SUOMEN ENERGIATASE 2050 Lyhennelmä raportista 0 52X201245.A.AC_002
Copyright Pöyry Management Consulting Oy Kaikki oikeudet pidätetään. Tätä asiakirjaa tai osaa siitä ei saa kopioida tai jäljentää missään muodossa ilman Pöyry Management Consulting Oy:n antamaa kirjallista lupaa. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 2
SISÄLTÖ JOHDANTO SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT ENERGIAN KÄYTÖN KEHITYS ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOT TULOSTEN YHTEENVETO PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 3
JOHDANTO Sähkön kysynnän ja tuotannon kehitykseen liittyy suuri määrä epävarmuustekijöitä liittyen mm. teknologiakehitykseen, poliittisen ohjaukseen, polttoaineiden saatavuuteen ja taloudelliseen kehitykseen. Suomen energiajärjestelmässä merkittävässä roolissa on sähkön ja lämmön yhteistuotanto sekä yhdyskuntien että teollisuuden lämmöntarpeeseen perustuen. Lämmöntarpeen laskiessa ja lämmitystapojen ja polttoaineiden muuttuessa myös yhteistuotantosähkön määrä vähenee. Maakaasulla on Suomessa tuotettu merkittävässä määrin sähköä ja lämpöä erityisesti yhteistuotantona. Mikäli kaasua korvataan kiinteillä polttoaineilla yhteistuotannossa, laskee sähköntuotanto Suomessa kiinteiden polttoaineiden laitosten alhaisemman rakennusasteen vuoksi. Tässä Gasumin tilaamassa selvityksessä on tarkasteltu Suomen energiankulutuksen ja tuotannon kehitystä vuoteen 2050 saakka. Välivuotena on tarkasteltu vuotta 2030. Energiankulutuksen osalta on luotu näkemys kaukolämmön tarpeesta, teollisuuden energiankulutuksesta ja sähkönkulutuksesta Suomessa sektoreittain. Sähkön tuotannolle on luotu viisi erilaista skenaariota, joilla pyritään kattamaan Suomen sähköntarve vuositasolla. Omavaraisuutta ei kuitenkaan ole pidetty tiukkana vaatimuksena mikäli sen saavuttaminen skenaariossa on vaikuttanut epäuskottavalta skenaarion maailmassa. Skenaariotarkastelu perustuu sähkön ja lämmön tuotannon kapasiteetin tarkasteluun laitostasolla lähtien nykyhetkestä ja oletuksiin nykyisen kapasiteetin poistumisesta ja korvautumisesta uudella kapasiteetilla Pöyryn kattilatietokantaan perustuen. Polttoaine- ja energiantuotantovaihtoehdot määräytyvät energiapoliittisten tavoitteiden ja energian hintojen perusteella, ja oletukset kapasiteetin kehityksestä on tehty eri skenaarioiden oletuksiin sopiviksi. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 4
KAASUN NYKYISET KÄYTTÖKOHTEET SUOMESSA Maakaasun käyttö on laskenut huomattavasti viimeisten kolmen vuoden aikana sekä teollisuuden että yhdyskuntien energiantuotannossa. Tässä työssä tarkastellaan maakaasun käyttöä energiantuotannossa. Tarkastelun ulkopuolelle jäävät teollisuuden prosessikäyttö ja paikallisjakelu. TWh 50 Maakaasun käyttö Suomessa TWh 40 Maakaasun käyttö energiantuotannossa 45 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 10 5 0 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 Vuoden 2013 tilastot sisältävät vain kaasun kokonaiskulutuksen Paikallisjakelu Teolliset prosessit Energiantuotanto: teollisuus ja energiasekä sähköyhtiöt 15 10 5 0 Lämmön erillistuotanto Yhteistuotanto, energiayhtiöt Teollisuuden yhteistuotanto 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 5
SISÄLTÖ JOHDANTO SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT ENERGIAN KÄYTÖN KEHITYS ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOT TULOSTEN YHTEENVETO PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 6
ENERGIASKENAARIOIDEN KESKEISET MUUTTUJAT Skenaarioiden keskeisten muuttujien avulla saadaan luotua kaasun käytön kannalta erilaiset skenaariot Energiapolitiikan fokus Talouskehitys ja energian hinnat Teknologiakehitys Hajautetun tuotannon rooli Lämmitysmuodot Energiasektorin kehittämisessä ajureina voivat pitkällä aikavälillä toimia mm. päästöjen vähennystavoitteet, innovaatioiden edistäminen, energiaomavaraisuus, fossiilisista polttoaineista luopuminen sekä suhtautuminen ydinvoimaan. Bioenergian kannalta kestävyyden ja päästöttömyyden määritelmät vaikuttavat käyttömääriin merkittävästi. Talouden kasvunopeus ja eri alojen kehitys määrittävät energian kysyntää mutta myös energian tuotantoa esim. teollisuudessa. Polttoaineiden ja sähkön