Hajautettu energiantuotanto kohti dikotomiaa? 15.4.2010 Pekka Peura
Hajautetut energiajärjestelmät ja energiaketjun hallinta Vaasan yliopiston painoala Until recently it was a widely held belief, or conventional wisdom, that RE can make only a marginal contribution to future energy supplies Substituting renewable energy supplies for nonsustainable energy sources is considered to be one of the major mitigation options Verbruggen et al. 2010
Sisältö Energiaomavaraisuuden potentiaali ja talous tutkimustuloksia ja havaintoja biokaasun liikennekäyttö esimerkkinä Johtopäätöksiä: Energiasektorin dikotomia Muutos: logiikka ja tarve teoriaa ja käytäntöä Tulevaisuuden energiastrategia alustavia ajatuksia
Tutkimuksia Study I Kansallinen Study II Pohjanmaa Study III Etelä Pohjanmaa Study IV Suupohja
Potentiaali ilmaisee viestijän pitävän käsittelemäänsä asiaa epävarmana. Tällöin asian tapahtuminen on mahdollista, mutta ei aina todennäköistä. Wikipedia Something that can develop or become actual Merriam Webster s dictionary Ei vielä (tämä hetki) Mahdollinen (tulevaisuudessa)
RES potentiaali kirjallisuudessa RETD 2006 Theoretical Technical Current use Stangeland 2007 Theoretical Technical Realistic Realisable Hoogwijk and Graus 2008 Theoretical Geographical Technical Economic Market Resch et al. 2008 Theoretical Technical Realisable Krewitt et al. 2008 Theoretical Technical Economic Deployment Demand Verbruggen et al. 2010 Technical Sustainable development Economic Market
RES potentiaali (uusiutuvat energian lähteet) RES: Puu: Päätehakkuiden tähteet Olki Biojätteet Lietteet: Kotieläimet Jäteveden puhdistus Biomassa Ruokohelpi, potentiaali kesantoalalta Teollisuuden jätteet EI mukana: Tuuli Aurinko Geo(thermal) Ruuantuotanto Puu: massa ym.
RES Potentiaali Lähde: Verbruggen et al. 2010
The Results Study I
Energy Demand RES Wood Straw Other Total % Pietarsaari Region Luoto 42 20 1 2 23 55 Pietarsaari 1078 12 3 24 39 4 Kruunupyy 159 96 48 33 177 111 Pedersöre 164 130 69 44 243 148 Uusikaarlepyy 150 115 79 64 258 173 Total 1593 373 200 167 740 46 Total without Pietarsaari 515 361 197 143 701 136 Vaasa Region The Results Study II Oravainen 46 33 36 20 89 195 Vöyri 67 73 80 33 186 276 Maksamaa 16 29 4 3 36 225 Mustasaari 248 138 120 50 308 124 Vaasa 1143 28 10 10 48 4 Maalahti 91 75 60 33 168 184 Korsnäs 58 38 10 12 60 104 Total 1669 414 320 161 895 54 Total without Vaasa 526 386 310 151 847 161 Kyrönmaa Region Isokyrö 73 40 111 34 185 254 Vähäkyrö 66 23 70 22 115 174 Laihia 115 80 95 23 198 172 Total 254 143 276 79 498 196 Coastal Suupohja Kaskinen 385 1 1 0 Kristiinankaupunki 144 129 44 23 196 136 Närpiö 277 163 169 64 396 143 Total 806 293 213 87 593 74 Total without Kaskinen 421 292 213 87 592 141 TOTAL Ostrobothnia 4322 1223 1009 494 2726 63 TOTAL without Kaskinen Vaasa, and Pietarsaari 1716 1182 996 460 2638 154
