Sähköjärjestelmien ja -markkinoiden kehitys vuoteen 2030-2050 Tiina Koljonen, VTT Energiajärjestelmät ATS jäsentilaisuus 12.2.2015, VTT
Energiatalouden megadriverit 1. Fossiilisten polttoaineiden renessanssi Liuskekaasun ja enenemässä määrin myös liuskeöljyn tuotannon nopea käynnistyminen Yhdysvalloissa on lisännyt voimakkaasti spekulaatioita fossiilisten polttoaineiden saatavuudesta myös pitkällä aikavälillä 2. Energiakäänne (Energiewende) Saksassa on investoitu erittäin nopeasti uuteen aurinko- ja tuulivoimaan ja samalla on päätetty luopua ydinvoimasta 2020-luvulla. Myös Kiina on lisännyt merkittävästi investointeja uusiutuviin energialähteisiin. 3. Globaalit ja EU:n ilmastotavoitteet Saadaanko sovittua sitova ja riittävän kunnianhimoinen globaali ilmastosopimus (Pariisi v. 2015?) EU:n, ml. Suomi, energia- ja ilmastotavoitteet vuodelle 2030-2050?
Maailman energiatalouden energiakäänteet Ennen 1800-lukua: uusiutuvat energialähteet (bioenergia, tuuli, vesi, aurinko) 1800-1950: kivihiilen aikakausi 1950-20??: öljyn aikakausi 2010-20??: Energiakäänne (uusiutuvat, post-fukushima, liuskekaasu- ja -öljy) Lähde: The Oil Drum. http://www.theoildrum.com/node/9023 13.2.2015 3
1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013 1965 1968 1971 1974 1977 1980 1983 1986 1989 1992 1995 1998 2001 2004 2007 2010 2013 Mtoe Maailman primäärienergiankulutus (Mtoe) Fossiilisten polttoaineiden osuus yli 86 %*, energiankulutus kasvaa nopeimmin (Aasian) kehittyvissä talouksissa 14000 100 % 12000 90 % 80 % 10000 8000 6000 4000 2000 Other renewables Hydro Nuclear Coal Gas Oil 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % Other renewables Hydro Nuclear Coal Gas Oil 0 0 % Data: BP Statistics 2014 *Data ei ilmeisesti sisällä perinteisen polttopuun käyttöä. IEA:n tilastojen mukaan uusiutuvien osuus on noin 13 %, josta noin 10 % on biopolttoaineita ja biojätettä.
Viime vuosina kehitys on ollut nopeaa erityisesti tuulivoiman ja aurinkosähkön investointien osalta Kumulatiivisen tuulivoimakapasiteetin kehitys. Vuonna 2013 globaali kokonaiskapasiteetti oli 319 904 MW (data: BP 2014). Kumulatiivisen aurinkoenergiakapasiteetin (PV) kehitys. Vuonna 2013 globaali kokonaiskapasiteetti oli 139 637 MW (data: BP 2014)
Maailman liuskekaasu- ja öljyresurssit Uusimman EIA:n arvion mukaan 32 % maailman maakaasuresurssista ja 10 % maailman öljyresurssista on liuske-esiintymissä (ml. tight formations ) Lähde: U.S. Energy Information Administration (2013)
Yhdysvaltojen LNG-kauppa liuskekaasua Eurooppaan? Liuskekaasuvallankumouksen myötä Yhdysvallat käytännössä omavarainen kaasun hankinnan osalta Maakaasun tuonti ja vienti vaativat luvan US DOE:lta (Natural Gas Act of 1938). Erityisesti maakaasun LNG-vienti on herättänyt vastarintaa Pelko maakaasun markkinahinnan noususta USA:ssa (nyt vajaa kolmannes esim. Euroopan hintatasosta) Toisaalta maakaasun korkea markkinahinta esim. Aasian markkinoilla motivoi LNG-vientiin Vientiterminaalit luvan saatuaan tarvitsevat vielä merkittävät investoinnit LNG-infran rakentamiseen Lähde: US DOE 2013
