinteistökohtaisesta lämmityksestä sekä kaukolämmöstä.

12. Millaisen tulevaisuuskuvan liikenteestä selvitys maalaa?

Selvityksen skenaarioissa sähkö käyttövoimana valtaa nopeasti alaa kevyemmissä ajoneuvoluokissa, ja vuonna 2050 yli kaksi kolmasosaa henkilöautokannasta kulkee sähköllä. Polttomoottorilla varustetut ajoneuvot, jotka kulkevat sähkö- ja biopolttoaineilla, säilyttävät paremmin kilpailukykynsä raskaammissa ajoneuvoluokissa ja pidemmillä matkoilla verrattuna sähköön. Murros kohti laajempaa sähkön käyttöä liikenteessä sekä sen tuoma merkittävä parannus energiatehokkuudessa merkitsee, että energian kokonaiskäyttö liikennesektorilla vähenee huomattavasti vuoteen 2050 mennessä. Lisää tietoa liikenteen kehityksestä löytyy raportin luvusta 3.6.

13. Mitä selvitys olettaa teollisuudessa tapahtuvan?

Teollisuudessa on skenaarioiden mukaan odotettavissa merkittäviä muutoksia suoran ja epäsuoran sähköistämisen kautta niin energiankäytössä kuin muissakin prosesseissa. Vuoteen 2050 mennessä fossiilisten polttoaineiden käyttö loppuu ja ne korvataan esimerkiksi vedyllä, biomassalla ja teollisilla lämpöpumpuilla. Terästeollisuudessa hiilen käyttö korvataan vedyllä ja biohiilellä.  Kemianteollisuudessa fossiilisten raaka-aineiden käyttö korvataan vetypohjaisilla raaka-aineilla, biomassalla (pääosin levistä tuotetuilla öljyillä) ja kierrätysmateriaaleilla. Metsäteollisuudessa suurin osa energiankulutuksesta on jo nykyään hiilineutraalia, mutta sähköistämisen voidaan katsoa vähentävän sekä fossiilisten polttoaineiden että biomassan käyttöä sektorilla. Näistä muutoksista huolimatta teollisuussektorin kasvun oletetaan jatkuvan. Lisää tietoa teollisuussektorista löytyy raportin luvusta 3.5.

14. Miksi tuulivoiman osuus mallinnuksissa on niin suuri?

Maatuulivoiman kapasiteettikerroin Suomessa on suhteellisen korkea ja sen tuotantokustannus on hyvin kilpailukykyinen suhteessa muihin tuotantomuotoihin, vaikka huomioon otetaan myös vaihtelevan tuotannon edellyttämät investoinnit kulutuksen ja tuotannon tasapainottamiseksi.

15. Mahtuuko selvityksen kaavailema määrä tuulivoimaa Suomeen?

Selvityksessä mallinnus päätyy suureen määrään maatuulivoimaa, mutta määrä ei kuitenkaan ylitä viimeaikaisissa tutkimuksissa esitettyjä arvioita teknisestä maksimimäärästä.  Iso osa kaavaillusta tuulivoimasta sijoittuu maantieteellisesti Pohjanmaalle ja Lappiin, mutta jotta mallinnettu määrä maatuulivoimaa on mahdollista saavuttaa, myös Itä-Suomi tulee näyttelemään merkittävää roolia. Tuulivoimateknologian kehittyessä on yhdestä turbiinista mahdollista saada yhä enemmän energiaa. Tämä tarkoittaa, että tarvittavan kapasiteetin toteutumiseksi tarvitaan vähemmän turbiineja ja maapinta-alaa.

16. Miten ydinvoima ja pienreaktorit on huomioitu selvityksessä? Miksi selvityksessä ei oteta huomioon Fennovoiman Hanhikivelle suunnittelemaa ydinvoimalaa?

Nykyinen ydinvoimakapasiteetti ja sen käyttöiän pidennykset ovat tärkeitä kustannustehokkaassa siirtymässä. Mallinnuksessa on oletettu, että Olkiluoto 3:n tuotanto käynnistyy vuonna 2022, mutta muuten mallin on annettu valita kustannustehokkaimmat muodot sähkön kasvavaan kysyntään vastaavan uuden tuotantokapasiteetin rakentamiseen. Hanhikiven ydinvoimalan aikatauluun ja yksityiskohtiin liittyvät tiedot ovat vielä osin epätäydellisiä, joten sitä ei ole laskettu mukaan varmistetuksi tuotantokapasiteetiksi.

