Liikenteen ja lämmityksen sähköistyminen. Juha Forsström, Esa Pursiheimo, Tiina Koljonen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

Transkriptio

1 Liikenteen ja lämmityksen sähköistyminen Juha Forsström, Esa Pursiheimo, Tiina Koljonen Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy

2 Tarkastellut toimenpiteet Rakennusten lämmitys Öljylämmityksen korvaaminen Korvaavat lämmitysmuodot Kaukolämmitys Lämpöpumppulämmitys Biopolttoaineet Loppukäyttö ei tehostu perusuraan verrattuna Liikenne Sähköautojen markkinaosuuden kasvu

3 EU 2030 skenaario muodostaa perusuran Tarkastelujen painopiste on vuodessa 2030, mutta laskelmat ulottuvat vuoteen 2050 Päästö- ja ei-päästökauppasektorin (EPKS) jako säilyy nykyisenä Fossiilisten polttoaineiden hinta noudattaa IEA:n (World Energy Outlook) referenssihintoja Rakennussektorilla huomioidaan energiatehokkuusdirektiivin velvoitteet Teollisuus kehittyy aiemmin mukaisesti, VTT Technology 86, Espoo 2013 EU:n 2030 ilmasto- ja energiapaketin vaikutukset Suomen energiajärjestelmään ja kansantalouteen. VTT Technology 170, Espoo

4 TIMES-VTT mallin keskeiset piirteet Malli kattaa koko energiajärjestelmän: polttoaineiden ja energian tuotannon, siirron, jakelun sekä käytön kaikilla sektoreilla. Teknologiatietokanta koostuu suuresta määrästä energian (ja polttoaineiden) tuotannon, siirron ja käytön prosesseja. Ne muuttuvat teknisen kehittymisen myötä. Energiajärjestelmän kehityksessä huomioidaan sekä teknologian että kustannusten kehittyminen. Annetut politiikkatavoitteet toteutetaan minimikustannuksin

5 Skenaariot EU 2030 EPKS-päästövähennys 36% vuodesta 2005 FT-biodieselin valmistusprosessille investointituet Sähköautojen markkinaosuus enintään 22 % Päästöoikeuden hinta10 /t 2020, 50 /t vuonna 2030; Öljylämmitykselle alaraja voimassa vuosina FIN 1 FT-biodieselin investointituet on poistettu Biodieselin tuonti rajoitettu (10 PJ) vuosina Öljyn lämmityskäyttö mahdollista, ei alarajaa öljylämmitykselle Liikenteen päästöt korkeintaan EU 2030 tasolla Muut EPKS-päästöt korkeintaan EU 2030 tasolla

6 Skenaariot FIN 2 Kotitalouksien ja palvelusektorin öljylämmitys häviää vuonna 2030 Sähköautojen osuus henkilöautoliikenteestä vähintään 5% (2020) ja 15% (2030), yläraja 35%. FIN 3 Biopolttoneisteiden tuotanto EU skenaarion mukainen Kotimaan kulutuksen ylittävä osuus viedään

7 Rakennusten lämmitysenergian käyttö Palvelu- ja asuinrakennukset

8 Energiankäyttö rakennusten lämmitykseen Lämmitysenergiaa kuluu sisätilojen lämmitykseen käyttöveden lämmitykseen Muutokset vuodesta 2010 vuoteen 2030 Rakennuskanta kasvaa, mikä lisää lämmöntarvetta Ominaislämmöntarve (kwh/m2) vähenee, mikä vähentää energialähteiden (polttoaineet, sähkö, lämpö) tarvetta Paikallisesti tuotetun lämmön tuotantotekniikka paranee, mikä vähentää energialähteiden tarvetta Millaiset ovat ym. muutosten yhteisvaikutukset?

