Uusiutuvan energian käytön edistäminen syöttötariffijärjestelmällä

Tässä opinnäytetyössä käsitellään syöttötariffeja, jotka ovat yksi valtion tukikeino uusiutuvalle energialle. Työn tarkoituksena on käsitellä uusiutuvien energialähteiden käytön edistämistä syöttötariffijärjestelmällä. Työssä esitellään lainsäädännön edellytykset kullekin tuotantomuodolle, jotta ne hyväksytään syöttötariffijärjestelmään. Lisäksi käsitellään syöttötariffien piirissä olevien eri tuotantomuotojen kohtaamia ongelmia. Työssä tutkitaan myös syöttötariffien vaikutusta sähkön hintaan tulevaisuudessa. Lopuksi esitellään lyhyesti muualla Euroopassa käytössä olevia tukimuotoja ja niiden määritys perusteita.

Energiantuotanto kuivalla puupolttoaineella

Diplomityössä esitetään taustatietona puupolttoaineen ominaisuuksien vaikutusta energiantuotantolaitoksen mitoitukseen ja käyttöön. Työssä esitellään ensimmäisessä vaiheessa tehty laskentamalli, jolla on tehty 20 MW laitoksen mitoitus kolmelle eri polttoaineen kosteudelle. Mitoitustulosten perusteella määritellään jokaiselle laitokselle energiantuotantohinta, joita vertaillaan. Vertailun avulla saadaan tieto siitä, onko uusi laitos syytä mitoittaa kuivatulle puupolttoaineelle investointisäästöjen vuoksi. Työssä tarkastellaan myös risutukkien ominaisuuksia, hyödyntämismahdollisuuksia sekä niiden varastokuivatuksen taloudellisuutta.

Venäjä, uusiutuva energia ja kansainvälinen yhteistyö

Kirjallisuusarvostelu

Pienen kokoluokan CHP-tuotannon kannattavuus kunnallisen lämpölaitoksen yhteydessä

Fossiiliset polttoainevarannot ovat ehtymässä. Nykyisen talouskasvumme perustuessa fossiilisten polttoaineiden kestämättömään käyttöön, on energiantuotantorakenteen muututtava. Euroopan Unioni on asettanut tavoitteet uusiutuvan energian osuuden lisäämiseksi. Näistä syistä johtuen kiinnostus uusiutuvaa energiaa ja hajautettua energiantuotantoa kohtaan on kasvanut viime aikoina. Tämän globaalin ilmiön rinnalla yhteiskuntarakenteen muutos Suomessa on johtanut tilanteeseen, jossa taloudellinen aktiviteetti kasvukeskusten ulkopuolella on hiipumassa. Loogisena ratkaisumallina on syntynyt hankkeita kuten Keski-Karjalan Kehitysyhtiö Oy:n Puhos 2013 - ympäristöalasta uutta liiketoimintaa - hanke. Tämä työ on Puhos 2013 - hankkeeseen tilattu tutkimus, jonka tavoitteena on puuta ja biokaasua polttoaineenaan käyttävän mikroturbiinitekniikkaan pohjautuvan pienen kokoluokan CHP tuotannon kannattavuuden selvittäminen kunnallisen lämpölaitoksen yhteydessä. Tutkimuksessa selvitettiin aluksi pienen kokoluokan CHP tuotannon kannattavuuteen vaikuttavat tekijät, jonka jälkeen opittua tietoa sovellettiin Kiteen Lämmön Arppentien lämpölaitoksen tapaukseen. Kiteen Lämmön taloudellisen kannattavuuden ohella tutkimuksessa huomioitiin uusien liiketoiminta mahdollisuuksien syntyminen alueelle. Käytetyt tutkimusmenetelmät olivat kvalitatiivinen analyysi ja perinteinen investoinnin kannattavuuslaskenta. Tutkimuksen tuloksena muodostettiin strategia, joka maksimoi molemmat edellä mainitut kannattavuuden näkökulmat. Kehitetyn strategian Kiteen Lämmön tulosta maksimoiva osuus muodostuu oman käyttösähkön tuottamisen aloittamisesta Arppentien lämpölaitoksella 30 kWe mikroturbiinilla käyttäen polttoaineena Bio10 Oy:n toimittamaa biokaasua. Uusien liiketoiminta mahdollisuuksien synty alueelle mahdollistetaan puolestaan kehittämällä puun kaasutukseen perustuva modulaarinen CHP laitos yhteistyössä Mekrijärven tutkimusaseman ja suomalaisten laitevalmistajien kanssa.