Suoran sähköistämisen skenaariossa uutta ydinvoimaa ei rakenneta Olkiluoto 3:n jälkeen. Lisääntynyt PtX -skenaariossa lisääntyneeseen sähkön kysyntään vastataan rakentamalla noin 700 MW uutta ydinvoimaa vuoteen 2040 mennessä. Uusien ydinvoimaloiden minimikoko mallinnuksessa oli 500 MW, joten 700 MW:n lisäys voidaan toteuttaa joko useammalla pienellä modulaarisella reaktorilla tai yhdellä pienemmällä painevesireaktorilla.

Pienten ydinreaktoreiden käyttöä kaukolämmössä ei pystytty analysoimaan tässä selvityksessä, vaikka niitä voidaankin pitää kiinnostavana ratkaisuna päästöttömään lämmöntuotantoon.

17. Miksi selvityksen skenaarioissa on niin vähän merituulivoimaa ja aurinkovoimaa?

Vaikka merituulivoiman kapasiteettikerroin on korkeampi kuin maatuulivoimalla, ei sen tuotanto mallinnuksissa kasva kuitenkaan merkittävästi korkeammista kustannuksista (LCOE) johtuen. Näihin kuuluvat myös merituulivoimalan kantaverkkoon kytkemisen kustannukset. Korkeammat kustannukset rajoittavat myös aurinkovoiman lisääntymistä.

Kustannusoletuksista löytyy tarkemmin esimerkiksi kappaleesta 4.1.1.

18. Mistä tasapainon mahdollistavaa joustoa saadaan ja kuinka realistisia ovat siihen liittyvät oletukset?

Joustoa saadaan sekä kysynnän että tarjonnan kautta ja sillä on kriittinen rooli sähkön tarjonnan turvaamisessa ja sähköjärjestelmän kustannustehokkuuden takaamisessa. Tässä selvityksessä tarkasteltiin useita kysyntäjouston lähteitä, kuten sähköautojen latausta, teollista vedyntuotantoa ja lämpöpumppuja. Malleissa otettiin myös huomioon useita tarjontapuolen joustoa tarjoavia ratkaisuja, kuten perinteistä vesi- ja kaasuvoimaa, mutta myös lyhyen aikavälin joustoa tarjoavia akkuja ja muutamien viikkojen jouston mahdollistavia power-to-gas-to-power (PtGtP)-ratkaisuja. Akkujen nopeaa kehitystä pidetään todennäköisenä, mutta PtGtP-ratkaisujen kehitys on epävarmempaa.

19. Onko selvityksessä esitetty kehitys realistinen?

Selvityksessä kuvattu kehitys perustuu tunnustettuihin mallinnustyökaluihin, läpinäkyviin oletuksiin ja dataan sekä laajoihin keskusteluihin sidosryhmien kanssa. Selvitys ei ole ennuste Suomen tulevasta energiantarpeesta tai sähköntuotantojärjestelmästä, eikä sitä pidä sellaiseksi tulkita. Sen sijaan kyseessä on ennemminkin tiekartta, jonka avulla simuloidaan Suomen energiajärjestelmän tulevaisuutta asetettujen ilmastotavoitteiden saavuttamisen näkökulmasta hyödyntäen nykytiedoin kustannustehokkaimpia ratkaisuja.

20. Mitä sähköistäminen maksaa Suomelle?

Suomen sähköjärjestelmään tarvittaisiin mittavia lisäinvestointeja niin tuotanto- ja varastointikapasiteettiin kuin siirtoyhteyksiin, jotta selvityksessä määritelty kustannusoptimoitu tuotantopaletti voisi toteutua. Olennaista on kuitenkin huomata, että kustannukset eivät ole sama asia kuin investoinnit. Sähköjärjestelmän suurista investointitarpeista huolimatta sähköntuotannon yksikkökustannus laskee kolmanneksella mallinnetuissa skenaarioissa. Myöskään kaikki selvityksessä summatut investoinnit eivät ole lisäisiä, vaan investointeja olisi tehtävä joka tapauksessa.

