Energiajärjestelmien sähköistäminen on keskeinen osa energiamurrosta ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi. Fossiilisista polttoaineista irtautuminen ja sähköistäminen vaikuttaa merkittävästi energiajärjestelmään – sekä energian kulutukseen että tuotantoon – ja vaatii uudenlaisten haavoittuvuuksien ja pullonkaulojen huomioimista, kertoo Suomen ilmastopaneelin tuore raportti, jossa esitetään tapoja mallintaa energiajärjestelmää vastaamaan tulevaisuuden haasteisiin.
Sähköistetty energiajärjestelmä tarvitsee nykyistä enemmän sähköä ja sen myötä joustoratkaisuja. Sekä energian tuotannossa että kysynnässä on odotettavissa huomattavasti nykyistä enemmän ajallista vaihtelua, raportissa todetaan. Sään mukaan vaihtelevat uusiutuvat energialähteet kuten aurinko- ja tuulivoima lisäävät vaihtelua energian tuotannossa.
”Sähkön kulutuksen huipputeho voi kasvaa huomattavasti erityisesti pakkaskausina, jolloin lämmitystarve on suurempi. Myös vuorokauden sisällä tapahtuvat muutokset voivat olla suuria vaikkapa sähköisen liikenteen tarpeista johtuen. Huippu- ja reservitehoon tulee kiinnittää erityistä huomiota”, sanoo Suomen ilmastopaneelin jäsen, professori Peter Lund.
Sähköistämisellä tarkoitetaan sähkön käytön lisäämistä ja käyttösovellusten laajentamista eri sektoreilla. Sähköistämisessä energialähteet, kuten tuulivoima, muunnetaan sähköksi ja hyödynnetään käyttövoimana esimerkiksi sähköautoihin liikenteessä tai lämpöpumppuihin lämmityksessä. Kun sähköä tuotetaan päästöttömistä energialähteistä, sähköistäminen avaa uusia mahdollisuuksia merkittäviin päästövähennyksiin monilla perinteisesti fossiilienergiaa hyödyntäneillä toimialoilla.
”Euroopan ja Suomen riippuvuudesta Venäjän fossiilisesta energiasta voidaan irtaantua nopeammin uusien tehokkaiden sähköä hyödyntävien ratkaisujen avulla. Energiaturvallisuus sekä mahdollisten uusien haavoittuvuuksien ja pullonkaulojen syntymisen riskit on huomioitava aiempaa tarkemmin”, toteaa Lund.
Energiajärjestelmän toimintavarmuuden haasteet huomioitava
Myös sähköistetyssä järjestelmässä tarvitaan polttoaineita tasapainottamaan energian kysyntää ja tuotantoa sekä takaamaan energiajärjestelmän toimintavarmuutta. Polttoaineiden tarvetta voidaan vähentää energian käyttöä tehostamalla.
”Tarvitaan pikaisesti lisäselvityksiä siitä, missä määrin biopohjaisia ratkaisuja voidaan ilmastokestävästi hyödyntää polttoaineeksi, ja missä määrin tarvitaan vedyn ja hiilidioksidin avulla valmistettavia sähköpolttoaineita”, Lund sanoo.
Paikallistasolla lämmitys muodostaa merkittävän osan loppuenergian kokonaiskulutuksesta. Erilaiset käyttökatkokset tai sähkön saatavuusongelmat pakkaskaudella ovat keskeisiä toimintavarmuushaasteita kaupunkien energiahuollon sähköistämisessä. Sähköistämisen suunnittelussa tulee käyttää tarpeeksi monipuolisia lähtötietoja, esimerkiksi erilaisia säävuosia, jotta erilaiset ääritilanteet tulevat myös otetuksi huomioon. Raportin paikallistason tarkastelussa käytettiin esimerkkitapauksena Helsinkiä.