hinnat voivat toimia skenaarioiden ajureina mutta olla myös seurausta skenaarion oletuksista: esimerkiksi bioenergian hinta voi nousta kysynnän kasvaessa. Teknologiakehitys määrittää tuotantovaihtoehdot, investointikustannukset, sekä toisaalta energiatehokkuuden, kysyntäjouston ja varastoinnin mahdollisuudet. Erityisesti hajautetun tuotannon ja energian varastoinnin vaikutus energiajärjestelmään on epävarmaa tekniseltä kannalta ja vaikutukset voivat olla ennakoitua suuremmat. Uusiutuvaa energiaa pyritään lisäämään hajautetulla sähkön ja lämmön pientuotannolla mutta sen rooli ja laajuus ovat epävarmoja. Keskitettyä energiantuotantoa voidaan korvata hajautetulla tuotannolla merkittävässä määrin, mutta tuskin kokonaan tarkasteluaikavälillä. Toisaalta uusiutuvaa energiaa voidaan pyrkiä lisäämään myös ennen kaikkea keskitetyssä tuotannossa esimerkiksi biomassa-chp:llä. Polttoaineiden käytön kannalta oleellista on, miten kaukolämpösektori kehittyy verrattuna muihin lämmitysmuotoihin ja vaihdetaanko lämmitysmuotoa myös olemassa olevassa rakennuskannassa. Yhtenä vaihtoehtona on, että kaukolämmöstä luovutaan kokonaan 2050 mennessä, jos kiinteistökohtainen lämmitys ja energiatehokkuus kehittyvät voimakkaasti. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 7
ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT Vuoteen 2050 mennessä sähköntuotanto Suomessa voisi olla lähes hiilineutraalia. Uusien teknologioiden hyödyntäminen voi muuttaa tuotantoportfoliota merkittävästi TWh 90 Sähköntuotanto 2013 80 70 60 50 40 30 20 10 0 16 8 1 14 10 13 23 2013 Tuonti Lauhde Hajautettu tuotanto Tuulivoima Kaukolämpö- CHP Teollisuuden CHP Vesivoima Ydinvoima Lähtökohdat kaikille skenaarioille 2050 energiataseeseen vaikuttavat investointipäätökset tehdään pääosin 2020- ja 2030-luvuilla. Kaukolämpö-CHP:n tuotanto vähenee johtuen lämmön tarpeen laskusta, teollisuudessa lämmöntarpeen muutos on vähäinen. Tuulivoiman kannattavuus paranee ilman tukiakin, ja investoinnit jatkuvat Ydinvoiman osalta OL3:n lisäksi markkinoille tullee uutta kapasiteettia, mikäli se hyväksytään poliittisesti Hajautettua tuotantoa tulee markkinoille teknologiakehityksen myötä sekä lämmön- että sähköntuotantoon Vesivoimatuotanto ei merkittävästi lisäänny Suomessa vaan pysyy lähellä nykytasoa ympäristösyistä johtuen. Markkinaintegraatio etenee edelleen, sähkön siirtoyhteydet lisääntyvät. Merkittävimmät epävarmuudet Kaukolämmöntuotannon rooli, kaukolämpö-chp:n tulevaisuus Teollisuuden CHP-tuotannon kehitys Yhteistuotannon polttoainevalikoima Tuulivoimatuotannon kasvun voimakkuus Ydinvoiman rooli ja lisärakentaminen OL3:n jälkeen Hajautetun tuotannon määrä ja muodot (sähkö, lämpö) Lauhdetuotantoinvestointien kannattavuus Suomessa, lauhdetuotannon polttoaineet Katetaanko loppu sähköntarve lisäydinvoimalla, lauhdetuotannolla vai tuonnilla, vai vähentyykö kulutus mikäli tuotantokapasiteettia ei ole saatavilla riittävän edullisesti. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 8
TARKASTELTAVAT ENERGIAN TUOTANTOSKENAARIOT 2050 Skenaarioiden tavoitteena on luoda maakaasun roolin kannalta toisistaan selvästi eroavia energiataseita Suomelle vuoteen 2050 saakka BAU Tilanne rauhoittuu, talouskasvu hidasta, energiankulutus kasvaa vähän Keskitettyä energiantuotantoa, mutta myös hajautettu tuotanto lisääntyy tasaisesti ja vähentää mm. kaukolämmön kysyntää, ei kuitenkaan ratkaisevasti muuta tilannetta Ydinvoimakapasiteetti lisääntyy Suomessa suunnitelmien mukaan Energiapolitiikan painopiste on kilpailukyvyn varmistamisessa, pakotettua siirtymää uusiin energiantuotantomuotoihin ei tule. Päästökauppa ohjaa kohti vähäpäästöisiä vaihtoehtoja Teknologiamurros Fossiilisista luopuminen Keskitettyä energiantuotantoa biomassalla ja muilla uusiutuvilla, myös biomassalauhdetta Energiapolitiikalla ohjataan pois fossiilisista polttoaineista ja turpeesta, tuetaan biomassan käyttöä. Hajautettu tuotanto lisääntyy kuten BAU-skenaariossa, mutta ei saa ylimääräistä tukea. Innovaatiot eivät ratkaisevasti muuta markkinoita. Sähkön varastointi ja kysyntäjousto kehittyvät mutta eivät riittävästi, jotta energiantuotanto voitaisiin perustaa tuulivoimaan ja aurinkoenergiaan. Ei ydinvoimaa Uusiutuvat ja