Suoran sähköistämisen skenaariossa investointitarve on 64 miljardia euroa vuoden 2020 rahassa vuoteen 2050 mennessä, kun Lisääntynyt PtX -skenaariossa investointitarve on 70 miljardia. Selvästi suurin osa (melkein 70 %) näistä investoinneista menee molemmissa skenaarioissa maatuulivoiman tuotantokapasiteetin pystyttämiseen.

Kantaverkkoinvestointien arvioitiin olevan 1,5–3 miljardia euroa vuoteen 2050 mennessä (Fingridin nykyisellään kaavailemien 2 miljardin investointien lisäksi), jotta verkko kykenee vastaamaan skenaarioiden lisääntyneeseen tuotantoon ja kulutukseen.

Tämän lisäksi rajasiirtoyhteyksiin tulisi investoida 0,9 miljardia euroa vuosina 2020–2035 ja 2,6 miljardia vuosina 2035–50.

21. Mitä tapahtuu kuluttajan sähkölaskulle?

Kokonaisuutena selvityksessä arvioidaan, että kuluttajan energialasku pienenee nykyisestä.

Kasvava vaihteleva sähköntuotanto muuttaa sähkön tukkuhinnan dynamiikkaa nykyisestä niin, että sekä korkeiden että matalien hintojen tuntien määrä tulee lisääntymään. Keskimäärin sähkön tukkuhinta tulee nousemaan, mitä kuitenkin kuluttajan näkökulmasta vaimentaa se, että sähkön hinta muodostaa vain alle neljänneksen kuluttajien sähkön hankintaan liittyvistä kustannuksista. Energian käytön tehostuminen tulee lisäksi vähentämään energian kulutusta ja pienentämään sähkön hinnan nousun vaikutusta energialaskuun, ja kokonaisuutena selvityksessä arvioidaankin, että kuluttajan energialasku pienenee nykyisestä. Kulutusjousto tarjoaa lisäksi uusia mahdollisuuksia säästää energialaskussa.

Kuluttajien sähkön hinnan vaikutuksista kerrotaan tarkemmin kappaleessa 4.6.4.

22. Mitä tapahtuu teollisuuden energiakustannuksille ja miten käy teollisuuden kilpailukyvyn?

Teollisuuden energiakustannukset, ilmaistuna suhteessa teollisuuden arvonlisään, kasvavat noin neljänneksellä vuodesta 2019 vuoteen 2050, kun historiallisesti ne ovat olleet varsin tasaiset. Täyden päästöttömyyden mahdollistavat sähköpolttoaineet sekä nouseva sähkön hinta ovat merkittävimmät syyt energiakustannusten nousuun. Tämä nousu on kuitenkin maltillinen ja linjassa laajemmin EU:ssa samaan aikaan nähtävän kehityksen kanssa, joten sillä ei todennäköisesti ole suurta vaikutusta teollisuuden kilpailukykyyn.

Teollisuuden kilpailukyvyn arviointi on tärkeä kysymys, mutta sen tarkempi selvittäminen ei tämän selvityksen puitteissa ollut mahdollista. On kuitenkin todennäköistä, että siirtymä kohti hiilineutraaliutta tarjoaa teollisuudelle uusia mahdollisuuksia päästöttömien ratkaisujen tuottamisen kautta. Näiden tuotteiden ja palveluiden kysynnän voidaan jo nyt nähdä kasvavan monilla suurilla eurooppalaisilla teollisuudenaloilla, kuten autoteollisuudessa. Tarkempien vaikutusten arvioiminen teollisuudenalakohtaisesti vaatisi kuitenkin laajempaa selvitystä.

23. Miten käy huoltovarmuuden?

Hiilivapaa sähköjärjestelmä vaatii merkittävän määrän kotimaista joustoa sekä rajasiirtoyhteyksiä, jotta järjestelmä pysyy tasapainossa kulutuksen ja tuotannon suhteen myös silloin, kun kotimainen tuulivoimatuotanto on vähäistä. Vaadittavat tuotanto- ja varastointijärjestelmät on kuitenkin jo huomioitu tämän selvityksen tuottamassa kustannusoptimoidussa tuotantopaletissa, ja toimitusvarmuus on ollut yksi selvityksessä tehtyjen mallinnusten lähtökohdista.