Seinäjoki Region Fields Biogas Wood Other TOTAL Ilmajoki 155 60 91 Jalasjärvi 127 58 131 Kurikka 88 37 77 Nurmo 45 17 50 Seinäjoki 78 28 65 Ylistaro 127 32 71 Total 620 232 485 73 1410 Härmänmaa Region Alahärmä 73 23 59 Kauhava 91 23 70 The Results Study III Lapua 153 50 112 Ylihärmä 48 11 Total 365 107 241 22 735 Suupohja Region Isojoki 26 8 131 Jurva 50 16 101 Karijoki 24 8 48 Kauhajoki 129 70 170 Teuva 68 24 117 Total 297 126 567 21 1011 Järviseutu Region Alajärvi 52 15 106 Evijärvi 23 10 99 Kortesjärvi 38 28 42 Lappajärvi 32 6 94 Vimpeli 24 5 36 Total 169 64 377 13 623 Kuusiokunnat Region Alavus 75 24 108 Kuortane 41 19 76 Lehtimäki 10 5 66 Soini 13 16 67 Töysä 22 9 71 Ähtäri 18 7 160 Total 179 80 549 19 827 TOTAL 1630 609 2219 147 4605
The Results Study IV
Poimintoja muualta CEEC (Central and Eastern European Countries): Bioenergiapotentiaali suurempi kuin nykyinen energian kulutus van Dam et al. 2007 Monet maat voisivat viedä bioenergiaa muihin EU maihins Lewandowski et al. 2006 Turkki: suunnitellut projektit: 90 % tulevaisuuden koko energiavarannosta Evrendilek and Ertekin 2003 Kroatia: Nykyinen RES E osuus jo n. 50 %, potentiaali 100 % Bozicevic Vrhovcak et al. 2006, Schneider et al. 2007 Globaalisti: Technical potential 16 kertainen nykytarpeeseen; nykyinen käyttö 13,1 % Realisable mid term (2020) potential sähköstä n. 40 %,pitkällä tähtäyksellä 100 % Resch et al. 2008 Theoretically tulevaisuuden sähkön tarve voidaan tyydyttää tuuli, aurinko ja bioenergialla hintaan alle 10 snt kwh 1 v. 2050 mennessä de Vries et al. 2007
Tyyppitilanteet
Investment Expenses Revenues 1000 Net Present Value 1000 Internal Rent Rate % Discounted Pay Back Time, a Energy price /MWh I Industry 1 II Industry 2 7000 * 7000 * 2794 4 >15 58,8 1767 1 >15 62,1 III Industry 3 7100 * 4365 13 7,5 IV 9 farms 3000 441 246 2236 29 >15 Talous Study V V Industry 4 VI 1 farm * * 250 17,3 20,3 2489 3 >15 63,0 14 6 13,0 26,8 VII 1 farm 755 50 54 9 5 14,8 56,3 VIII SME 1 5000 965 1066 696 9 11,4 35,9 IX SME 2 5500 1004 1102 630 8 12,0 42,0 X Municipal 1 11912 2020 2196 1126 8 12,5 1334 XI Municipal 2 13712 2588 3103 4603 12 9,2
Investoinnin pienennys Tulojen lisäys Tulot 1. vuonna Talous 1000 % 1000 1000 Takaisinmaksuaika < 8 a IRR > 12 % I Teollisuus 1 II Teollisuus 2 III Teollisuus 3 IV 9 tilaa V 1 tila VI 1 tila VII SME 1 VIII SME 2 3300 47 710 180 2800 40 600 252 3200 45 650 200 2100 70 390 3 90 36 11 14 324 43 40 38 850 17 200 350 1100 20 220 369
Toiminta konsepti
BIOMODE Hankeohjelma biokaasun liikennekäytön kehittämiseksi
BIOKAASUPOTENTIAALI Maksimipotentiaali Teknis taloudellinen potentiaali 1000 t/a TWh/a H TWh/a H TWh/a Yhdyskuntajäte 860 0,9 1,3 45 0,5 0,8 45 0,5 0,8 Elintarviketeoll. jäte 430 0,4 0,6 50 0,2 0,3 50 0,2 0,3 Jätevesiliete 160 0,9 25 0,2 50 0,5 Lanta ja olki 25000 30 140 10 3,0 14 30 9 42 Peltobiomassat 1900 6,8 * 2,1 * 2,1 Kaatopaikkakaasu 0,7 ** 0,7 ** 0,7 YHTEENSÄ 30 140 6,7 18 13 46 Osuus polttoaineen kulutuksesta Suomessa (46,52 TWh/a) 86 322 % 8 39 % 28 99 % Lähde: Asplund, Korppi Tommola ja Helynen 2005: Uusiutuvan energian lisäysmahdollisuudet vuoteen 2015. Jyväskylän yliopisto ja JSP. * Kesantopellon tuotanto nurmiheinällä, ala 35000 ha ** Nykyiset 100 % + 10 % lisäys vuodessa
