Hajautetut energiajärjestelmät kestävän kehityksen edistäjinä

Transkriptio

1 Hajautetut energiajärjestelmät kestävän kehityksen edistäjinä Professori Jyri Seppälä Suomen ympäristökeskus Ilmasuojelupäivät , Lappeenranta Hajautetuilla energiajärjestelmillä suuri kirjo Hajautettu energiajärjestelmä ymmärretään eri tavoin eri maissa Tekesin DENSY-ohjelma: paikalliset, pienen teholuokan, energian muunto-, tuotanto- ja varastointijärjestelmien teknologiat sekä niihin liittyvät palvelut Kiinteistö-, kortteli- ja tehdaskokoluokka Sähkön, lämmön ja kylmän tuotanto Erityisesti uusiutuva energia (biomassat, tuuli, aurinko, vesi, maa, ) Kytketty sähkö/lämpöverkkoon tai itsenäinen Tarvittaessa liikuteltava Käytännössä hajautettu merkitsee myös sitä, että energian tuotanto on lähellä energian kulutuspisteitä Luo puitteet myös toimintatavalle energian käyttäjästä tulee myös energiantuottajia => sähköverkon toimintatarkoituksen muutos: jakeluverkosta siirtoverkoksi, josta sekä otetaan sähköä käyttöön että johon syötetään omaa tuotantoa 1

2 Kuva: Motiva 2010 Bioenergiakonsepti 2

3 Energiajärjestelmän kestävyys lähtökohdaksi Kestävyydellä kolme ulottuvuutta: taloudellinen, sosiaalinen ja ympäristöllinen (vrt. Burtlandin määritelmä) Kestävyys ei ole kuitenkaan määriteltävissä yksiselitteisesti, esim. Mitkä ovat arvioitavat ympäristö- ja sosiaaliset vaikutukset? Millä aikajänteellä taloudellisia vaikutuksia arvioidaan ja kenen näkökulmasta? Miten eri kriteerien arvot yhdistetään erilaisten vaihtoehtojen arvioinnissa Vallalla ns. kompensaatiomalli Jos jonkun kriteerin tekijä saa huonon arvon, se on kompensoitavissa muiden kriteerien hyvillä arvoilla (vrt. hiilivoiman yleiset teollisuuspoliittiset hyödyt vs. ympäristövaikutukset) Toinen ääripää ns. ei-kompensaatiomalli Jonkun kriteerin huono arvo ei ole kompensoitavissa muiden kriteerien hyvillä arvoilla Kumpi kehitys on kestävämpää? Aika Aika 6 3

4 Paikalliset olosuhteet määrittelevät tilanteeseen parhaiten sopivat energiajärjestelmät, jossa tuotannon ja käytön taloudelliset, sosiaaliset ja ympäristölliset vaikutukset saadaan sovittua järkevästi yhteen maantieteellisen sijainti sosioekonomiset olosuhteet maankäytön suunnittelu ja kaavoitus kaupunki - maaseutu infrastruktuuri kehittynyt tai kehittyvä talous tai kehitysmaa Uusiutuviin lähteisiin perutuvan energiatuotannon kustannusten vaihtelu (2005) Lähde: IPCC

5 Nykyisin hajautetut energiajärjestelmät perustuvat käytännössä yhteiskunnan tukiin, mutta pitkällä tähtäimellä toiminnan uskotaan yhä enemmässä määrin perustuvan markkinalähtöisyyteen kustannuskehitykseen vaikuttaa - energiatuotantolaitteiden massatuotanto ja niihin liittyvät tekniset uudet innovaatiot - fossiilisten polttoaineiden markkinahinnat ja verokehitys - yhteiskunnan tukipolitiikan kehittyminen - kansalaisten asenteet Uusituvan energialähteiden työllisyyskehitys EU:ssa 5