kaasu Hajautettua uusiutuvan energian tuotantoa (erit. aurinko, tuuli) syntyy BAU-skenaariota enemmän. Kaasu alkaa toimia säätövoimana, vuoteen 2050 mennessä myös varastointimuotona power to gas. Biomassalle otetaan mahdollisesti käyttöön päästökertoimia tai asetetaan tiukempia kestävyyskriteereitä, mikä vähentää niiden käyttöä Energiapolitiikalla ohjataan päästöjen vähentämiseen kustannustehokkaasti, ei pyritä väkisin kokonaan eroon fossiilisista polttoaineista. Siirtyminen laajasti hajautettuun tuotantoon (mm. smart cities ), keskitetylle kaukolämmön tuotannolle ei ole tarvetta. Teollisuudessa edelleen CHP-tuotantoa Sähkön varastointi ja kysyntäjoustomahdollisuudet lisääntyvät merkittävästi, energiatehokkuutta kehitetään voimakkaasti Energiapolitiikassa painotus innovaatioissa ja teknologian edistämisessä. Tarvittaessa estetään fossiilisten käyttö ohjauskeinoilla. Ydinvoimasta luovutaan poliittisella päätöksellä tai investointien kannattamattomuuden vuoksi, ei uusia investointeja OL3:n jälkeen Tilalle uusiutuvaa energiaa, mutta myös kaasulle jää suurempi rooli Energiapolitiikan painopisteinä ovat päästöjen vähennys ja uusiutuvat, ohjauskeinona päästökauppa. Fossiilisista ei pyritä väkisin eroon. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 9
SISÄLTÖ JOHDANTO SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT ENERGIAN KÄYTÖN KEHITYS ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOT TULOSTEN YHTEENVETO PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 10
KAUKOLÄMMÖN KYSYNNÄN KEHITYS SUOMESSA Kaukolämmön kysyntä laskee Pöyryn perusoletuksen mukaan 22 % vuodesta 2010 vuoteen 2050 Energiatehokkuuden kehittyminen uusissa ja peruskorjattavissa rakennuksissa vähentää lämmöntarvetta. Uudet rakennusmääräykset vaikuttavat rakennusten lämmönkäyttöön: 2020 lähtien uusien rakennusten tulee olla passiivitaloja (~60% lämmöntarpeen vähennys olemassa oleviin rakennuksiin verrattuna 2020 ja vuonna 2030 ~68 % vähennys) Peruskorjattavissa rakennuksissa lämmöntarve laskee 10% olemassa oleviin rakennuksiin verrattuna vuonna 2020 ja 15 % 2030. Kilpailevat lämmitysmuodot, kuten lämpöpumput ja hybridilämmitysmuodot yleistyvät uusissa rakennuksissa, olemassa olevissa kohteissa ei kuitenkaan oleteta siirryttävän laajamittaisesti pois kaukolämmöstä. Kaukolämmön markkinaosuus laskee ja pienempi osuus uusista rakennuksista liitetään kaukolämpöön. Ilmastonmuutoksesta johtuvan lämmitystarpeen vähenemän oletetaan olevan 20 % vuoteen 2050 mennessä. Kaukolämmön kysynnän kehitys Suomessa Kaukolämmön myynti, TWh 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Toteutunut myynti Lämpötilakorjattu myynti Lämmöntarve ilman ilmastonmuutoksen vaikutusta Kaukolämmön tarve PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 11
SÄHKÖN KULUTUKSEN KEHITYS SUOMESSA Pöyryn oletuksen mukaan sähkönkulutus kasvaa hitaasti vuoteen 2050, ja jää hieman yli 90 TWh tasolle Sähkönkulutusennuste sektoreittain vuoteen 2050 100 TWh 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Sähköautot Kotitaloudet Palvelut Muu teollisuus Muu metalliteollisuus Rauta- ja terästeollisuus Kemianteollisuus Kaivosteollisuus 0 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2036 2037 2038 2039 2040 2041 2042 2043 2044 2045 2046 2047 2048 2049 2050 Metsäteollisuus PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 12
SISÄLTÖ JOHDANTO SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT ENERGIAN KÄYTÖN KEHITYS ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOT TULOSTEN YHTEENVETO PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 13