150 Nm 3 /h Jalostus Siirto Jakelu Koko ketju Talous Nykyarvo (NPV); Sis. korkokanta (IRR); % IRR, tuloa vuonna 1; % Takaisinmaksuaika, a Diskontattu takaisinmaksuaika; a 564963 30 51 2,80 2,99 570113 44 89 2,10 2,19 562039 49 106 1,93 1,99 1697115 39 73 2,32 2,44 Investointi; Kulut; /a Tuotot; /a 528000 117669 221327 323700 293122 395226 280000 453126 553316 1131700 247364 553316 Biokaasua myyntiin; l bens Myyntihinta (vero 0); /l omakustannushinta; /l kate; /l 790452 0,28 0,15 0,13 790452 0,50 0,37 0,13 790452 0,70 0,57 0,13 790452 0,70 0,31 0,39 Oletuksia: Biokaasua 150 Nm 3 /h, tuotanto 300 d/a Taloudellinen pitoaika 7 a Oman pääoman tuottovaatimus 10 %, diskonttauskorko 7,25 % Vierasta pääomaa 50 % investoinnista, korko 4,50 %, tasalyhennys vuosittain ALV 0 %, ei tuloveroja
III VII IX II I V IV VI VIII
X X: n. 13 GWh/a
Sisältö Energiaomavaraisuuden potentiaali ja talous tutkimustuloksia ja havaintoja biokaasun liikennekäyttö esimerkkinä Johtopäätöksiä: Energiasektorin dikotomia Muutos: logiikka ja tarve teoriaa ja käytäntöä Tulevaisuuden energiastrategia alustavia ajatuksia
Johtopäätöksiä Tärkeimmät havainnot: RES potentiaali valtava Tuotantolaitosten talous: Jo nyt taloudellisesti järkeviä Aluetalouden stimulaatio Muita perusteita: Kansallinen strateginen kysymys Energia turvallisuus ja riippumattomuus Kestävä kehitys Johtopäätös: Välttämättä yleistyy seurauksena rakenteellinen uudistuminen (Dikotomia)
Visio: Energiasektorin Dikotomia
Sisältö Energiaomavaraisuuden potentiaali ja talous tutkimustuloksia ja havaintoja biokaasun liikennekäyttö esimerkkinä Johtopäätöksiä: Energiasektorin dikotomia Muutos: logiikka ja tarve teoriaa ja käytäntöä Tulevaisuuden energiastrategia alustavia ajatuksia
Muutoksen malli
Innovaation leviäminen energiasektorilla
Seuraavat askeleet Edellytysten luominen Ajopuumalli? Valtion tukimalli? Energiayhtiömalli? Tripple helix Knowledge triangle Alueen tahto Hankeohjelmien käynnistäminen Sektorikohtaiset: esim. kasvihuoneet Aihekohtaiset: biokaasu, polttokenno, matalaenergia Alueelliset energiaomavaraisuusohjelmat Kuntien energiaohjelma ja energiatehokkuussopimus
Sisältö Energiaomavaraisuuden potentiaali ja talous tutkimustuloksia ja havaintoja biokaasun liikennekäyttö esimerkkinä Johtopäätöksiä: Energiasektorin dikotomia Muutos: logiikka ja tarve teoriaa ja käytäntöä Tulevaisuuden energiastrategia alustavia ajatuksia
114,7 En. puu Esimerkki: Uusikaarlepyy Viljan olki 79,3 Sähkönkulutus GWh/a % 74,1 58,1? 100? 13 Vesiv. 13 50 56 19,6 Vesiv. 13 Biodiesel 54 4,5 Vesiv. hakekaas. 16 1,8 bg 21,6 16 16 16 16 Vesiv. Vesiv. Vesiv. Vesiv. 0 0 12,5 puu, turve 12,5 puu, turve 12,5 puu, turve 12,5 puu, turve Eläinrasva 56 7,2 lämpöp. 7,2 lämpöp. 7,2 lämpöp. 7,2 lämpöp. ja muut ja muut ja muut ja muut 0,7 kl ja aluel. 0,7 kl ja aluel. 0,7 kl ja aluel. 0,7 kl ja aluel. 4,6 Hake 4,6 Hake 4,6 Hake 17,1? 25 2,8 bg 16 16 9 kl-hakekaas.? 33,4 16 17,6 17,6 bg-kl 15 hake-kl 50 37,4 29,7 50,4 Öljy 56 56 Biodiesel Eläinrasva 54 Ruohohelpi kesann. 18,4 Turkislanta 13,4 Maatal. lietteet ja lannat 25,6 Yhdysk. biojäte 0,4 74,8 100 GWh/a II III 0 % Lämmönkulutus I
Energiaomavarainen alue ASPIRE malli 1. Suunnitteluprosessi Sitoutuminen, organisoituminen, tieto SEC, SSB, Energy profiles 2. Valmiuksien luominen Tietoisuuden lisääminen Tarvelähtöisyys Rahoitus 3. Toimintasuunnitelma (SEAP) Uusiutuvat energianlähteet Energian säästö Energiatehokkuus 4. Vaikutusten arviointi Kestävä talous Sosiaalinen vastuu Ympäristövaikutukset
Mikroverkko