Muutokset biomassan käytön toimintaympäristössä - bioenergian rooli tulevaisuudessa ja biotalouden kansantalousvaikutukset

Transkriptio

1 Muutokset biomassan käytön toimintaympäristössä - bioenergian rooli tulevaisuudessa ja biotalouden kansantalousvaikutukset Antti Arasto

2 Miksi haluamme käyttää biomassaa? Kestävyys Kotimainen raaka-aine Työllisyysvaikutus Kauppatase Kotimainen raaka-aine Käyttövarmuus Erinomainen tai ainoa raakaaine joihinkin tuotteisiin ja sovelluksiin 2

3 Suomen liikennesektorin hiilivapaudesta hiilettömän mailman ratkaisuihin VTT-VATT Traffic 2030 Ajurit Suomelle ja suomalaiselle vientiteollisuudelle EC 2030 tavoitteet ja niistä seuraavat Suomen kansaaliset taovitteet Nostaa uusiutuvien liikennepolttoaineiden osuus 40% 2030 mennessä sekä Luopua kivihiilen käytöstä energiantuotannossa ja puolittaa tuontiöljyn kotimainen käyttö COP 21 pitää maapallon keskilämpötilan nousu selvästi alle kahdessa asteessa suhteessa esiteolliseen aikaan ja pyrkiä toimiin, joilla lämpeneminen saataisiin rajattua alle 1,5 asteen. Kestävä, vähähiilinen maailma Energia Metalliteollisuus Kemianteollisuus Sementinvalmistus Etc Fiscal driver

4 Energiamullistus Nyt! 28/03/2017 4

5 Special Project Bioenergy in balancing the grid & providing storage options Antti Arasto IEA Bioenergy, also known as the Technology Collaboration Programme (TCP) for a Programme of Research, Development and Demonstration on Bioenergy, functions within a Framework created by the International Energy Agency (IEA). Views, findings and publications of IEA Bioenergy do not necessarily represent the views or policies of the IEA Secretariat or of its individual Member countries. 5

6 Bioenergia uusiutuvan energian markkinamuutoksessa 2030 tavoitteet ja uusiutuvien, auringon ja tuulen laajamittainen pääsy sähkömarkkinoille ajavat koko järjestelmän muutosta Sähköistyminen ja sähkön hinnanmuodostuksen muutos muuttavat sähkön roolia käyttöhyödykkeenä sekä sähköverkon ja sitä ylläpitävien toimijoiden roolia. Tämä johtaa ansaintalogiikan muutokseen, markkinamuutokseen ja uusien ansaintamallien syntymiseen EU-28 Final energy consumption in 2014, Mtoe Heating and cooling and other; 481 Electricity; 227 Transport; 353 EU-28 Bioenergy in final energy consumption in 2014, 107 Mtoe Heating and cooling and other; 79 Electricity ; 15 Transport; 13 28/03/2017 6

7 Energy system that is significantly more distributed, interconnected and flexible than today s! Bioenergy enables smooth transition Smart integration in system, area and production concept level offer most cost effective solutions The change in role of thermal capacity and biomass CO 2 neutral dispatchable generation and storable energy carrier There are state of the art biomass conversion technologies now entering the market that can provide storable fuels that could be used also for balancing (i.e. cellulosic ethanol and 2nd generation biodiesel). In the future new technologies and/or value chains are expected to come to the market, some with more dedicated approach to balancing. For example, periods with low electricity prices could be used to turn electricity into hydrogen which could be used in biofuel production. Smart integration of renewable electricity and hydrogen should be ustilized to contribute to constrained resources (biomass) 28/03/2017 7

8 Biomassa mitä sillä pitäisi tehdä? 1. Erityiset tuotteet joissa luonnon biomassalle muovaamat ominaisuuksia hyödynnetään, esim. kuitutuotteet 2. Tuotteet jotka korvaavat fossiilisia tuotteita, esim. biopohjaiset kemikaalit 3. Energiatuotteet, esim. biodiesel Tuotemarkkina, maksukyky ja tuotannon kannattavuus ovat elinehto kestävälle biotaloudelle The Fundamentals Of Bioeconomy: The Biobased Society, DTU

9 Balancing in different time scales and approximate influence of increasing variable generation on the need and economic impact of balancing Years Investments Mid term balancing Need Impact Months Hydro planning Balancing seasonal / interannual energy availability Days Day-ahead market Balancing variability in net load (load minus variable generation) Minutes Hours Intra-day markets Balancing market Short term balancing Balancing forecast errors in load and generation (especially wind and PV) 28/03/2017 Now Seconds Manual reserves Automatic reserves Inertia Balancing unpredictable fast changes (small fluctuations and big faults) 9

