Hybridilämmityksen vaikutus sähkön- ja lämmöntuotantoon

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää kaukolämmityksen rinnalla käytettävän toisen lämmitysmuodon, tässä tapauksessa sähkölämmityksen, vaikutusta sähkön- ja lämmöntuotantoon. Tämä tutkimus liittyy ¿Kehittyvä kaukolämpö -hankkeen pilottiosaan. Hankkeen pilottiosassa tutkitaan hybridilämmityksen kannattavuutta ja vaikutuksia sekä kuluttajan että yhdyskunnan kannalta. Tämätutkimus jatkaa jo aikaisemmin tehtyä tutkimusta 'Hybridilämmityksen kustannusvaikutukset', jossa tutkittiin kaukolämmityksen taloudellisuutta kuluttajan kannalta elinkaarianalyysin avulla. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on määrittää hybridilämmityksen niin taloudelliset kuin ympäristölliset vaikutukset yhdyskunnan kannalta. Yhdyskunnan osalta vaikutuksia tarkasteltiin referenssikaupungin avulla. Referenssikaupungin alkuarvot perustuvat jo aiemmin tähän pilottiosaan tehtyyn tutkimukseen 'Hybridilämmityksen kustannusvaikutukset'. Näitä arvoja hyväksi käyttäen referenssikaupungille perustettiin kaksi energian tuotantorakennemallia ja molemmille malleille kaksi eri skenaariota hybridilämmityksen kasvamisesta. Skenaarioissa otettiin huomioon myös päästökaupan vaikutukset. Molemmat skenaariot osoittivat päästökaupan vaikutukset mukaan luettuna, ettei sähkölämmityksen käyttäminen kaukolämmityksen ohella tuo ainoastaan yhdyskunnalle lisää tuotantokustannuksia, vaan se lisää myös päästöjä. Tulevaisuuden epävarmuutta analysoitiin herkkyysanalyysin avulla. Tutkimusta varten laadittiin tuontienergian ja kotimaisten polttoaineiden hinnoille kaksi skenaariota, joilla laskettiin vuositason tuotantokustannukset. Jokainen skenaario toi huomattavan lisän niin tuotantokustannuksiin kuin päästöihin. Eri skenaarioilla oli vaikutus kaukolämmön pysyvyyskäyrän muotoon ja näin myös voimalaitoksien käyttötunteihin. Laitoksien huipun käyttötunnit pienenevät ja tuotantokustannukset tuotettua energiayksikköä kohden kasvavat. Tapauksessa, jossa on edullista käyttää peruskuormalaitoksia mahdollisimman paljonvuoden aikana, hybridilämmityksen käyttäminen siirsi tilannetta päinvastaiseen suuntaan. Tämä suunta tarkoittaa sitä, että halpaa peruskuormatuotantoapitää korvata kalliimmalla ja enemmän päästöjä aiheuttavalla erillistuotannolla. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että mikäli sähkölämmityksen yleistyminen kaukolämmityksen rinnalla lisääntyy, aiheuttaa se yhdyskunnalle huomattavia lisäkustannuksia ja päästöjä. Yksi sähkölämmityksen käyttöä lisäävä tekijä on kuluttajien mielikuva. Kuluttajien mielikuva sähkölämmityksestä on, että se on asennuskustannuksiltaan edullinen ja helppo asentaa. Todellisuudessa sähkölämmityksen käyttäminen tuo odottamattomia lisäkustannuksia kuluttajille energiantuotantolaitoksien omien lisääntyvien tuotantokustannusten kautta. Nämä kustannukset voivat realisoitua esimerkiksi kohonneiden sähkön ja kaukolämmön energiamaksujen tai sähkön siirtomaksujen muodossa. Ainoastaan kuluttajien mielikuvien muuttamisella voidaan päästä yhdyskunnan kannalta taloudellisempaan ja ympäristöystävällisempään energiantuotantomalliin.

The purpose of this research was to find out what the impacts are in the production of heat and power when using a parallel heating method next to district heating. The other heating method in this research was electric heating. This research is a part of pilot part of the 'Developing District Heating' -project. This research will follow a research 'The economical impact of hybridheating' which was completed earlier to the pilot part of the project.In the first part of this pilot the economical impacts to the consumer were studied by using a life cycle analysis. In this second part of the pilot the research emphasis will be on the economical and the environmental impacts of hybrid heating to the community. The impacts to the community were studied with a reference town. The initial information of the town based on the research 'The economical impact of hybrid heating'. Based on this initial information there were made two energy production models. Both of these models were also given two alternative scenarios of the usage of hybrid heating. In these alternative scenarios there were also taken into consideration the impacts of emission trades. Both of the scenarios provedthat not only the usage of hybrid heating increases the cost of energyproduction but it also increases emission levels of the community. Theinsecurity of the future were analysed with sensitivity analysis. There were two scenarios prepared for the prices of imported energy as well as domestic fuels. By using these scenarios the annual production cost for the two possible energy production models were calculated. Each and every scenario brought a substantial increase to the production costs. The different scenarios also had an impact to the shape of the district heating duration curve. When the curves shape changes it also has an impact on the operating hours of the plants. There were it's economical to use base-loadpower stations as much as possible, the curve changed into direction were it reduced the operating hours of such a plant. This trend means that cheap base-load production has to be replaced with more expensive and polluting separate production units. The results of this research prove that if the hybrid heating becomes more and more common, it will have substantial impacts to the community, not only in economical but also environmental impacts. One factor that increases the usage of hybrid heating is the consumers' mental impression on hybrid heating. The consumer has an impression that hybrid heating, in this case electric heating, is easy and cheap to install. In real terms the usage of hybrid heating brings unexpected coststo the consumer through the increase in energy production costs. This increase in production costs comes to reality through increased energy costs of district heat and electricity or the transmission costs of electrical energy. Only by changing the consumers' mental impressions on hybrid heating we can make a difference both to the community and the environment. And thus have a more economical and environmentally friendly energy production model.