24. Mitkä ovat keskeiset eroavaisuudet energiankulutuksessa mallinnettujen kahden skenaarion välillä ja kuinka ne vaikuttavat kustannustehokkaaseen tuotantoon (mukaan lukien esimerkiksi tasapaino viennin ja tuonnin välillä sekä sähkön hinta)?

Molemmissa skenaarioissa hahmotellaan polku täysin hiilivapaaseen energiajärjestelmään merkittävän sähköistämisen avulla. Suurin ero skenaarioiden välillä on tapa, jolla sähköistäminen on saavutettu. Suoran sähköistämisen skenaariossa sähköistäminen tapahtuu pääosin suoraan esimerkiksi lämpöpumppujen, sähköisten valokaariuunien ja sähköautojen avulla. Skenaario pitää myös sisällään jonkin verran epäsuoria sähköistämistoimia, kuten vihreän vedyn käyttöä teräksen valmistuksessa. Lisääntynyt PtX -skenaario nojaa sen sijaan vahvemmin epäsuoraan sähköistämiseen vihreän vedyn ja synteettisen hiilivetyjen kautta, joita hyödynnetään pääosin teollisuudessa energianmuotona ja raaka-aineena sekä liikenteessä.

Liikennesektorilla skenaariot ovat hyvin samanlaiset keskenään. Suurimmat erot löytyvät henkilöautojen käyttövoimista, kun Suoran sähköistämisen skenaario nojaa vahvemmin sähköautoihin ja Lisääntynyt PtX -skenaario sen sijaan synteettisten polttoaineiden lisääntyneeseen käyttöön. Raskaassa liikenteessä jälkimmäinen käyttää enemmän vihreää vetyä ja synteettisiä polttoaineita, kun Suoran sähköistämisen skenaariossa käytetään enemmän biopolttoaineita.

Teollisuuden energiankäytössä Lisääntynyt PtX -skenaariossa korvataan osa suorasta sähköistämisestä ja bioenergian käytöstä vihreällä vedyllä sekä synteettisillä hiilivedyillä. Näin jotkin teolliset toimijat voivat edelleen hyödyntää olemassa olevaa kalustoaan. Teollisuuden muiden prosessien suhteen skenaariot eroavat toisistaan huomattavasti etenkin kemianteollisuuden tapauksessa. Suoran sähköistämisen skenaariossa bioenergian osuus on yli kaksinkertaisesti suurempi, kun taas Lisääntynyt PtX -skenaariossa vihreän vedyn ja synteettisten hiilivetyjen kasvanut käyttö auttaa korvaamaan 5 terawattitunnin edestä bioenergiaa.

Rakennusten ja palveluiden kohdalla molemmat skenaariot nojaavat vahvasti suoraan sähköistämiseen esimerkiksi lämpöpumppujen kautta, eikä näiden kohdalla skenaarioissa ole suuria eroavaisuuksia.

Synteettisten polttoaineiden tuotanto power-to-x -prosessilla aiheuttaa jonkin verran häviötä verrattuna suoraan sähkön käyttöön. Power-to-x:n suurempi käyttö lisää sähkönkulutusta Lisääntynyt PtX -skenaariossa noin 20 terawattitunnilla vuonna 2050.

Molemmissa skenaarioissa saavutettu täysin hiilineutraali sähköntuotanto nojaa pääosin maatuulivoimaan, vesivoimaan ja ydinvoimaan. Suurempi sähkön kulutus Lisääntynyt PtX -skenaariossa edellyttää 10 terawattitunnin edestä maatuulivoimaa ja 5 terawattitunnin edestä ydinvoimaa vuoteen 2050 mennessä. Molemmissa skenaarioissa sähkön tuonti laskee vuoteen 2035 mennessä lisääntyneen ydinvoima- ja maatuulivoimatuotannon vuoksi. Vuodesta 2035 eteenpäin kulutus kasvaa nopeammin Lisääntynyt PtX -skenaariossa. Tämä johtaa sähkön viennin laskuun ja tuonnin kasvuun niin, että skenaarion nettotuonti naapurimaista on vuoteen 2050 mennessä noin 6 terawattituntia suurempi kuin Suoran sähköistymisen skenaariossa.

