Sähköntuotannon tulevaisuus Seppo Valkealahti Sähköenergiatekniikan professori Tampereen teknillinen yliopisto
Teknologiamurros Katunäkymä New Yorkissa 1900 luvun alussa 2
Teknologiamurros Katunäkymä New Yorkissa 10 vuotta myöhemmin 3
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
Energian kokonaisvaranto (Twy = Terawattyear) Uusiutuvaa energiaa on saatavilla enemmän kuin tarpeeksi. 5
Energia (TWh) Sähköenergian globaali vuosituotanto 1971 2015 energialähteittäin Tuuli ja aurinko Bio ja jäte Vesi Ydin Maakaasu Öljy Kivihiili Lähde: IEA Energy Statistics 2017 6
Tuotantokapasiteetti (GW) Uusiutuvat energian globaali sähköntuotantokapasiteetti 2005 2015 Lähde: NREL, 2015 Renewable energy data book Aurinko (PV) Keskittävä aurinko Tuuli Geoterminen Biomassa Vesivoima 7
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 28 32 25 20 19 13 16 17 13 % 8
Kapasiteetti (GW) Aurinkovoiman globaali tuotantokapasiteetti Aurinkovoiman tuotantokapasiteetti on kasvanut tällä vuosituhannella keskimäärin yli 40 % vuodessa Kasvu 34 % 229.3 APAC 178.4 Kiina Amerikka Lähde: Solar Power Europe, Global market outlook for solar power 2017-2021. Eurooppa 9
Investointikustannus (US$/WpDC) Aurinkovoimaloiden investointikustannukset USA:ssa 2010-2017 U.S. Solar Photovoltaic System Cost Benchmark: Q1 2017 Keskimääräinen kustannusten muutos vuodessa on ollut -19% 10
Uusiutuvien energialähteiden osuudet sähköenergian globaalista tuotantokapasiteetista Source: NREL, 2015 Renewable energy data book E2025 (SV) 10.0% 13.0% 40.0% 11
Investoinnit (10 9 US$) Kulutuksen kasvu Globaalit investoinnit sähkön tuotantokapasiteettiin ja sähköverkkoihin Lähde: IEA World energy investment 2016 Verkot Uusiutuva energia Fossiiliset polttoaineet 12
Investoinnit sähkön tuotantokapasiteettiin eri alueilla 2015 (10 9 US$) Distribution network Transmission Solar Coal Gas Nuclear Hydro Wind Lähde: IEA, World energy investment 2016 13
Rakennettu ja käytöstä poistettu sähkön tuotantokapasiteetin USA:ssa 2015 Rakennettu kapasiteetti 22 995 MW Käytöstä poistettu kapasiteetti 21 197 MW Kapasiteetin nettomuutos (MW) Source: NREL, 2015 Renewable energy data book. 14
Vuosittainen kasvu (%) Uusiutuvan energian kapasiteetin ja biopolttoaineiden tuotannon vuosikasvu Renewables 2016, Global Status report 15
Globaalit investoinnit uusiutuvaan energiaan vuonna 2015 Kehittyneet maat Kehittyvät maat Renewables 2016, Global Status report Investoinnit (10 9 US$) 16
Tuotantokustannus (US$/MWh) 20 40 60 80 100 Sähköenergian tuotantokustannukset tulevaisuudessa Kivihiili Lähde: Bloomberg, June 2017 Tuulivoima maalla Suuret aurinkovoimalat 17
Myynti ( 1000 autoa) Sähköautojen myynti ja markkinaosuus tietyissä maissa Sähköautot Lähde: IEA, World Energy Investment 2016 Ladattavat hybridiautot Battery electric vehicle Plug-in in hybrid electric vehicle 18
Veroton hinta (kusd) Sähköautojen läpimurto markkinoille Keskihintaisten autojen veroton hinta USA:ssa Polttomoottoriautot Akku Voimalinja Auto Lähde: Bloomberg, June 2017 Lähde: Bloomberg, New Energy Finance 2017. 19
Lituim-ioni akkujen hintakehitys 2010-16 Hinta ($/kwh) Keskimääräinen hinnan muutos on ollut -20% vuodessa Lähde: Bloomberg, Lithium-ion battery costs and market 2017 20
Globaalit investoinnit sähköenergian varastointiin vuonna 2015 (MUSD) Lähde: IEA, World energy investment 2016 21
Sähkön tuotantotapojen pääomakustannukset vuonna 2030 ($/kw) Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 22
Sähkön tuotantotapojen kapasiteettikertoimet vuonna 2030 Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 23
Sähköenergian tuotantokustannukset vuonna 2030 ($/MWh) Lähde: NREL Utility Residential Commercial CSP = Concentrated Solar Power CC = Carbon Capture CCS = Carbon Capture and Storage 24
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 2.11.201 7 25
TUT Solar PV power research plant KIITOS, Kysymyksiä 26
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
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 2015 28
Akkujen energiatiheydet Photo credit: NASA 29
Uusiutuva energia työllistää yli 8 miljoona henkilöä Renewables 2016, Global Status report 30