YDINVOIMAKAPASITEETIN KEHITYS SUOMESSA Nykyinen kapasiteetti poistuu vuoden 2030 ympärillä, uusien investointien oletetaan korvaavan poistuvaa kapasiteettia MW 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Ydinkapasiteetin kehitys BAU-skenaariossa 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 BAU-skenaariossa oletetaan, että OL3:n jälkeen investoidaan kahteen uuteen ydinvoimalaan, joista toinen (1200 MW) valmistuu ennen vuotta 2030 ja toinen (1600 MW) 2030 jälkeen. Nykyinen kapasiteetti poistuu vuoden 2030 ympärillä. OL3:n jälkeen rakennettava uusi kapasiteetti korvaa poistuvaa kapasiteettia, jolloin vuonna 2050 ydinvoimakapasiteetti olisi 4 400 MW ja vuosituotanto noin 35 TWh. Uusia hankkeita ei oleteta näiden lisäksi. BAU-skenaarion oletukset pätevät myös Fossiilisista luopuminen- ja Uusiutuvat ja kaasu skenaarioihin. Samoin Teknologiamurros-skenaariossa ei ole oletettu muutosta ydinvoimakapasiteetissa BAU-skenaarioon verrattuna. Skenaariossa poistuvaa lämpövoimakapasiteettia ei voida kokonaan korvata uusiutuvalla tuotannolla, jolloin myös ydinvoimaa tarvitaan. Ei ydinvoimaa -skenaariossa ydinvoimasta luovutaan nykyisen kapasiteetin tullessa käyttöikänsä päähän joko poliittisista syistä tai investointien vaikeutumisesta johtuen. Vuonna 2050 jäljellä on ainoastaan OL3-yksikkö. Nykyiset OL3 6. yksikkö 7. yksikkö OL korvaus PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 14
TUULIVOIMAKAPASITEETIN KEHITYS SUOMESSA Tuulivoiman oletetaan kasvavan voimakkaasti 2030-luvulle saakka ja tuotannon kasvavan suurimmillaan noin 15 TWh tasolle MW 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 Tuulivoimakapasiteetin kehitys BAUskenaariossa Offshore Onshore BAU-skenaariossa oletuksena on, että tuulivoimainvestoinnit jatkuvat vuoden 2020 jälkeen, jolloin saavutetaan 2000 MW:n tavoite. Tuulivoimakapasiteetti nousee yli 4000 MW:iin vuoden 2030 jälkeen. Kapasiteetista noin neljännes on tällöin offshore-tuulivoimaa. Energia- ja ilmastostrategian (2013) tavoite vuodelle 2025 on 9 TWh tuulivoimaa. Tämä tavoite oletetaan saavutettavan. Tämän jälkeen tuulivoimainvestoinnit hidastuvat, kun paras potentiaali on hyödynnetty. Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa ja Teknologiamurrosskenaariossa tuulivoiman kasvun oletetaan jatkuvan vuoteen 2050, jolloin saavutettaisiin 5000 MW:n taso. Uusiutuvat ja kaasu -skenaariossa uusiutuvan energian lisäystä ei rakenneta bioenergian varaan. Teknologiamurros-skenaariossa uusiutuva sähköntuotanto lisääntyy nopeammin ja sopii myös paremmin sähköjärjestelmään lisääntyneen varastoinnin tai kysyntäjouston ansiosta. 0 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 15
HAJAUTETTU SÄHKÖNTUOTANTO Hajautetun sähköntuotannon kehityksen oletetaan olevan nopeaa erityisesti Teknologiamurrosskenaariossa Hajautetun sähköntuotannon kehitys BAU- ja Teknologiamurros-skenaarioissa 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 TWh 0,0 2014 2030 2050 Hajautetussa tuotannossa potentiaalisimmaksi teknologiaksi on nousemassa aurinkosähköteknologia alenevien kustannusten ja parantuvien hyötysuhteiden ansiosta. Aurinkosähköteknologiaa kuitenkin rajoittaa kausivarastoinnin puuttuminen, jolloin se toimii parhaiten kesäkuukausina. Hajautetun sähköntuotannon määrää perusskenaariossa on arvioitu olettamalla, että aurinkosähkön tuotanto yleistyy pääasiassa kotitalouksissa ja palvelusektorin sähkönkäyttökohteissa. Näissä kohteissa aurinkosähköllä pääasiassa korvattaisiin omaa sähkönkulutusta. Ilman kausivarastointimahdollisuutta hajautetun tuotannon taloudellinen potentiaali määräytyisi tällöin kotitalouksien ja palveluiden kesäajan sähkönkulutuksen perusteella. Teknologiamurros-skenaariossa hajautetun sähköntuotannon määrä kasvaa selvästi nopeammin vuodesta 2030 lähtien, sillä sähkön varastoinnin ja kysynnän jouston oletetaan kehittyvän BAU-skenaariota nopeammin ja toisaalta tuotannon siirtyvän yhä enemmän keskitetystä hajautettuun sekä sähkön että lämmön osalta. Teknologiamurros BAU PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 16
OLETUKSET INVESTOINNEISTA CHP-KAPASITEETTIIN Yhteistuotannon sähköntuotantokapasiteetti laskee merkittävästi vuoteen 2050 mennessä Arvio CHP-kapasiteetista on tehty Pöyryn kattilatietokannan perusteella laitostasolla kaukolämmön kulutusskenaariot huomoiden. BAU-skenaariossa: nykyisestä CHP-kapasiteetista on jäljellä vuonna 2030 noin 4400 MW oletetut uudet investoinnit huomioiden vuonna 2030 CHPkapasiteetti on noin 6300 MW vuonna 2050 CHP-kapasiteettia on noin 5000 MW Teknologiamurrosskenaariossa oletetaan, että investointeja uuteen CHP-kapasiteettiin kaukolämmöntuotannossa ei tehdä enää vuoden 2020 jälkeen. CHP-kapasiteetin teho on tällöin vuonna 2030 noin 780 MW alhaisempi kuin perusskenaariossa Myös olemassa olevasta yhteistuotantokapasiteetista luovutaan vuoteen 2050 mennessä ennen sen teknisen käyttöiän loppumista kysynnän laskiessa. Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa sekä Ei ydinvoimaa skenaariossa investointeja syntyy muita skenaarioita enemmän kaasukäyttöiseen CHP-kapasiteettiin. Ei ydinvoimaa skenaariossa tämä johtuu sähkön kohoavasta hinnasta ja tuotantovajeen kasvusta. CHP-sähköntuotantokapasiteetin kehitys BAUskenaariossa MWe 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 Uusi teol. CHP Nykyinen teol. CHP Uusi KL CHP Nykyinen KL CHP 2048 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 17