6 Näkökohtia Yhteiskunnan tuki uusituville energialähteille noin milj. euroa / vuosi Tuella tavoitellaan Suomen uusiutuvien energialähteiden EU-velvoitteen toteutumista (energian loppukulutuksesta 38 % uusiutuvaa vuonna 2020), uusien työpaikkojen luomista kasvaville markkinoille ja fossiilisen tuontienergian korvaamista kotimaisilla tuontipolttoaineilla (fossiilisten polttoaineiden nettotuonti vuonna 2011 oli noin 9 miljardia euroa) Uusituvat, hajautetut energiajärjestelmät huomattavasti työllistävämpiä perinteisiin keskitettyihin, fossiilisiin ja ydinenergiaan perustuviin keskitettyihin ratkaisuihin verrattuna Mitä maksaa yksi työtön vuodessa? Kymmeniä tuhansia euroja => yhteiskunnan kannattaa tukea uusiutuvien energialähteiden käyttöönottoa (verot, syöttötariffit, oma tuotanto helpoksi yleiseen sähköverkkoon jne.) => hajautetut, osallistavat (ja tuetut) energiajärjestelmät mahdollistavat loppukuluttajalle kannattavia pienenergiatuotantoinvestointeja => energiatulot ja - säästöt jakaantuvat laajemman kansanjoukon kesken ja samalla luodaan uudenlaista työllistävää toimintaa. Lähde: Pohjois-Karjalan maakuntaliitto 2007 Suomella on joillakin alueilla mahdollisuus kehittää omaa teknologiaa hajautettujen energialähteiden ympärille. Merkittävät työllisyysvaikutukset tulevat kuitenkin suunnittelu-, asennus-, rakennus-, huolto- ja ylläpitopalveluiden kautta 6

7 Nykyisin hajautetut energiajärjestelmät perustuvat käytännössä yhteiskunnan tukiin, mutta pitkällä tähtäimellä toiminnan uskotaan yhä enemmässä määrin perustuvan markkinalähtöisyyteen kustannuskehitykseen vaikuttaa - energiatuotantolaitteiden massatuotanto ja niihin liittyvät tekniset uudet innovaatiot - fossiilisten polttoaineiden markkinahinnat ja verokehitys - yhteiskunnan tukipolitiikan kehittyminen - kansalaisten asenteet Energiajärjestelmien sosio-ekonomisia vaikutuksia Energiahultovarmuus (Energy security) fossiilisten polttoaineiden loppuminen, monipuolisten lähteiden puuttuminen (jakeluhäriöt), tuontiriippuvuus - > hajautetut järjestelmät parantavat kaikkia näitä kolmea näkökohtaa Kehitysmaissa kyse on ennen kaikkea energian saatavuuden luotettavuuden varmuudesta Energian saatavuus hajautetut uusiutuviin energialähteisiin perustuvat energiajärjestelmät luonteva tapa edetä alueilla, jotka ovat energiaverkkojen ulkopuolella (erit. kehitysmaat) arvio vuonna 2009: 1,45 miljardia ihmistä sähköverkon ulkopuolella arvio vuonna 2007: 2,3 miljardia ihmisen energiahuolto perustuu vain polttobiomassaan Energialla merkittävä rooli kehitysmaiden olosuhteiden ja kehityksen edistäjinä: sisäilman terveysvaikutukset, ajankäyttö, veden pumppaus 7

8 Ympäristövaikutukset lähtökohtana millä energiatuotanto toteutetaan? Eri polttoaineiden suhteellinen haittavaikutus (Antikainen ym. 2007): - ei elinkaarisia vaikutuksia, vain tuotannon aiheuttamat Puu (arina) Maakaasu (poltin) Turve (arina) Kivihiili (leijukerros) Ilmastonmuutos Happamoituminen Alailmakehän otsonin muodostuminen PM2,5 (kuvaa terveysvaikutuksia) Elinkaariset vaikutukset arviointien lähtökohdaksi. Esim. jos hakkuujätteet ja kannot hyödynnetään tehokkaasti, metsämaan hiili- ja ravinnetaseet sekä monimuotoisuus heikkenevät. Lähde: IPCC 2011, min, max, kesk, 25% ja 75% fraktiilit, täplät =lopputulos CCS:n kanssa 8