9 Lämmöntuotannon tehostuminen: Loppukäytön hyötysuhteet 0,75-0,80 0,85 1,0 Biomassakattila Kaukolämmitys 1,0 Öljylämmitys Sähkölämmitys 3,3 Maalämpöpumppu

10 Lämmityksen energianlähteet 80,0 70,0 60,0 50,0 Rakennusten energiankäyttö TWh 40,0 30,0 20,0 10,0 0, EU2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Öljy+muu 11,1 3,4 2,4 1,2 1,1 Sähkö 12,6 8,0 8,0 8,2 8,4 Biomassa 17,4 17,6 18,3 18,4 17,8 Kaukolämpö 33,7 27,3 27,8 28,2 28,3 Lämmöntarve 66,1 69,5 69,5 69,7 69,

11 Lämmön tuotannon hyötysuhteen paraneminen Rakennusten polttoaineet 100 % Rakennusten lämmön hankinta 100 % 90 % 90 % 80 % 80 % 70 % 70 % MArkkinaosuus 60 % 50 % 40 % Akselin otsikko 60 % 50 % 40 % 30 % 30 % 20 % 20 % 10 % 10 % 0 % 2010 EU203 0 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Öljy+muu 15% 6% 4% 2% 2% Sähkö 17% 14% 14% 15% 15% Biopolttoaine 23% 31% 32% 33% 32% Kaukolämpö 45% 49% 49% 50% 51% 0 % 2010 EU2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Öljy+muu 11% 5% 3% 2% 2% Sähkö 16% 40% 39% 40% 41% Biopolttoaine 17% 24% 25% 25% 24% Kaukolämpö 44% 43% 43% 44% 44%

12 Muutos energialähteissä ja lämmöntuotannossa Akselin otsikko Energiankäytön muutos 2010 / 2030 [TWh] 5,0 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0-25,0 EU2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Öljy+muu -7,7-8,7-9,9-10,0 Sähkö -4,6-4,6-4,4-4,1 Kaukolämpö -6,4-5,9-5,5-5,4 Biomassa 0,2 1,0 1,0 0,4 Akselin otsikko Muutos tuotetussa lämmössä 2010 / 2030 [TWh] 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0 EU2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Biopolttoaine 1,9 2,6 2,6 2,1 Sähkö 13,2 12,9 13,7 14,1 Öljy+muu -5,4-6,3-7,3-7,4 Kaukolämpö -6,3-5,8-5,4-5,

13 Lämmön tuotanto ja päästöt TWh Rakennusten lämmöntuotanto 2010 EU20 30 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Öljy+muu 8,3 2,9 2,1 1,1 1,0 Biopolttoaine 13,0 15,0 15,6 15,6 15,1 Sähkö 11,7 24,9 24,6 25,4 25,8 Kaukolämpö 33,1 26,8 27,3 27,6 27,7 Mt CO2 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0, EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Rakennukset 3,6 0,9 0,6 0,3 0,

14 Palvelut ja kotitaloudet Vaikka hyötylämmön tarve kasvaa, niin energialähteiden tarve vähenee lämmöntuotannon hyötysuhteen paranemisen johdosta Öljylämmitys korvautuu kaukolämmöllä, biomassalla ja sähköperusteisella lämmityksellä Suorasta sähkölämmityksestä siirrytään myös osittain lämpöpumppulämmitykseen Viimeaikaisen öljyn hinnan laskun ei odoteta muuttavan pitkän aikavälin odotuksia öljyn käytöstä

15 Liikenne

16 Autokannan ja käyttövoiman kehitysvaihtoehdot EU skenaariossa biopolttonesteet osoittautuivat edullisimmaksi tavaksi vähentää liikenteen KHK-päästöjä. Vaihtoehtoisissa FIN-skenaarioissa poistetaan biojalostamoiden investointituki, jolloin sähköautojen kilpailukyky paranee biopoltonesteitä vastaan. FIN 3 -skenaariossa tarkastellaan tilannetta, jossa biodieselin tuotantoinvestoinnit ovat EU tapauksen mukaiset. Jos biodieseliä ei käytetä täysin kotimaassa, niin ylijäämä jalosteesta viedään

17 Henkilöautokanta milj. kappaletta M kpl 4, ,5 3 2,5 2 1,5 Muut Sähkö Diesel Bensiini 1 0,5 0 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

18 Henkilöautokanta milj. kappaletta milj.kpl 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Bensiini Diesel Sähkö Muut