Puubiomassan kaasutukseen perustuva hajautettu energiantuotanto

Kandidaatintyön tarkoituksena oli perehtyä puubiomassan kaasutukseen perustuvaan hajautettuun energiantuotantoon. Työssä tarkasteltiin erilaisia kaasutustekniikoita sekä pohdittiin pientuotannon kannattavuutta ja kaasutusalan kehitysnäkymiä kirjallisuusmateriaalin avulla. Työssä selvisi, että paras tämän hetken pienkaasutusvoimalasovellus koostuu myötävirtakaasuttimesta ja lisäksi joko polttomoottorista tai mikroturbiinista. Kaasutusvoimalan suurin etu hajautetussa energiantuotannossa on omavarainen sähkön- ja lämmöntuotanto. Lisäksi kirjallisuuden mukaan sähköntuotantohyötysuhde on parempi kaasutukseen perustuvassa sähköntuotannossa kuin suoraan polttoon perustuvassa sähköntuotannossa. Ongelmana kaasutuksessa ovat tuotekaasun epäpuhtaudet, etenkin terva ja tuhka, jotka likaavat ja vioittavat kaasuttimen ja sähköntuotantoyksikön osia. Alle 100 kWe:n laitoksissa tuotekaasun puhdistusyksikön investointikustannukset ovat merkittävä osa kokonaisinvestointia. Suomen markkinoillakin on jo saatavilla muutamia kaasutusvoimaloita esimerkiksi maatalouden käyttöön. Kiinnostusta kaasutusalalle on runsaasti ja kaasutusteknologiaa pyritään jatkuvasti kehittämään pilottihankkeiden avulla.

Uusiutuva mediamaisema

Kirjallisuusarvostelu

Passiivisesta sähkönkuluttajasta aktiiviseksi energiakansalaiseksi? Aurinkopaneelien yhteistilaus ja -rakentaminen Etelä-Karjalassa

Ilmastonmuutoksen ehkäisemiseksi ihmiskunnan on siirryttävä fossiilisista polttoaineista uusiutuviin energialähteisiin. Teknologian nopean kehityksen seurauksena myös kotitaloudet voivat investoida pienen kokoluokan uusiutuvaan energiantuotantoon. Energian mikrotuotannon murrokseen kytkeytyy vahvasti käsite energy citizenship, joka vapaasti suomennettuna tarkoittaa energiakansalaisuutta – tai yksilön tasolla energiakansalaista. Energiakansalaisuus kytkeytyy osaksi teoriaa, jossa uudenlainen kuluttamisen ja tietoisuuden kulttuuri nivoutuvat toisiinsa hajasijoitettujen energiaratkaisujen mukana. Investoimalla omaan mikrovoimalaan ihmiset sitoutuvat uusiutuvaan energiaan sekä taloudellisesti että psykologisesti. Etäluettavien mittarien avulla omaa energiantuotantoa ja -kulutusta on mahdollista seurata lähes reaaliajassa. Jatkuvan monitoroinnin ansiosta pientuottajien tietoisuus energiasta oletusarvoisesti kasvaa, kun kontakti energiaan ja sen tuotantoon on luonteeltaan jatkuvaa. Tällä saattaa olla ilmastonmuutoksen kannalta suotuisia sosiopsykologisia, jopa kulutuskäyttäytymistä muovaavia, vaikutuksia. Alkuvuodesta 2013 Etelä-Karjalassa käynnistyi hanke, jossa 21 taloutta tilasi aurinkopaneelit suoraan Saksasta. Yhteistilaus oli kaupallisista toimijoista riippumaton yksityishenkilöiden ideoima hanke, joka pyrki hyödyntämään paikallisia voimavaroja hankkeen edetessä. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää millaisia energiakansalaisuuteen liittyviä vaikutuksia omakohtainen energiainvestointi on aiheuttanut tuoreissa mikrotuottajatalouksissa. Tutkimuksessa tarkastellaan yhteisöllisen energiaprojektin etenemistä ja paikallisen energiayhtiön roolia osana hanketta. Lisäksi tutkimuksessa sivutaan kansallista energia- ja ilmastopolitiikkaa. Menetelmänä on puolistrukturoitu teemahaastattelu, jolla on kartoitettu projektijohdon, paikallisen energiayhtiön ja mikrotuottajien näkemyksiä. Kahdentoista haastattelun aineistoa on analysoitu pääasiallisesti kvalitatiivisella sisällönanalyysillä. Haastatteluaineisto antaa selkeitä viitteitä, että energian mikrotuottajissa on lauennut eriasteisia energiakansalaisuuden impulsseja. Monet ovat alkaneet seurata aktiivisesti kodin energiantuotantoa ja -kulutusta, joka on johtanut tietoisuuden kasvuun. Lisäksi ihmiset ovat alkaneet ajoittaa kodin toimintoja oman energiantuotannon mukaan. Merkittävin löydös on, että aurinkopaneelien hankkiminen on synnyttänyt kipinän kodin energiankäytön laajempaan rationalisointiin. Tutkimuksen perusteella yhteistilaamisen ja -rakentamisen kaltaisilla yhteisöllisillä energiahankkeilla on positiivinen vaikutus paitsi hiilitaseeseen myös kuluttajien energia-asenteisiin. Omakohtaisen investoinnin tekeminen ja itse rakentaminen sitouttavat ihmiset energiaprojektiin, joka puolestaan parantaa energiakansalaisuuden muodostumisen potentiaalia. Aurinkopaneelit eivät yksin ratkaise ilmastonmuutosta, mutta hajasijoitetulla energian mikrotuotannolla on kuitenkin potentiaalia toimia osana ratkaisua, erityisesti sen kuluttaja- tuottajaan ulottuvan vaikutuksen takia. Kahtiajako hajautetun ja keskitetyn energiantuotannon välillä on epätarkoituksenmukainen, sillä molempia tarvitaan. Sen sijaan, että edistäisimme joitakin yksittäisiä uusiutuvan energian muotoja, voisimme luoda otolliset olosuhteet kaikenlaisten energiaratkaisujen ja -kokoonpanojen menestykselle.