LAUHDE- JA HUIPPUKAPASITEETIN KEHITYS SUOMESSA Lauhdekapasiteetti lähes häviää Suomesta uusien investointien ollessa kannattamattomia MW 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Lauhde- ja huippukapasiteetin kehitys BAUskenaariossa ilman lisäinvestointeja CCGT Kaasuturbiinit Hiililauhde 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030 2032 2034 2036 2038 2040 2042 2044 2046 2048 2050 Erilliseen lauhdekapasiteettiin ei lähtökohtaisesti oleteta uusia investointeja. Kapasiteettia on jo poistunut markkinoilta ja poistuu edelleen laitosten tullessa käyttöikänsä päähän sekä taloudellisesti kannattamattomana jo ennen käyttöiän loppua. Mahdollinen puuttuva sähköntuotanto eri skenaarioissa oletetaan olevan tuontisähköä tai vaihtoehtoisesti Suomeen joudutaan rakentamaan lisää lauhdekapasiteettia. Pöyryn mallinnusten perusteella kapasiteettia ei rakennettaisi taloudellisin perustein nykyisessä markkinamallissa. Uutta kapasiteettia voi kuitenkin syntyä mikäli tarve omavaraisuudelle sähköntuotannon suhteen kasvaa. Hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin (CCS) kehitystä ei ole työssä erikseen arvioitu, eikä yhtään skenaariota ole luotu CCS:n varaan. Skenaarioiden tuloksena saadaan hiilidioksidipäästöt energiasektorilta ja vertaamalla niitä päästötavoitteisiin voidaan todeta tarve hiilidioksidin talteenotolle. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 18
BIOKAASUN POTENTIAALI JA KÄYTTÖ ERI SKENAARIOISSA Biokaasun käyttö helpottaa päästötavoitteisiin pääsyä Yhteistuotannon polttoaineena käytettävää maakaasua korvattaneen jatkossa kasvavassa määrin biokaasuilla. Tässä työssä biokaasun teknis-taloudellisena tuotantopotentiaalina Suomessa on käytetty seuraavaa arviota: 8 TWh puusta tehtävää synteettistä biokaasua, bio-sng:tä 7 TWh peltopohjaista biokaasua 2 TWh jätepohjaista biokaasua Bio-SNG:n valmistaminen puusta suurissa yksiköissä voidaan nähdä vaihtoehtona puun käyttämiselle suoraan yhteistuotantolaitosten polttoaineena. Tästä syystä Fossiilisista luopuminen skenaariossa, joka perustuu puun käyttöön kiinteässä muodossa, ei oleteta bio-sng:n tuotantoa. Kotimaisia puupolttoaineita ei tässä skenaariossa riitä bio- SNG:n tuotantoon, ja toisaalta kaasujen käyttöön energiantuotannossa ei investoida Suomessa, jolloin investoinnit bio-sng:n tuotantoon eivät olisi kannattavia. Käyttö 2030 ja 2050 Bio-SNG TWh Biokaasu TWh BAU 8 9 Fossiilisista luopuminen Uusiutuvat ja kaasu Teknologiamurros - 9 8 9-9 Ei ydinvoimaa 8 9 Uusiutuvat ja kaasu- sekä Ei ydinvoimaa skenaarioissa kaasun käyttö Suomessa jatkuu 2050, eikä puupolttoaineiden käyttö toisaalta lähesty vielä kestävän käytön rajaa, jolloin bio-sng:n tuotanto voisi olla mahdollista. Näissä skenaarioissa biokaasujen yhteenlaskettu potentiaali on tästä syystä muita skenaarioita korkeampi. Osa biokaasun potentiaalista hyödynnetään oletettavasti liikenteessä ja paikallisesti. Tässä työssä on tarkasteltu biokaasun vaikutusta energiasektorin päästöihin mikäli kaikki biokaasu hyödynnettäisiin maakaasua korvaavana kaasuna sähkön ja lämmöntuotannossa. PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 19
SISÄLTÖ JOHDANTO SKENAARIOIDEN LÄHTÖKOHDAT ENERGIAN KÄYTÖN KEHITYS ENERGIAN TUOTANNON SKENAARIOT TULOSTEN YHTEENVETO PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 20