19 Liikenneskenaariot Bensiini- ja dieselautojen osuuksille määritelty kehitysputki, eli osuuksien ylä- ja alarajat vuosittain Sähköautojen markkinaosuuden yläraja vuonna 2030 EU 2030 ja FIN1: 22 % FIN 2 ja FIN 3: 35 % EU skenaarion mukainen päästöyläraja 7 Mt (2030) Tämä kiinnittää maaöljypohjaisten polttoaineiden määrän Biodieselin investointituen poistaminen tekee sähköautot kilpailukykyisiksi päästötavoitteen saavuttamisessa Sähkö syrjäyttää biodieseliä, ei maaöljyä Puulle on kilpailevaa käyttöä Liikenne sisältää ilmailua lukuun ottamatta muun liikenteen

20 Liikenteen energiankäyttö [TWh] ja liikennemäärä vuosina 2010 ja ,0 70,0 60,0 50,0 Liikenteen polttoainekäyttö TWh 40,0 30,0 20,0 10,0 0, EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 0,7 1,9 4,3 5,3 5,3 Biopolttoaine 2,4 16,4 9,7 7,5 7,6 Fossiiliset 49,3 28,1 29,5 28,7 28,6 Liikennemärä 52,4 62,0 62,0 62,0 62,

21 Liikenteen hyötysuhteen paraneminen 120% Energiaosuudet 120% Liikennemäärän osuudet 100% 100% 80% 60% 80% 60% 40% 20% 0% 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 1% 3% 8% 11% 11% Biopolttoaine 4% 30% 19% 15% 15% Fossiiliset 95% 67% 73% 74% 74% 40% 20% 0% 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 1% 10% 20% 25% 25% Biopolttoaine 4% 28% 16% 13% 13% Fossiiliset 95% 62% 64% 63% 62%

22 Liikenteen energiankäyttö ja liikennesuorite: vuoden 2030 tilanne verrattuna vuoteen 2010 TWh Energiankäyttö 2010 vs ,0 15,0 10,0 5,0 0,0-5,0-10,0-15,0-20,0-25,0 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 1,1 3,5 4,6 4,6 Biopolttoaine 14,0 7,2 5,1 5,1 Fossiiliset -21,1-19,7-20,5-20,7 Akselin otsikko 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% -20% -30% Suorite 2010 vs EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 13% 25% 32% 32% Biopolttoaine 34% 18% 13% 13% Fossiiliset -28% -25% -27% -27%

23 Liikenteen biopolttoaineet TWh Etanoli - nettotuonti Etanoli - valmistus Biodiesel - nettotuonti Biodiesel - puubiomassa Biodiesel - kasviöljyt ja biojäte EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

24 Liikenteen biopolttoaineet

25 Biokomponentti polttoaineessa Diesel, TWh 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Bio 1,1 15,2 8,6 6,5 6,5 Fossiilinen 30,9 19,8 19,7 19,8 21, Bensiini, TWh 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Bio 1,3 1,2 1,1 1,1 1,1 Fossiilinen 18,2 8,1 7,3 7,3 7,

26 Polttoainekäyttö ja päästöt 60 Polttoainekäyttö Liikenne, milj. ton CO2 14, , ,0 TWh Akselin otsikko 8,0 6, EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Fossiiliset 49,3 28,1 29,5 28,7 28,6 4,0 2,0 Biopolttoaine 2,4 16,4 9,7 7,5 7,6 Sähkö 0,7 1,9 4,3 5,3 5,3 0, EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Liikenne CO2 12,7 7,0 7,0 7,0 7,

27 Liikenteen sähköistyminen TWh 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Sähkö 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Sähkö 0,7 1,5 3,2 4,4 4,

28 Liikenteen energiakäytön muutokset Sähköauto on liikenteen lämpöpumppu Sähköauton tehokkuus on yli kolminkertainen polttomoottoriautoon verrattuna Energian (polttoaineen) käytön muutos on paljon pienempi kuin tuotetun liikennesuoritteen polttoainekohtainen muutos hyötysuhdemuutoksista johtuen Siirtymällä fossiilisista polttoaineista sähköön siirretään samalla päästöjä ei-päästökauppasektorilta päästökauppasektorille

29 EPKS päästövaikutukset

30 EPKS-taakanjako EPKS:n kokonaispäästöt eivät muutu vuonna 2030 skenaariosta toiseen, ne pysyvät tavoitearvossa Jos jokin osa-alue vähentää päästöjään perusuraan verrattuna, antaa se mahdollisuuden jättää joitain kalliita toimenpiteitä toteuttamatta muilla osa-alueilla