EU:n 2030 ilmasto- ja energiapolitiikan vaikutukset Suomen energiajärjestelmään ja kansantalouteen Päästökaupan ulkopuolisia (EPKS)-päästöjä tulisi vähentää EU:ssa 30 % vuodesta 2005. http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2014/t170.pdf Lähde: Lindroos & Ekholm 2014. VTT Technology 140. Nykykriteerien mukainen taakanjako Suomelle BKT/capitavarallisuuden perusteella 36-40 %
Ydinvoimapäätösten energia- ja kansantaloudelliset vaikutukset laskelmien lähtökohdat Vaikutuksia arivoitiin TEM:n toimeksiannosta yhteistyössä VATT:n kanssa kevään-syksyn 2014 aikana Laskelmat perustuivat vuoden 2013 energia- ja ilmastostrategian perusuraan, jota päivitettiin huomioiden mm. EU 2030- ilmastoja energiatavoitteet Sähkön kysyntäarvioiden osalta laskettiin Low, Mid ja High skenaariot, jotka eroavat toisistaan metsä- ja kaivannaisteollisuuden tuotantomäärien sekä palveluiden sähkönkysynnän osalta Ydinvoimaoletukset skenaarioissa: Base: kumpikaan ydinvoimainvestointi ei toteudu Low, Mid ja High : sekä Fennovoima että OL4 toteutuvat
Yhteenveto tarkasteltujen skenaarioiden lähtöoletuksista Skenaario Base Low Mid High Ilmastopolitiikka päästöoikeuden hinta EU-2030-paketti Noin 35 /t v. 2030 EU-2030-paketti Noin 35 /t v. 2030 EU-2030-paketti Noin 35 /t v. 2030 EU-2030-paketti Noin 35 /t v. 2030 Ydinvoimainvestoinnit, sähkön kysynnän kehitys Perusuran mukainen talouskasvu ja sähkön kysyntä Ei uusia voimalaitoslupia Vertailuskenaario lisäydinvoiman vaikutusten analysointiin Hitaampi sähkön kysynnän kasvu valituilla sektoreilla Kaksi uutta ydinvoimalaa toteutuu 2030 mennessä Perusuran mukainen talouskasvu ja sähkön kysyntä Kaksi uutta ydinvoimalaa toteutuu 2030 mennessä Nopeampi sähkön kysynnän kasvu valituilla sektoreilla Kaksi uutta ydinvoimalaa toteutuu 2030 mennessä
Base Low Mid High Base Low Mid High Base Low Mid High Base Low Mid High Sähkön kulutus, TWh Sähkön kysynnän kehitys Skenaarioiden välinen ero sähkön kokonaiskulutuksessa on noin 4 TWh vuonna 2020 ja 11 TWh vuonna 2030 2010 2020 2025 2030 2035 100 Liikenne 80 Asuminen 60 40 20 0 Palvelut ja maatalous Muu teollisuus Perusmetalli Massa ja paperi
Sähkön tasapainohinta, EUR(2010)/MWh Sähkön aluehinnan kehitys Suomessa tarkastelluissa skenaarioissa TIMES VTT-mallin tuottama pitkän aikavälin tasapainohinnan kehitys 80 70 60 Base High 50 40 Mid Low 30 20 2000 2010 2020 2030 2040 13.2.2015 17
Yhteenveto ja johtopäätökset ydinlupapäätösten vaikutuksista Suomen energiatalouteen Ydinvoimainvestoinneilla on merkittävä vaikutus sähkön tuontivientitaseeseen kasvattaen sähkön hankinnan omavaraisuutta. Lisäydinvoiman jäämättä toteutumatta korvattaisiin se pääosin sähkön tuonnilla, mutta myös lisäämällä yhdyskuntien CHP-tuotantoa. Lisäksi (pien)vesi- ja tuulivoiman tuotannot hieman kasvaisivat samoin kuin investoinnit sähkönkäytön tehostamistoimiin. Skenaariolaskelmien mukaan sähkön hinta nousisi noin 15 % ilman lisäydinvoimaa vuonna 2030. Suomen kasvihuonekaasupäästöjen määrä olisi lisäydinvoiman tapauksessa noin 4 % pienempi vuonna 2030.