BAU-SKENAARIO: SÄHKÖNTUOTANTO SUOMESSA VUOTEEN 2050 Tuulivoiman tuotanto lisääntyy huomattavasti, mutta muita radikaaleja muutoksia ei tapahdu BAU-skenaariossa Suomen sähköntuotanto on tulevaisuudessa nykyistä voimakkaammin ydinvoiman ja uusiutuvan energian varassa, mutta radikaaleja muutoksia ei tapahdu. Energiantuotanto on edelleen keskitettyä, vaikka myös hajautettu tuotanto lisääntyy tasaisesti ja vähentää mm. kaukolämmön kysyntää. Myös energiatehokkuuden kehitys vähentää energiankysyntää. Uusiutuvan energian osuus sähkönkulutuksesta vuonna 2050 on 45 % ja päästöttömien osuus 84 %. Vuonna 2050 sähköntuotanto jää arviolta noin 5 TWh kulutustasosta. Vuoden 2030 paikkeilla Suomi on vuositasolla omavarainen sähköntuotannossa. Sähköntuotanto tuotantomuodoittain TWh 120 100 Lauhde Kaukolämpö-CHP 80 60 40 20 Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 21
FOSSIILISISTA LUOPUMINEN -SKENAARIO: SÄHKÖNTUOTANTO SUOMESSA VUOTEEN 2050 Uusiutuvien osuus yhteistuotannossa nousee 100 %:iin vuoteen 2050 mennessä Sähköntuotantomuodoissa erot ovat pieniä BAU-skenaarioon verrattuna, ero syntyy yhteistuotannon polttoaineista ja biomassan kulutuksesta. Uusiutuvien osuus sähkönkulutuksesta vuonna 2050 on 54 % ja päästöttömien osuus 100 %. Energiantuotannossa panostetaan biopolttoaineisiin tuulivoiman ja hajautetun tuotannon pysyessä BAU-skenaarion tasolla. Puupolttoaineiden voimakkaan käytön lisäyksen seurauksena kohoavat hankintakustannukset voisivat tehdä tuulivoimasta ja esimerkiksi aurinkoenergiasta puupolttoaineilla tuotettua sähköä edullisempaa. TWh 120 Sähköntuotanto tuotantomuodoittain 100 Lauhde Kaukolämpö-CHP 80 60 40 20 Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 22
UUSIUTUVAT JA KAASU -SKENAARIO: SÄHKÖNTUOTANTO SUOMESSA VUOTEEN 2050 Skenaariossa uusiutuvan energian tuotanto on hajautetumpaa, ja CHP-tuotannossa myös kaasu on käytössä polttoaineena Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa hajautettu tuotanto (erit. aurinkoenergia) sekä tuulivoimatuotanto kasvavat BAUskenaariota enemmän. Oletuksena 6 TWh hajautettua tuotantoa ja 15 TWh tuulivoimaa vuonna 2050. Edellisten oletusten ja lisääntyneen CHP-kapasiteetin myötä sähköntuotannossa päästään vuositasolla omavaraisiksi. Uusiutuvien osuus sähkönkulutuksesta vuonna 2050 on noin 51 % ja päästöttömien osuus 90 %. Title 120 Sähköntuotanto tuotantomuodoittain 100 Lauhde Kaukolämpö-CHP 80 60 40 20 Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 23
TEKNOLOGIAMURROSSKENAARIO: SÄHKÖNTUOTANTO SUOMESSA VUOTEEN 2050 Teknologiamurros-skenaariossa kaukolämmön kysyntä loppuu uusien lämmitysteknologioiden vuoksi Hajautettu tuotanto (erit. aurinkoenergia) ja tuulivoimatuotanto kasvavat BAU-skenaariota enemmän Oletuksena hajautettua tuotantoa 8 TWh ja tuulivoimaa 15 TWh vuonna 2050 Teollisuuden CHP-tuotanto laskee 10% enemmän vuoteen 2050 BAU-skenaarioon nähden Kaukolämpö-CHP:n laitoskapasiteetin poistumisen myötä tuotantovaje kasvaa noin 11 TWh:iin. Uusiutuvien osuus sähkönkulutuksesta on noin 47% ja päästöttömien osuus 86% TWh 120 Sähköntuotanto tuotantomuodoittain 100 Lauhde Kaukolämpö-CHP 80 60 40 20 Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 24
EI YDINVOIMAA SKENAARIO: SÄHKÖNTUOTANTO SUOMESSA VUOTEEN 2050 Ilman ydinvoimaa tarvitaan investointeja muuhun sähköntuotantokapasiteettiin. Lauhdekapasiteetin (CCS:llä tai ilman) tarve kasvaa merkittävästi Ilman uusia ydinvoimainvestointeja vuonna 2050 tarvitaan merkittävästi uutta lauhdekapasiteettia tai tuontia kattamaan noin 25 TWh:n tuotantovaje. Tuulivoimatuotannon oletetaan olevan 15 TWh, lisäksi kaasukombeilla on korvattu joitakin kiinteän polttoaineen laitoksia suuremman sähköntuotannon vuoksi. Nämä oletukset eivät kuitenkaan riitä korvaamaan puuttuvaa tuotantoa. TWh 120 Sähköntuotanto tuotantomuodoittain 100 Lauhde Kaukolämpö-CHP 80 60 40 20 Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 25
SKENAARIOIDEN SÄHKÖNTUOTANTOTASEET Sähköntuotannon omavaraisuutta on vaikea saavuttaa ilman mittavia investointeja uuteen teknologiaan tai lauhdetuotantokapasiteettiin Kaikissa paitsi Ei ydinvoimaa skenaariossa sähköntuotanto on vuositasolla omavaraista vuonna 2030. Vuonna 2050 omavaraisuuteen päästään vain Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa. Muissa skenaarioissa tarvitaan tuontisähköä tai tuotannon/kapasiteetin lisäystä, mikäli sähkönkäyttö ei käänny laskuun. Ilman kaukolämpö-chp:tä vaje kasvaa yli 10 TWh (Teknologiamurrosskenaario) ja olisi vuonna 2030 yli 20 TWh. TWh 100,0 90,0 80,0 Sähköntuotanto tuotantomuodoittain 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 Huippukapasiteetti Lauhde Kaukolämpö-CHP Teollisuus-CHP Hajautettu Tuulivoima Vesivoima Ydinvoima Kulutus 0,0 BAU BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 26