31 35,0 EPKS-sektorin päästöt EU skenaario 30,0 25,0 milj.ton CO2 20,0 15,0 Palvelut ja kotitaloudet Liikenne CO2 Metaani Maatalous CO2 Dityppioksidi EPKS teollisuus/energia F-kaasut 10,0 5,0 0,

32 EPKS-päästöt 14,0 Päästöt [milj.ton CO2] 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2, EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 0,

33 EPKS-päästöt 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Liikenne CO EPKS teollisuus/energia Maatalous CO Dityppioksidi Palvelut ja kotitaloudet Metaani F-kaasut

34 EPKS-päästöt Mt F-kaasut Dityppioksidi Metaani Liikenne CO2 Kotitaloudet CO2 Palvelut CO2 Maatalous CO2 EPKS teollisuus/energia EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

35 Muutokset energiajärjestelmässä

36 EPKS PKS -vuorovaikutus Energian loppukäyttö muuttuu: Paikallisen polttamisen väheneminen kasvattaa sähkön ja kaukolämmön kysyntää: energian tuotanto siirtyy päästökauppasektorille ei-päästökauppasektorilta Liikenteen biopolttonesteiden tuotantomäärän aleneminen vapauttaa biomassaa muuhun energiakäyttöön Energiamarkkinat siirtävät muutosten vaikutukset yli hallinnollisen rajan

37 Öljyn kotimainen käyttö Öljytuotteiden kulutus sektoreittain Mtoe EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Liikenne 4,926 3,163 3,055 3,068 3,175 Kotitaloudet ja palvelut 0,866 0,269 0,156 0,007 0,007 Maatalous 0,605 0,437 0,437 0,437 0,437 Teollisuus + energia 1,724 0,547 0,546 0,546 0,

38 Puuperäisen biomassan käyttö TWh Biopolttoöljyn valmistus Biobensiinin valmistus Biodieselin valmistus Maatalous Kotitalous- ja palvelusektori Teollisuus Energiasektori EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

39 Puuperäisen biomassan käyttö TWh 2010 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Energiasektori Teollisuus Kotitalous- ja palvelusektori Maatalous Biodieselin valmistus Biobensiinin valmistus Biopolttoöljyn valmistus

40 Sähkönkulutus TWh Häviöt Liikenne Kotitaloudet ja maatalous Palvelut Muu teollisuus Kemianteollisuus Metalliteollisuus Metsäteollisuus EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

41 Sähkönkulutus TWh EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Metsäteollisuus Metalliteollisuus Kemianteollisuus Muu teollisuus Palvelut Kotitaloudet ja maatalous Liikenne Häviöt

42 Sähköntuotannon polttoaineet TWh Nettotuonti Muut polttoaineet Puupolttoaineet Mustalipeä Turve Hiili Maakaasu Tuuli Vesi Ydin 0-10 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

43 Sähköntuotannon polttoaineet, TWh EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Ydin Vesi Tuuli Maakaasu Hiili Turve Mustalipeä Puupolttoaineet Muut polttoaineet Nettotuonti

44 Primäärienergia: Koti- ja ulkomaiset sekä päästölliset ja päästöttömät TWh Sähkön tuonti Ydinvoima Maakaasu Öljytuotteet Hiili ja koksi Vesi ja tuuli Puupolttoaineet Mustalipeä Muut polttoaineet Turve 0 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN

45 Primäärienergia: Koti- ja ulkomaiset sekä päästölliset ja päästöttömät TWh EU 2030 FIN 1 FIN 2 FIN 3 Vesi ja tuuli Ydinvoima Mustalipeä Puupolttoaineet Öljytuotteet Maakaasu Turve Hiili ja koksi Muut polttoaineet Sähkön tuonti

46 Kasvihuonekaasupäästöt Mt CO2 eq PKS EU 2030 PKS FIN 1 PKS FIN 2 PKS FIN 3 EPKS EU 2030 EPKS FIN 2 EPKS FIN 2 EPKS FIN

47 Kasvihuonekaasupäästöt MtCO EPKS FIN EPKS FIN EPKS FIN EPKS EU PKS FIN PKS FIN PKS FIN PKS EU

48 TEKNOLOGIASTA TULOSTA