Tutkijaryhmä lyö laskelmat pöytään – Suomeen rakennettava yli 100 000 aurinkovoimalaa 2050 mennessä

Voisiko Suomen koko energiantarpeen kattaa tulevaisuudessa uusiutuvalla energialla? Kyllä voi, toteaa Lappeenrannan teknillisen yliopiston LUT:n johdolla tehty mittava tutkimus. Suomen energiakäänne vaatisi äärimmäisen tarkkaa suunnittelua ja miljardien eurojen vuotuiset investoinnit uuteen tekniikkaan.

ilmasto
Suvilahden aurinkovoimala.
Aurinkovoimalan 1200 paneelia tuottavat vuodessa saman verran sähköä kuin 130 kerrostalokaksiota kuluttaa.Petteri Juuti / Yle

Suomen energiajärjestelmä – lämmityksestä liikenteeseen ja sähköntuotantoon – voidaan muuttaa uusiutuvalla energialla toimivaksi vuoteen 2050 mennessä, toteaa LUT:n johdolla tehty tutkimus.

Yli 20 tutkijan työpanoksen vaatinut mallinnus osoittaa, että täysin uusiutuvaan energiaan pohjaava energiajärjestelmä on sekä teknisesti toteutettavissa että taloudellisesti saavutettavissa.

– Kokonaan uusiutuvaan energiaan perustuva järjestelmä on täysin kilpailukykyinen muihin vaihtoehtoihin verrattuna. Se kannattaa pitää yhteiskunnallisessa keskustelussa varteenotettavana vaihtoehtona, sanoo tutkimusta johtava aurinkotalouden professori Christian Breyer LUT:stä.

Tutkijat eivät ole mallintaneet energiajärjestelmää silkasta tieteen ilosta. Tiedossa on, että kaikkien länsimaiden energiajärjestelmät täytyy muuttaa lähes päästöttömiksi vuoteen 2050 mennessä, mikäli maapallon keskilämpötilan nousu halutaan rajoittaa kahteen asteeseen esiteolliseen aikaan verrattuna.

Suomi on linjannut parlamentaarisessa työryhmässä, että päästöjä on pudotettava 80–95 prosenttia 2050 mennessä. Nyt saadaan kenties ensimmäistä kertaa tarkka mallinnus siitä, mitä Suomen energiakäänne käytännössä tarkoittaisi.

Energiakäänteen hinnasta voit lukeatäältä.

Energiat
Yle Uutisgrafiikka

Valtava harppaus edessä

Näkyvin muutos olisi tuulivoiman ja aurinkoenergian dramaattinen lisääntyminen nykyiseen verrattuna.

– Tuuliresurssit ovat Suomessa loistavat sekä maalla että merellä. Tuulivoiman osuus kaikesta energiankulutuksesta olisi (skenaariossa) noin kolmanneksen. Aurinkoenergian osuus olisi noin 10 prosenttia, kertoo Christian Breyer.

Skenaariossa tuulivoiman teho nousisi nykytasolta lähes 7 000 prosenttia. Käytännössä Suomen maa- ja merialueille pitäisi rakentaa noin 8 800 uutta tuulivoimalaa. Vuoden 2014 lopussa tuulivoimaloita oli 260.

Aurinkovoiman asennettu teho harppaisi suhteessa vielä enemmän: 10 megawatista 35 000 megawattiin. Tämä tarkoittaisi yli 100 000 Helenin Suvilahden aurinkovoimalan rakentamista 35 vuodessa.

Vaadittava investointitahti olisi pökerryttävä: Suomen jokaiseen kuntaan pitäisi rakentaa yhdeksän nykymittapuulla suurehkoa aurinkovoimalaa joka vuosi 35 vuoden ajan.

LUT:n tutkimusryhmä painottaa, että kaikki tarvittava tekniikka on jo olemassa ja hinnat laskevat edelleen.

Merkittävää tutkimuksessa on myös se, että täysin uusiutuvassa energiajärjestelmässä ei tarvittaisi hiilidioksidin talteenottoa, jonka käytännön onnistuminen ja kaupallistaminen ovat hämärän peitossa.

Rekat kulkemaan biopolttoaineilla

Mallinnuksen mukaan myös biomassan käyttöä tulisi lisätä nykyiseltä 92 terawattitunnin (TWh) tasolta 145 TWh:iin. Kasvua olisi 57 prosenttia.