10 Regional differences are significant => major effect in need of balancing capacity especially in 2030 horizon 28/03/

11 Bioenergy enables smooth transition Smart integration in system, area and production concept level offer most cost effective solutions The change in role of thermal capacity and biomass CO 2 neutral despatchable generation and storable energy carrier There are state of the art biomass conversion technologies now entering the market that can provide storable fuels that could be used also for balancing (i.e. cellulosic ethanol and 2nd generation biodiesel). In the future new technologies and/or value chains are expected to come to the market, some with more dedicated approach to balancing. For example, periods with low electricity prices could be used to turn electricity into hydrogen which could be used in biofuel production. Smart integration of renewable electricity and hydrogen should be ustilised to contribute to constrained resources (biomass) 28/03/

12 Conclusions In general biomass can play a role in balancing the grid as bioenergy dispatchable nature A wide range of possible technical options exist to implement balancing actions Most current biomass power plants have not been designed with grid balancing in mind, yet they can be optimised to incorporate more balancing aspects. Biomass is largely used in residential and industrial heat production and CHP (combined heat and power). Whereas the conversion itself is not highly flexible, connecting it to a heat system brings significant additional flexibility opportunities. Potential, role and technologies for balancing the power grid varies significantly between regions mainly due to differences in the current use and availability of biomass, existing infrastructure (such as gas grid) and the degree of grid interconnectivity and thus need for balancing capacity. Currently, the role of bioenergy in balancing is increasing as time interval of balancing increases, being most significant in seasonal balancing especially in connection with heat grids. The role in the future is seen to develop more towards short term balancing as the balancing needs also increase due to the increasing share of variable power generation. 12

13 BioLowC- Biotaloudestako vähähiili-talouden ajuri? Arasto, Koljonen, VTT

14 Suomen hallituksen kärkihankkeet Hiilettömään, puhtaaseen ja uusiutuvaan energiaan kustannustehokkaasti Uusiutuvan energian osuus yli 50 % ja omavaraisuus yli 55 % vuoteen 2030 mennessä. Puu liikkeelle ja uusia tuotteita metsästä Puun käyttöä monipuolistetaan ja lisätään ja sen jalostusarvoa kasvatetaan. Suomalainen ruoantuotanto kannattavaksi, kauppatase nousuun Edistetään elintarvikkeiden kotimaista käyttöä ja vientiä. Kiertotalouden läpimurto, vesistöt kuntoon Lisätään ravinteiden talteenottoa siten, että 50 prosenttia lannasta prosessoidaan. 14

15 Visio 2050 ja polku kuinka tähän päästään: Integroidut biotalouden ja vähähiilitalouden skenaariot Baseline Nykyisen kaltainen talouden, teollisuuden, yms. rakenne. Mukana myös 2030 energia- ja ilmastotavoitteet. Vähähiiliskenaario (2C-CNS) Suomen khk-päästöjen vähennys toteutetaan optimaalisesti. Ei suurta teollisuuden rakennemuutosta, mutta uuden energiateknologian käyttöönotto optimistista. Biotalousskenaario (BioEco) Huomioitu uudet biotalouden tuotteet, jotka hyödyntävät kotimaista metsä- ja peltoraaka-ainetta sekä eri sivuvirtoja ja jätteitä. 15

16 Monipuolisesti uusia tuotteita puusta uusi teollinen ekosysteemi Selluntuotanto kukoistaa 100 % CNS BioEco Liukoselluntuotanto kasvaa Ligniinin ja hemiselluloosan talteenotto ja jatkojalostus Sahatavaran myynnistä puutuotteiden myyntiin Integroidut 2. sukupolven biojalostamot Wood consumption in 2050, % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Energy use SNG Liquid fuels Solid fuel use Recovery boiler New fibre products Paper pulps Wood products 16

17 Uusilla metsäteollisuuden tuotteilla metsäsektorin arvonlisä voitaisiin jopa tuplata Lisäarvoiset puuja paperituotteet Tekstiili ja hygienia 5 Muovin korvaaminen Liimat, kemikaalit Lujitteet 17

18 Teknologian kehitys ja kulutustottumukset vauhdittavat elintarviketeollisuuden tuotteiden arvonlisän kasvua Lihan korvaaminen uusilla tuotteilla Nurmen jalostus korvaamaan rehuviljaa ml. rehun tuonti Uudet peltopohjaiset kuitukasvit Jatkojalostus Kauran voittokulku jatkuu Lannan ja muiden biojätteiden hyödyntäminen 18

19 Bioenergia edelleen tärkein uusiutuva energialähde Vähähiilitavoitteen saavuttaminen edellyttää, että kaikkiin uusiin teknologioihin on panostettava Uusiutuva primäärienergia Kasvihuonekaasupäästöt sektoreittain Renewable primary energy, PJ Ambient Waste Bioliquid imports Agrobio Pulping liquor Wood Solar Wind Hydro Greenhouse gas emissions, Mt Other GHGs Other CO2 Transport CO2 Industrial sectors CO2 Energy sector CO2 Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco 2010 Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco Baseline 2 C-CNS 2 C-BioEco 19

20 Biotaloudella voidaan kiihdyttää kansantuotteen kasvua Energia- ja ilmastotavoitteet saavutetaan ja samalla kokonaistuottavuus kasvaa 20

21 #VTTBioeconomy #VTTFinland 21