Tukimekanismeja ja tavoitekonflikteja Euroopan nykyisillä sähkömarkkinoilla : Uusiutuva energiapolitiikka

Eurooppalaisessa energiapolitiikassa päästökauppa ja uusiutuvan energian osuuden lisääminen sähköntuotannossa on nähty keskeisiksi keinoiksi edistää globaalien ilmastotavoitteiden saavuttamista. Käytännön tasolla näiden kahden tavoitteen rinnakkaiset ohjausmekanismit ovat kuitenkin johtaneet konflikteihin, joiden vaikutukset tulevat esiin satunnaisesti vaihtelevan uusiutuvan energian määrän noustessa huomattavan suureksi olemassa olevissa sähköjärjestelmissä, jotka ovat rakentuneet nykyiseen muotoonsa toisenlaisten paradigmojen vallitessa. Erityisesti hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen tähtäävä päästökauppa on jäänyt kansallisten, usein satunnaisesti vaihtelevan aurinko- ja tuulisähkön lisäämiseen tähtäävien kohdennettujen teknologiatukien jalkoihin. Tuloksena on ollut esimerkiksi hiilen kannattavuuden paraneminen sähköntuotannossa suhteessa ilmaston kannalta huomattavasti edullisempaan kaasuun sekä sähkön vähittäishinnan voimakas nousu, joka heikentää kuluttajien ostovoimaa ja eurooppalaisten yritysten kilpailukykyä. Tämän raportin keskeiset havainnot voidaan tiivistää seuraavasti: 1. Päästökauppa on saatava toimivaksi, jotta hintaohjauksen kautta syntyy kannustin kustannustehokkaaseen sähköntuotannon hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen. Jos on tarvetta vielä nopeampaan hiilen käytön vähentämiseen, allokatiivisesti parhaimpana keinona on silloin käytettävä koordinoidusti toteutettua hiiliverotusta. 2. Investointeja sähkönsiirtoverkkoihin on lisättävä, jotta sähköä voidaan tuottaa siellä, missä se kulloinkin on kustannustehokkainta. Tämä koskee niin uusiutuvaa energiaa kuin perinteistäkin sähköntuotantoa. 3. Markkinahäiriöitä aiheuttavista ja päästövaikutuksiltaan usein haitallisista kansallisista tukijärjestelmistä tulee luopua. Tämä koskee niin perinteisiä kuin uusiutuviakin energiamuotoja. 4. Kaikilta energiamuodoilta tulee jatkossa edellyttää joko tuotantolaitosten joustavaa käyttöä tai vaihtoehtoisesti osallistumista sähköjärjestelmän joustavuuden lisäämisen kustannuksiin. 5. Yhteiseurooppalaisten energiamarkkinoiden, energiaunionin, syntyä tulee edistää, jotta varmistetaan sähköntuotantoon ja jakeluun käytettävien resurssien kohdentuminen sinne, missä se on kokonaistaloudellisesti tehokkainta eli toteuttaa parhaiten taloudellisuuden ja vähäpäästöisyyden idean. 6. Tukijärjestelmiä voidaan tarvittaessa käyttää teknologioiden ja innovaatioiden saamiseen markkinoille, mutta tällöin niiden on oltava kestoltaan lyhytaikaisia. Investointien arvioinneissa ja rahoitusjärjestelmissä on otettava nykyistä monipuolisemmin huomioon ilmastoon ja päästöihin liittyviä kustannus-hyöty -aspekteja. 7. Tarvitaan monipuolisempi analyysikehikko, jonka avulla eri sähköntuotantomuotojen kustannuksia ja hyötyjä vertaillaan keskenään. Tämän avulla voidaan kattavasti tunnistaa sellaisen säätökykyisen joustavan sähköntuotannon arvo, jolla on keskeinen rooli huolehdittaessa energian saannin varmuudesta ja energiajärjestelmän luotettavasta toiminnasta.