9 Ympäristövaikutukset: hajautetut uusiutuvat (biomassa, tuuli) vs. keskitetyt fossiiliset energiajärjestelmät CO 2, CH 4, N 2 O, + Ilmastonmuutos CFC, HCFC? Rehevöityminen PP(w), DRP(w), kok-n(w), N-nit(w), NO X (a), NH 3 (a) + Happamoituminen SO 2 2, NO x x, NH 3 Ei + Yläilmakehän otsonikerroksen tuhout. Alailmakehän otsonin muodostuminen CFC11 NO x, NMVOC, CH 4, CO? Pienhiukkaset Toksisuus Luonnonvarojen väheneminen Biodiversiteetti Maaperän tuottokyky ja eroosio PM10, PM2,5 Ekotoksisuus, Humaanitoksisuus Foss. polttoaineiden käyttö, energiatase Lajien säilyminen, lahopuut Maaperän org. aines Maan viljavuus ja tuottokyky Ympäristövaikutukset Paras energia ympäristövaikutusten kannalta on energia, jota ei valmisteta lainkaan Hajautettujen energiajärjestelmät pakottavat myös hallintajärjestelmien käyttöönottoon/kehitykseen, mikä mahdollistaa tuotannon ja kulutuksen uudenlaisen ohjauksen => energiansäästöä ja energiatehokkuutta 9

10 Edut Hajautetun energiajärjestelmän etuja ja haasteita Ilmastonmuutoksen hillintä ja muu ympäristönsuojelu Siirtokustannusten ja investointikustannusten aleneminen Varavoima ja huippujen leikkaus Sähkön ja lämmön yhteistuotanto Pienten paikallisten energiaraaka-ainelähteiden hyödyntäminen mahdolliseksi, kuten hukkalämpö ja jätemateriaalit Verkon vahvistaminen ja hajaseudun sähkönsyöttö Kotimaisten monipuolisten energialähteiden käyttö, tuontienergiariippuvuuden vähentäminen Työllisyyskysymykset Tulonjako Energiajärjestelmän luotettavuus Parempi suoja onnettomuuksille ja tuhotöille Laajennettavuuden nopeus, modulaarisuus Tavalliset ihmiset saadaan aktivoitua ilmastonmuutoksen hillintätyöhön oman tuotannon ja kulutusseurannan kautta uudella tavalla Haasteet energian laadun ja määrän hallinta Energian tuotantomäärien ja ajankohtien kohtaaminen kulutuksen k kanssa hajautetun t tuotannon t satunnainen sijoittuminen verkkoon Liiketoimintaan ja lainsäädäntöön liittyvät haasteet Hinta verrattuna keskitettyyn tuotantoon Tuottajan verkkoon liittymisen ehdot Tuki- ja veropolitiikka Teknologiset haasteet Suojaustekniikka Verkko-ohjaus Varastointi Älykkäät verkot (SMART GRID) 10

11 Loppupäätelmiä HAJAUTETUT ENRGIAJÄRJESTELMÄT TARJOAVAT SUUREN POTENTIAALIN MENTÄESSÄ KOHTI KESTÄVÄMPÄÄ YHTEISKUNTAA Ympäristö, talous ja sosiaaliset ulottuvuudet toteutuvat entistä paremmin HAJAUTETTUIHIN ENERGIJÄRJESTELMIIN KASVAVA MAAILMANLAAJUINEN KYSYNTÄ, JOKA TARJOAA SUOMELLEKIN LIIKETOIMINTAMAHDOLLISUUKSIA (tekniset innovaatiot, palvelukonseptit) jos asioihin osataan tarttua oikealla tavalla TIETOA TARVITAAN UUSIUTUVIEN ENERGIALÄHTEIDEN KESTÄVYYDEN RAJOISTA (erityisesti tämä koskee bioenergiaa) TALOUDELLISTEN VÄLILLISTEN VAIKUTUSTEN ARVIOINTIIN TYÖVÄLINEITÄ JA PELISÄÄNTÖJÄ taloudelliset hyödyt kohdentuvat uudella tavalla yhteiskunnan tukipolitiikan vaikutukset ymmärrettäväksi HAJAUTETUNKIN JÄRJESTÄLMÄN YHTEYDESSÄ TULEE KAIKIN TAVOIN KEHITTÄÄ INTEGROITUNUTTA KOKONAISUUTTA, JOSSA ENERGIAN KÄYTTÖ MINIMOIDAAN JA JOSSA ENERGIANTUOTANNON HAITALLISET VAIKUTUKSET MINIMOIDAAN 11