Suurempi sähköntuotanto Lisääntynyt PtX -skenaariossa johtaa suurempiin investointeihin ja kasvattaa vuosittaisia investointikustannuksia (CAPEX) ja käyttökustannuksia. Myös nettotuonnin kasvu nostaa skenaarion kustannuksia. Yleisesti tarkastellen sähköjärjestelmäkustannukset (LCOE mitattuna €/MWh/vuosi) laskevat tasaisesti vuodesta 2025 eteenpäin. Sähkön tukkuhinta on Lisääntynyt PtX -skenaariossa hieman korkeampi kuin Suoran sähköistymisen skenaariossa: noin 5 €/MWh verran vuosina 2035–45. Vuoteen 2050 mennessä ero skenaarioiden välillä kutistuu noin 2 euroon per MWh.

25. Mitä konkreettisia toimenpiteitä selvitys esittää?

Selvitys osoittaa, että kunnianhimoisten ilmasto- ja energiatavoitteiden saavuttaminen on mahdollista tiedossa olevien teknologioiden avulla, ilman ylioptimistisia odotuksia energiatehokkuuden parantumisesta ja ilman pysyvää kasvua biomassan käytössä. Suoran ja epäsuoran sähköistämisen avulla on mahdollista päästä eroon suurimmasta osasta Suomen kasvihuonekaasupäästöjä. Jäljelle jäävät päästöt maataloudesta, teollisista prosesseista ja jätesektorilta vuonna 2050 voidaan kompensoida negatiivisilla päästöillä hyödyntämällä hiilidioksidin talteenottoa bioenergian tuotannossa (BECCS).

Selvityksessä on myös tunnistettu seuraavia askelia, joita Suomessa tulisi ottaa päästöjen vähentämiseksi kustannustehokkaalla tavalla. Teollisuudessa tulisi selvittää tarvittavia kannustimia hiilineutraaleihin prosesseihin ja raaka-aineisiin siirtymiseksi sekä kansallisesti että EU-tasolla. Tulisi myös tehdä arvio negatiivisiin päästöihin kannustavasta järjestelmästä ja luoda näille päästöille markkina joko kansallisesti tai EU-tasolla. Päästövähennyksiin tähtääville teollisille toimijoille tulisi varmistaa kannustava ja kilpailukykyinen investointiympäristö, mihin lukeutuvat nopeat luvitusprosessit ja ennakoitava lainsäädäntö.

Suomalaisen vetyteollisuuden ja -infrastruktuurin vauhdittamiseksi tulisi edistää laajan EU-tasoisen sääntelykehikon luomista. Suomen tulisi lisäksi luoda oma selkeä vetystrategiansa. Koska tuulivoimalla on merkittävä rooli Suomen tulevassa sähköntuotantojärjestelmässä, tulisi kehittää ratkaisumalli Puolustusvoimien aluevalvonnan yhteensovittamiseksi tuulivoiman lisärakentamisen kanssa. Lisäksi tulisi pohtia keinoja tuulivoimapuistojen kaavoituksen ja luvituksen nopeauttamiseksi ja sujuvoittamiseksi. Jotta varmistetaan kysyntä- ja tarjontapuolen joustojen riittävyys tulevaisuudessa, tulee investointikannustimien riittävyyttä arvioida säännöllisesti ja tarvittaessa pohtia keinoja kannustimien parantamiseksi.

Yhteenveto selvityksen kaikista johtopäätöksistä ja toimenpidesuosituksista löytyy kappaleesta 5.

Lue lisää:

Sähköistämisen rooli Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa (muistio suomeksi)

Enabling cost-efficient electrification in Finland (koko selvitys englanniksi)

Aihe

Ilmasto- ja luontoratkaisut

Päästöjen vähentämisellä on kova kiire ja siksi toimivia ilmastoratkaisuja pitää hyödyntää nykyistä paremmin. Analysoimme toimia, joilla päästöjä voidaan leikata ripeässä aikataulussa ja visioimme uusia ratkaisuja, jotka odottavat kokeilijaansa.

Kirjoittajat

Janne Peljo

Projektijohtaja, Ilmasto- ja luontoratkaisut, Sitra

Samuli Puroila

Asiantuntija, Ilmasto- ja luontoratkaisut, Sitra

Julkaistu

Suosittelemme

Tästä eteenpäin.

Mistä on kyse?