SÄHKÖNTUOTANTOKAPASITEETTI ERI SKENAARIOISSA Tuuli- ja aurinkosähkökapasiteetti kasvavat kaikissa skenaarioissa merkittävästi Vuoteen 2030 mennessä on kaikissa skenaarioissa oletettu merkittävä lisäys tuulivoimassa sekä hajautetussa tuotannossa (oletuksena pääosin aurinkosähköä). Vuoteen 2050 mennessä erot skenaarioiden välillä kasvavat riippuen siitä, mennäänkö kohti hajautettua tuotantoa vai säilyykö nykyisen kaltainen kapasiteetti markkinoilla tuulivoiman ja aurinkosähkön rinnalla. Kapasiteetin kokonaismäärä kasvaa, mutta yhä suurempi osa kapasiteetista on joustamatonta ja säätämätöntä kapasiteettia. Sähköntuotantokapasiteetti MW 25000 20000 Huippukapasiteetti 15000 Lauhde Kaukolämpö-CHP Teollisuus-CHP 10000 Hajautettu Tuulivoima Vesivoima 5000 Ydinvoima 0 BAU BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 27
HUIPUN AIKAINEN SÄHKÖNTUOTANTOKAPASITEETTI ERI SKENAARIOISSA Huippukulutuksen aikainen kapasiteetti laskee selvästi vuodesta 2030 vuoteen 2050 Tuuli- ja aurinkosähkökapasiteettia ei voida olettaa olevan käytössä koko kapasiteetin määrää huippukulutustilanteessa vaihtelevan tuotannon vuoksi. Hajautetun ja tuulivoimatuotannon voimakas lisääntyminen edellyttää sähkön kysyntäjouston kehittymistä voimakkaasti sekä sähkön varastointimahdollisuuksia. Teknologiamurroksessa kaukolämpö-chp:n sähköntuotantokapasiteetin puuttuminen näkyy selvästi alhaisena huippukulutuksen aikaisena kapasiteettina. Ei ydinvoimaa-skenaariossa ydinvoimakapasiteetin tippuminen on samaa suuruusluokkaa. Huipun aikainen sähköntuotantokapasiteetit MW 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 Huippukapasiteetti Lauhde Kaukolämpö-CHP Teollisuus-CHP Hajautettu (10%) Tuulivoima (10%) Vesivoima Ydinvoima 2000 0 BAU BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 28
KAUKOLÄMPÖ-CHP:N SÄHKÖNTUOTANTOKAPASITEETTI Kaukolämmön yhteistuotannon sähköntuotantokapasiteetissa on merkittäviä eroja skenaarioiden välillä Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa yhteistuotantokapasiteetti on suurempi korkeamman rakennusasteen vuoksi. Ero kasvaa vuoteen 2050 mennessä. Myös ilman ydinvoimainvestointeja CHP-kapasiteetti säilyisi oletuksen mukaan korkeana. Teknologiamurrosskenaariossa kaukolämmön yhteistuotantokapasiteetti häviää kokonaan. Ei fossiilisia skenaariossa kapasiteetti myös laskee vuoteen 2050 mennessä BAU-skenaarioon verrattuna kun kaikki yhteistuotanto perustuu kiinteisiin polttoaineisiin. MW 4500 Kaukolämmön CHP-sähköntuotantokapasiteetti 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 29
SÄHKÖN- JA LÄMMÖNTUOTANNON POLTTOAINEKULUTUS Kaikkien polttoaineiden kulutus laskee vuoteen 2050 mennessä Turvetta oletetaan käytettävän vain BAU ja Ei ydinvoimaa-skenaarioissa vuonna 2050. Kivihiilen käyttö laskee kaikissa skenaarioissa mutta sitä jää vielä pieniä määriä BAU, Uusiutuvat ja kaasu sekä Ei ydinvoimaa skenaarioissa. Kaasun käyttö sähkön ja lämmöntuotannossa kasvaa nykytasosta Uusiutuvat ja kaasu-, sekä Ei ydinvoimaa skenaarioissa. BAU-skenaariossa ollaan lähellä nykytasoa vuonna 2030, vuoteen 2050 mennessä käyttö laskee. TWh 160,0 Sähkön- ja lämmöntuotannon polttoainekulutus 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 Muu Puu Kaasu Turve Hiili 0,0 BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 30
BIOMASSAN RIITTÄVYYS ERI SKENAARIOISSA Puun energiakäyttö pysyy Ei fossiilisia -skenaariota lukuun ottamatta suhteellisen tasaisena eri skenaarioissa Vuonna 2050 kiinteän polttoaineen käyttö sähkön- ja lämmöntuotannossa vaihtelee merkittävästi. Kaasun ollessa suuremmassa roolissa puuta, ja yleisesti kiinteitä polttoaineita, tarvitaan vähemmän. Kuvaajassa lauhdetuotantoon käytetty puun määrä osoittaa puun energiakäytön siinä tapauksessa, että sähkö tuotettaisiin omavaraisesti. Fossiilisista luopuminen skenaariossa puupolttoaineiden käyttömäärä yhteistuotannossa (73 TWh) edellyttäisi, että Suomen koko kestävä hakkuukertymä