Tällöin mentäisiin tutkimusryhmän mukaan todennäköisesti jo aivan äärirajoilla, sillä maahan suunnitellaan esimerkiksi jättimäisiä sellutehdasinvestointeja. Puulle on siis valtavasti kysyntää muuallakin teollisuudessa.

– Biomassa kattaisi noin 30 – 40 prosenttia energian kokonaiskulutuksesta, sanoo Breyer.

Sen merkitys olisi suuri erityisesti liikenteen nestemäisissä biopolttoaineissa. Sähköautojen määrä pitäisi nostaa kolmeen miljoonaan nykyisestä tuhannesta, mutta raskas liikenne kulkisi pääsääntöisesti biopolttoaineilla.

Tutkimuksessa on mukana myös skenaarioita, joissa ydinvoimaa päätetään rakentaa lisää. Laskelmista käy ilmi, että aurinko- ja tuulivoimaa tarvittaisiin valtavasti lisää, vaikka ydinvoimaa lisättäisiin.

Kuluttajan rooli muuttuisi

Tavalliselle ihmiselle energiakäänne näkyisi niin, että kotitaloudet muuttuisivat energian kuluttajista myös tuottajiksi ja myyjiksi.

Tämä voisi käytännössä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että maijameikäläisen sähköauto luovuttaisi älykkääseen sähköverkkoon sähköä, silloin kun siitä saa hyvän hinnan.

Rahat kilahtaisivat automaattisesti kuluttajan pankkitilille. Kaikki tapahtuisi internetissä erilaisten pilvipalveluiden kautta.

Myös asuinrakennusten katoille tulisi valtavat määrät aurinkopaneeleita, joiden ylijäämäsähkö myytäisiin verkkoon sähköä sillä hetkellä tarvitseville. Kotien seinille tulisi akkuja sähkön lyhytaikaista varastointia varten.

Kaavio
Tuulella ja auringolla tuotettaisiin sähköä myös varastoon. Osa säilytettäisiin akuissa. Myös sähköautot voivat luovuttaa verkkoon virtaa. Lisäksi ylijäämää muunnettaisiin esimerkiksi synteettiseksi maakaasuksi, jota varastoitaisiin nestemäisenä suuriin säiliöihin. Tuulettomana ja pilvisenä aikana varavoimana toimisivat nopeasti käynnistyvät kaasuvoimalat. Yle Uutisgrafiikka

Sähkön suurvarastointiin ratkaisu

Täysin uusiutuvaan energiaan pohjaavassa skenaariossa ideana olisi tuottaa sähköä aurinkovoimalla ja tuulella reilusti yli tarpeen.

Mallinnuksessa laskettiin, että aurinko- ja tuulisähköä syntyisi 135–166 terawattituntia vuodessa, eli noin kaksi kertaa enemmän kuin mitä Suomi kulutti vuonna 2014.

Ylijäävä sähkö varastoitaisiin ennen kaikkea muuntamalla se synteettiseksi maakaasuksi. Sitä voitaisiin säilyttää nesteytetyssä muodossa suurissa säiliöissä.

Tuulettomina ja pilvisinä aikoina varavoimana toimisivat nopeasti käynnistyvät kaasuvoimalat, jotka polttaisivat tuulella ja auringolla tuotettua synteettistä metaania.

Toinen ratkaistava pulma on tuotannon säätäminen kulutusta vastaavalle tasolle. Sähköverkko toimii vain jos sähköä pystytään tuottamaan joka ikinen hetki täsmälleen yhtä paljon kuin sähkölle on kysyntää verkossa.

Aurinko- ja tuulivoiman tuotanto vaihtelee rajusti, minkä vuoksi kaasuvoimalat toimisivat myös vaihtelua tasoittavana säätövoimana.

LUT:n johdolla tehty tutkimus on tähän mennessä Suomen suurin uusiutuvan energian tutkimushanke. Hankkeessa ovat mukana LUT:n lisäksi Teknologian tutkimuskeskus VTT sekä Turun yliopiston tulevaisuuden tutkimuskeskus.

Tutkimus on osa laajaa Neo-Carbon Energy -hanketta, jota rahoittaa valtion innovaatiorahoituskeskus Tekes.