Sähköntuotannon tulevaisuus. Seppo Valkealahti Sähköenergiatekniikan professori Tampereen teknillinen yliopisto

Transkriptio

1 Sähköntuotannon tulevaisuus Seppo Valkealahti Sähköenergiatekniikan professori Tampereen teknillinen yliopisto

2 Teknologiamurros Katunäkymä New Yorkissa 1900 luvun alussa 2

3 Teknologiamurros Katunäkymä New Yorkissa 10 vuotta myöhemmin 3

4 Teknologiamurros Mitä on teknologiamurros? - Edullisempi teknologia syrjäyttää vallitsevan teknologian - Usein ulkoinen muutos ei ole dramaattinen - Kalliimpi teknologia syrjäyttää vallitsevan teknologian - Kalliimpi teknologia tarjoaa uusia ominaisuuksia ja toimintoja Sähköenergiatekniikassa on menossa teknologiamurros, jota voidaan perustellusti kutsua energiamurrokseksi - Edullisempi ympäristöystävällinen teknologia syrjäyttää vallitsevan päästöteknologian 4

5 Energian kokonaisvaranto (Twy = Terawattyear) Uusiutuvaa energiaa on saatavilla enemmän kuin tarpeeksi. 5

6 Energia (TWh) Sähköenergian globaali vuosituotanto energialähteittäin Tuuli ja aurinko Bio ja jäte Vesi Ydin Maakaasu Öljy Kivihiili Lähde: IEA Energy Statistics

7 Tuotantokapasiteetti (GW) Uusiutuvat energian globaali sähköntuotantokapasiteetti Lähde: NREL, 2015 Renewable energy data book Aurinko (PV) Keskittävä aurinko Tuuli Geoterminen Biomassa Vesivoima 7

8 Kapasiteetti (MW) Kapasiteetti (MW) Tuulivoiman globaali tuotantokapasiteetti ja vuosittainen lisäys Globaali kumulatiivinen tuulivoiman tuotantokapasiteetti Globaali vuosittain asennettu tuulivoiman tuotantokapasiteetti Sähköntuotannon tulevaisuus, Seppo Valkealahti 8 Lähde: Global wind energy council; Global wind report 2016 Annual growth rate % 8

9 Kapasiteetti (GW) Aurinkovoiman globaali tuotantokapasiteetti Aurinkovoiman tuotantokapasiteetti on kasvanut tällä vuosituhannella keskimäärin yli 40 % vuodessa Kasvu 34 % APAC Kiina Amerikka Lähde: Solar Power Europe, Global market outlook for solar power Eurooppa 9

10 Investointikustannus (US$/WpDC) Aurinkovoimaloiden investointikustannukset USA:ssa U.S. Solar Photovoltaic System Cost Benchmark: Q Keskimääräinen kustannusten muutos vuodessa on ollut -19% 10

11 Uusiutuvien energialähteiden osuudet sähköenergian globaalista tuotantokapasiteetista Source: NREL, 2015 Renewable energy data book E2025 (SV) 10.0% 13.0% 40.0% 11

12 Investoinnit (10 9 US$) Kulutuksen kasvu Globaalit investoinnit sähkön tuotantokapasiteettiin ja sähköverkkoihin Lähde: IEA World energy investment 2016 Verkot Uusiutuva energia Fossiiliset polttoaineet 12

13 Investoinnit sähkön tuotantokapasiteettiin eri alueilla 2015 (10 9 US$) Distribution network Transmission Solar Coal Gas Nuclear Hydro Wind Lähde: IEA, World energy investment

14 Rakennettu ja käytöstä poistettu sähkön tuotantokapasiteetin USA:ssa 2015 Rakennettu kapasiteetti MW Käytöstä poistettu kapasiteetti MW Kapasiteetin nettomuutos (MW) Source: NREL, 2015 Renewable energy data book. 14

15 Vuosittainen kasvu (%) Uusiutuvan energian kapasiteetin ja biopolttoaineiden tuotannon vuosikasvu Renewables 2016, Global Status report 15

16 Globaalit investoinnit uusiutuvaan energiaan vuonna 2015 Kehittyneet maat Kehittyvät maat Renewables 2016, Global Status report Investoinnit (10 9 US$) 16

17 Tuotantokustannus (US$/MWh) Sähköenergian tuotantokustannukset tulevaisuudessa Kivihiili Lähde: Bloomberg, June 2017 Tuulivoima maalla Suuret aurinkovoimalat 17

18 Myynti ( 1000 autoa) Sähköautojen myynti ja markkinaosuus tietyissä maissa Sähköautot Lähde: IEA, World Energy Investment 2016 Ladattavat hybridiautot Battery electric vehicle Plug-in in hybrid electric vehicle 18

19 Veroton hinta (kusd) Sähköautojen läpimurto markkinoille Keskihintaisten autojen veroton hinta USA:ssa Polttomoottoriautot Akku Voimalinja Auto Lähde: Bloomberg, June 2017 Lähde: Bloomberg, New Energy Finance

20 Lituim-ioni akkujen hintakehitys Hinta ($/kwh) Keskimääräinen hinnan muutos on ollut -20% vuodessa Lähde: Bloomberg, Lithium-ion battery costs and market

21 Globaalit investoinnit sähköenergian varastointiin vuonna 2015 (MUSD) Lähde: IEA, World energy investment

22 Sähkön tuotantotapojen pääomakustannukset vuonna 2030 ($/kw) Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 22

23 Sähkön tuotantotapojen kapasiteettikertoimet vuonna 2030 Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 23

24 Sähköenergian tuotantokustannukset vuonna 2030 ($/MWh) Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 24

25 Sähkön tuotanto (%) Tuuli- ja aurinkovoimalla tuotetaan kolmasosa sähköstä vuonna 2040 Tuuli- ja aurinkovoima Ydin- ja vesivoima 25 Lähde: Bloomberg, June 2017 Fossiiliset polttoaineet Sähköntuotannon tulevaisuus, Seppo Valkealahti

26 TUT Solar PV power research plant KIITOS, Kysymyksiä 26

27 Energiatutkimus TTY:n laboratorioissa Teknis-luonnontieteellinen - Fotoniikka - Fysiikka - Kemia ja biotekniikka - Matematiikka Tekniset tieteet - Automaatio ja hydrauliikka - Materiaalioppi Tieto- ja sähkötekniikka - Sähköenergiatekniikka - Tietotekniikka Talous ja rakentaminen - Rakennustekniikka - Tuotantotalous ja tietojohtaminen 27

28 TTY:n Energiatutkimuksen vuosivolyymi M.Sc tutkinnot 119 D.Sc tutkinnot 18 Jufo 1 julkaisut 68 Jufo 2 julkaisut 43 Jufo 3 julkaisut 37 Patentit; kotimainen & kansainvälinen 3 Ulkoinen rahoitus; EU, SA, Tekes, muu 10 M Professoreita 52 Professoreiden henkilötyövuodet 32 Väitelleitä tutkijoita 57 * Lähde: Energiatekniikan valtakunnallinen työryhmä

29 Akkujen energiatiheydet Photo credit: NASA 29

30 Uusiutuva energia työllistää yli 8 miljoona henkilöä Renewables 2016, Global Status report 30