hyödynnettäisiin metsäteollisuudessa ja energiateollisuudessa. Jos sähköntuotannossa tavoitellaan omavaraisuutta ja tuotantovaje katettaisiin biopolttoaineilla, puun tarve nousisi 87 TWh:iin Biomassan hinta nousisi todennäköisesti huomattavasti nykytasoa korkeammaksi. Hankintaketjujen kehittäminen olisi kuitenkin mahdollista, mikäli kehitys tapahtuu vähittäin vuoteen 2050. Ongelmana olisi polttoainevarojen sijainti käyttökohteisiin nähden kaukana, mikä myös nostaisi käytön kustannuksia. TWh 90,0 80,0 70,0 Kestävän käytön raja Puun käyttö sähkön- ja lämmöntuotannossa 60,0 50,0 40,0 30,0 Puulauhde BioSNG CHP ja erillislämmöntuotanto 20,0 10,0 0,0 BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 31
KAASUN ROOLI SKENAARIOISSA Vuonna 2050 vuositasolla sähköntuotannon suhteen omavaraisessa Suomessa kaasun käyttö vaihtelee merkittävästi Energiapolitiikka ja kaasun hinnan kehitys ovat suurimmat epävarmuustekijät kaasun kulutuksessa. Kuvaajassa on kuvattu kaasujen (sis. biokaasu) kulutusta eri skenaarioissa. Ei ydinvoimaa-skenaariossa kaasulla tuotettaisiin mahdollisesti myös lauhdesähköä korkeampien sähkönhintojen vuoksi. Muiden skenaarioiden osalta kuvaaja osoittaa kaasun kulutuksen yhteistuotannossa. Kaasun käyttö eri skenaarioissa perustuu oletuksiin kaasukäyttöisestä kapasiteetista yhdyskuntien ja teollisuuden sähkön ja lämmön tuotannossa. Mikäli skenaariossa on oletettu investointeja kaasukapasiteettiin, myös kaasun hinnan oletetaan olevan kilpailukykyinen. Kaasujen käyttö energiantuotannossa TWh 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 Lauhde CHP ja erillislämmöntuotanto 15,0 10,0 5,0 0,0 BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 32
ENERGIANTUOTANNON CO 2 -PÄÄSTÖT Vuonna 2050 80 %:n päästövähennystavoitteeseen päästään vain Ei fossiilisia- ja Teknologiamurros-skenaarioissa ilman biokaasun käyttöä Hiilidioksidipäästöjä on kuvaajassa tarkasteltu huomioiden päästöttömän biokaasun koko potentiaali (kaikki hyödynnetty energiasektorilla) sekä ilman biokaasua. Biokaasun todellinen käyttömäärä lienee jotain tältä väliltä, mikäli osa biokaasusta käytetään muilla kuin energiasektorilla. Ei ydinvoimaa- skenaariossa hiilidioksidin talteenotto on välttämätöntä jotta hiilidioksidipäästöt voitaisiin pitää riittävän matalina. Myös BAU skenaarioissa tarvitaan talteenottoa vuonna 2050. Uusiutuvat ja kaasu skenaariossa päästään 80 % päästövähennykseen vuonna 2050 mikäli koko biokaasupotentiaali hyödynnetään. Alla olevassa kuvassa on tarkasteltu hiilidioksidipäästöjä ilman hiilidioksidin talteenottoa omavaraisessa sähköntuotannossa. Vaaleansininen viiva osoittaa päästötason, jos puuttuva energia tuotaisiin tai tuotettaisiin päästöttömällä tuotannolla. CO2-päästöt milj.tco2 25,0 20,0 Päästöt ilman biokaasuja Maakaasu 15,0 10,0 Turve POK POR Hiili 5,0 Tavoite CO2-taso 0,0 BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin BAU Ei fos Uus + kaasu Tekn Ei ydin Ei-omavarainen tuotanto (ilman puuta) 2014 2030 2050 PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 33
SKENAARIOIDEN VAHVAT JA HEIKOT PUOLET Vahvuudet Heikkoudet BAU Monipuolisin polttoainejakauma Päästöt nousevat yli tavoitetason Ei fossiilisia Uusiutuvat ja kaasu Teknologiamurros Energiantuotanto hiilidioksidipäästötöntä 2050 mikäli puupolttoaineilla ei ole päästökerrointa, päästöt alhaiset jo 2030 Energiantuotanto kokonaan kotimaisilla polttoaineilla ja ydinvoimalla Sähköntuotannossa päästään omavaraisuuteen myös 2050 Säädettävän kapasiteetin määrä suuri muihin skenaarioihin verrattuna 2050 päästään päästötavoitteeseen Tuontipolttoaineriippuvuus vähäistä Puupolttoaineiden käyttö kasvaa kestävän käytön rajalle Riippuvuus yhdestä polttoaineesta Puupolttoaineiden hinta voi nousta korkeaksi Päästöt ylittävät tavoitetason ilman biokaasun laajamittaista tuotantoa ja käyttöä energiasektorilla Yli puolet sähköntuotantokapasiteetista vuonna 2050 on tuulivoimaa tai aurinkosähköä. Vaatii sähkön kulutuksen joustoa ja/tai varastoinnin huomattavaa kehittymistä Ei ydinvoimaa Ei lukittautumista ydinvoimainvestointeihin Päästötavoitteisiin ei päästä Sähköntuotannon omavaraisuus vuonna 2050 erittäin vaikea saavuttaa PÖYRY MANAGEMENT CONSULTING OY 34
www.poyry.com