”Sähköistämisen vaikutuksia energiajärjestelmään tulee tarkastella sekä kansallisella että paikallisella tasolla. Nykyiset energia- ja ilmastopolitiikan suunnittelun tukena käytettävät energiajärjestelmämallit eivät välttämättä riittävästi huomioi paikallista vaihtelua ja vaikutusten dynaamisuutta. Seuraavan sukupolven mallien kehittämiseen tulisi kiireesti panostaa”, Lund toteaa.
Sähköistämisen rooli keskeinen päästövähennyksissä
Skenaariotarkastelut osoittavat, että energiajärjestelmän sähköistämisen avulla Suomen päästöjä on mahdollista leikata 90–95 prosenttia vuoteen 2050 mennessä Suomen ilmastopaneelin suosittelemien päästövähennystavoitteiden mukaisesti. Sähkön tarve voi yli kaksinkertaistua vuoteen 2050 mennessä. Energiankäytön tehostamisella voi kuitenkin olla merkittäviä vaikutuksia kokonaissähköntarpeeseen.
”Tarvittavan infrastruktuurin varmistamiseksi ja pitkäjänteisen kehitystyön turvaamiseksi sähköistämisen mahdollisuudet tulee tunnistaa Suomen energia- ja ilmastopolitiikassa, kuten esimerkiksi energiaveroratkaisuissa on jo tehty”, sanoo Lund.
”Sähkön sektorikytkentää tulisi edistää, kun ylijäämäsähköä on saatavilla tai sähkön kulutus on alhainen. Lisäksi on tärkeää huolehtia politiikkajohdonmukaisuudesta. Jos sähköä on saatavilla markkinoilla edullisesti, tulisi lämmitykseen ohjata ensisijaisesti sähköä, eikä suosia polttoainepohjaista lämmöntuotantoa tukimekanismein”, Lund jatkaa.
Raportin sähköistämisskenaarioissa mallinnettiin sähkön kulutusta ja tuotantoa Suomessa vuonna 2050 ja tarkasteltiin eri sektoreilla voimakkaasti lisääntyvän sähkön käytön asettamia haasteita energiajärjestelmän toimivuudelle, sähköverkon kestävyydelle sekä kytkennöille muihin energialähteisiin ja -varastoihin. Lisäksi tehtiin herkkyysanalyysi, jonka avulla tarkasteltiin, miten muutokset eri sähköntuotantomuotojen osuuksissa vaikuttavat energiajärjestelmään – ottamatta erikseen kantaa siihen, mistä energialähteistä sähköä tulisi Suomessa tuottaa. Raportti on ennen muuta sähköjärjestelmän simuloitu stressitesti, jossa etsittiin sähkön kustannustehokkaan ja järkevän käytön kriittisiä tekijöitä.
Lisätietoja
Suomen ilmastopaneelin raportti: Sähköistämisen mahdollisuuksia ja vaikutuksia Suomen energiajärjestelmässä – Skenaariotarkasteluja (pdf)
Raportissa esitetyt laskelmat toimivat taustana Ilmastopaneelin kesäkuussa 2021 julkaisemalle muistiolle Sähköllä merkittävä rooli Suomen kasvihuonekaasupäästöjen leikkaamisessa (pdf). Yhdessä lokakuussa 2021 julkaistun Sähköistyvän yhteiskunnan ja energiamurroksen vaikutukset sosiaaliseen oikeudenmukaisuuteen -raportin (pdf) sekä joulukuussa 2021 julkaistun Katsaus Suomen teollisuuden sähköistämisen teknologisiin ratkaisuihin -raportin (pdf) kanssa nämä julkaisut muodostavat laajan kokonaisuuden, johon Suomen energia- ja ilmastopolitiikassa tulisi kiinnittää huomiota.
Peter Lund, Ilmastopaneelin varapuheenjohtaja ja Aalto-yliopiston teknillisen fysiikan professori, puh. 040 515 0144, peter.lund@aalto.fi
Sanna Autere, viestinnän asiantuntija, Suomen ilmastopaneeli, puh. 050 532 9301, sanna.autere@helsinki.fi
50 532 9301, sanna.autere@helsinki.fi