www.lowcarbonplatform.fi VTT:n koordinoima VATT:n, Metlan ja GTK:n kanssa toteutettu yhteishanke, jota rahoittivat Tekesin Green Growth -ohjelma ja tutkimuslaitokset. Kokonaisbudjetti 990 000 euroa, hanke kesti 2,5 vuotta. Työtä ohjasi TEM (johtoryhmän pj.), YM, VM, MMM, LVM ja Tekes. Hankkeessa 1. arvioitiin strategisia luonnonvaroja ja niiden käyttöä (metsä- ja mineraalivarat) 2. tuotettiin skenaarioita vaihtoehtoisista kehityspoluista vähähiiliselle yhteiskunnalle 3. muodostettiin interaktiivinen yhteistoimintamalli eli platform
www.lowcarbonplatform.fi Vuoteen 2050 mennessä Suomen ja EU:n tulisi vähentää KHK-päästöjä vähintään 80 % vuoden 1990 KHK-päästöihin verrattuna. Vaihtoehtoisia vähähiilipolkuja on useita jo nykyisillä investointipäätöksillä on vaikutukset päästöjen vähentämisen kustannuksiin. Suomen vahvuudet ovat merkittävät luonnonvarat, cleantech-osaaminen, korkea bkt/capita ja koulutustaso http://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2014/t167.pdf 13.2.2015 20
Low Carbon Finland 2050 -skenaarioiden pääkohdat ja erot Kaikissa skenaarioissa EU ja Suomi toteuttavat - 80 % khk-päästövähennystavoitteen 2050 mennessä (pl. Baseline) Globaali ilmastosopimus toteutuu muissa, paitsi Pysähdys-skenaariossa Uuden teknologian kehitys ja käyttöönotto nopea (Jatkuva kasvu ja Muutos) tai konservatiivinen (Säästö ja Pysähdys) Suomen teollinen rakenne nykyisen kaltainen (Base-80 %, Säästö), voimakkaasti uudistuva (Jatkuva kasvu, Muutos), supistuva (Pysähdys) Yhdyskuntarakenne tiivistyvä (Jatkuva kasvu), hieman hajaantuva (Muutos) tai nykyisen kaltainen
Päästöjen marginaalihinta, EUR/t(CO 2 ) Päästöjen vähentämisen kustannuksissa korostuu uuden teknologian käyttöönoton ajoitus 140 120 100 80 60 40 Base80 Jatkuva kasvu Pysähdys Säästö Muutos 20 0 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Primaarienergia, TWh Energian kysyntä voi kääntyä laskuun vuoden 2020 jälkeen Fossiilisten polttoaineiden käyttö vähenee merkittävästi, mutta niitä edelleen käytetään vuonna 2050 35 % alle nykykulutuksen 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 2010 2020 2030 2050 Muut Hiili Turve Maakaasu Öljytuotteet Mustalipeä Puupolttoaineet Ydinenergia Vesi- ja tuulivoima Sähkön nettotuonti
Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Baseline Base-80% Kasvu Säästö Pysähdys Muutos Sähkön hankinta, TWh Sähkön kysynnän kääntyminen laskuun pysyvästi näyttää epätodennäköiseltä Vähähiilitavoitteet johtavat energiajärjestelmän sähköistymiseen 2010 2020 2030 2050 110 Nettotuonti 90 Aurinko ym. 70 50 30 10 Kaukolämpö- CHP Teollisuuden CHP Kaasu- / öljylauhde Hiili- / turvelauhde Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima -10 Sähkön nettovienti
Sähköntuotanto uusiutuvilla energialähteillä 13.2.2015 25
Sähkön hankintakapasiteetin kehitys 13.2.2015 26
Sähkönkulutus sektoreittain 13.2.2015 27
Sähkön pitkän aikavälin reaalisen tasapainohinnan kehitys Pohjoismaissa 13.2.2015 28
Yhteenveto vähähiilisen Suomen mahdollisuuksista ja haasteista (SWOT) Suomi pystyy siirtymään vähähiiliseen yhteiskuntaan, mutta se ei pysty toteuttamaan sitä yksin. Kehityspolkuja on useita. Nopeutettu uuden teknologian kehitys ja käyttöönotto voi tuoda Suomelle kilpailuetua. Tässä tulee hyödyntää Suomen mittavia luonnonvaroja sekä cleantech-osaamistamme. Suomen korkea BKT henkilöä kohden sekä korkea koulutustaso ovat myös valttikortteja moneen muuhun maahan nähden. Suurimmat epävarmuudet Suomen näkökulmasta liittyvät hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) kaupallistumiseen sekä biomassan käytön kestävyyteen tulevaisuuden politiikoissa. Baumolin tauti: ilmiö, jossa tuottavuuden ja palkkojen kasvaessa useilla talouden aloilla palkkoja joudutaan nostamaan myös niillä aloilla, joilla tuottavuuden kasvua ei ole juuri tapahtunut.
Johtopäätökset - Energia-alalla edessä suuria kysymyksiä Pariisin ilmastokokous EU 2030-ilmasto- ja energiapolitiikka Energiavarmuuskysymykset Uusiutuvien integrointi Ydinvoimapolitiikka eri EU-maissa Markkinamuutokset Kapasiteettimarkkinamekanismit Päästökaupan uudistaminen Fossiilisten renessanssi? Suomessa uusi hallitusohjelma ja sen tavoitteet? 13.2.2015 30
TEKNOLOGIASTA TULOSTA Lisätiedot: tiina.koljonen@vtt.fi tel. 050 359 9549