Energiaomavarainen kylä

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on tehdä yleiskatsaus energiaomavaraisista kylistä. Olemassa olevien energiaomavaraisten kylien tarkasteluun on valittu Sakan Feldheim ja Wildpoldsried sekä Tanskan Samsø. Suomen olosuhteiden tarkasteluun on valittu Parikkala. Aluksi tutustutaan kylien energiantuotantoon tilastojen perusteella, minkä jälkeen vertaillaan kyliä keskenään ja pohditaan syitä energian tuoton eroille. Feldheimissä suurin omavarainen energialähde on tuulivoima, Wildpoldsriedissä tuuli-voima ja Samsøssa poltettava biomassa. Parikkalan idealisoidussa energiantuotantoti-lanteessa, missä energiaa tuotettaisiin ainoastaan uusiutuvalla energialla, jakautuisi energiantuotanto melko tasaisesti puupolttoaineiden, peltobiomassan sekä tuulivoiman kesken. Alueen sijainti vaikuttaa saatavilla oleviin energialähteisiin sekä energiantarpeeseen. Esimerkiksi Tanskan ja Saksan maaperä soveltuu paremmin viljelyyn ja ilmasto on lämpimämpi kuin Suomessa. Energian tuotanto ei aina ole suoraan sidoksissa asukaslukuun esimerkiksi myynnistä johtuen. Energiaomavaraisuuteen päätymiseen vaikuttavat taloudellisuus ja asenteet. Uuteen teknologiaan ei välttämättä vielä luoteta riittävästi varsinkaan, jos vanhoilla voimalaitoksilla pärjää vielä hyvin. Käytössä olevien voimaloiden käytöstä poisto voi olla epätaloudellista ja energiaomavaraisuushankkeet laajoja. Energiaomavaraisuudella ja sen aiheuttamalla hajautetulla energiantuotannolla on kuitenkin työllistävä vaikutus ja mahdollisuus taloudellisiin hyötyihin.

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.

100MW:n biokattilan polttoaineiden hankinta ja taselaskenta

Diplomityö tehtiin Anjalankoskella sijaitsevalle Vattenfallin tytäryhtiölle, Vamy Oy:lle. Vamy toimittaa Myllykoski Paper Oy:lle prosessilämpöä ja sähköä. Vuotuinen energiantuotanto on noin 700- 900 GWh prosessilämpöä ja 150- 190 GWh sähköä paperin tuotantomäärästä riippuen. Diplomityön tavoitteena oli parantaa voimalaitoksen kiinteän polttoaineen näytteenottojärjestelmää ja sitä kautta parantaa biokattilan hyötysudetta. Voimalaitoksen biokattila on leijupetikattila, jossa poltetaan tehtaalta tulevaa kuorta ja lietettä sekä tehtaan ulkopuolisia puuperäisiä biopolttoaineita ja turvetta. Työn aikana tehtyjen selvitysten perusteella voimalaitokselle hankittiin polttoainetietojärjestelmä. Lisäksi näytteenotto- ja näytteiden käsittelyohjeet päivitettiin energiaturpeen laatuohjeen 2006 ja kiinteiden biopolttoaineiden CEN teknisten spesifikaatioiden mukaiseksi.

Maakaasulla tuotetun aluelämmön tekniset edellytykset ja kilpailukyvyn arviointi

Tässä diplomityössä tutkitaan maakaasulla tuotetun aluelämmön teknisiä edellytyksiä sekä tuotetun lämmön kilpailukykyä. Työon tehty Helsinkikaasu Oy:n tilauksesta käyttäen tutkimuskohteina heidän olemassa olevia lämpökeskuksia. Helsinkikaasu Oy:n lämpökeskukset ovat tehoiltaan alle10 MW, joka on myös työssä tarkasteltavien lämpökeskuksien maksimiteho. Diplomityössä määritellään kyseisen teholuokkaan suunnittelu- ja mitoitusperusteet, tarkastellaan lämpöliiketoimintamalleja sekä arvioidaan liiketoiminnan kasvupotentiaali. Diplomityön on tarkoitus toimia työkaluna HelsinkikaasuOy:n laajentaessa lämpöliiketoimintaansa.