Lämmöntarve vaihtelee - hiilineutraalissa järjestelmässä tarvitaan erilaisia tuotantomuotoja
Tänä talvena Etelä-Suomessa ei ole tarvinnut montaa kertaa pakkasissa palella. Kylmässä Pohjolassa lämmitystä kuitenkin tarvitaan sekä talvella että kesällä, säätilasta riippuen enemmän tai vähemmän. Energiantuottajan on aina varauduttava omassa toiminnassaan sen kaikkein kylmimmän säätilan mukaan - se asettaa hiilineutraalin tuotannon suunnittelulle omat haasteensa.
Lämmitellään alkuun kolmella faktalla:
1. Lämmityksen tarve vaihtelee eri vuosina
Vuodet eivät ole veljiä keskenään, se on tänäkin talvena nähty pääkaupunkiseudulla, missä lumesta on ollut turha haaveilla ja lämpötila on pysytellyt enimmäkseen plussan puolella. Neljä vuotta sitten oltiin aivan toisenlaisessa tilanteessa ja pitkään jatkuneessa kireässä pakkassäässä Helsingissä tehtiin ennätys lämmöntuotannossa.
Energiantuottajan näkökulmasta on varauduttava aina sen kaikkein kylmimmän vaihtoehdon mukaan: tuotantokapasiteettia ja polttoaineita on oltava riittävästi myös paukkupakkasilla, vain kerran tai pari kymmenessä vuodessa toteutuvissa olosuhteissa. Kylmänäkin talvena kireiden pakkaspäivien tuotantohuiput ovat suuria, mutta melko lyhyitä: suurimmat tehontarpeet kestävät tyypillisesti vain joitain viikkoja vuodessa.
2. Lämmityksen tarve vaihtelee eri vuodenaikoina - kesälläkin tarvitaan lämmitystä
Talven pakkaspäivinä tarvittava lämmityksen määrä on noin kymmenkertainen verrattuna kesäaikaan. Kesälläkin kuitenkin tarvitaan lämmitystä; lämpimänä kesänä ainakin lämpimään käyttöveteen, viileänä kesänä myös varsinaiseen lämmitykseen. Suomessa ei ole harvinaista, että touko-kesäkuussa on vielä pakkasaamuja. Ja onhan niitä räntäsateita nähty juhannuksenakin. Kesällä pärjätään huomattavasti pienemmällä tuotantokapasiteetilla talveen verrattuna - kesä onkin siksi hyvää aikaa laitosten huoltamiseen. Huollot ja mahdolliset vikatilanteista aiheutuvat käyttökatkot on myös huomioitava tuotannon suunnittelussa: tuotantokapasiteetin täytyy riittää myös poikkeustilanteissa.
3. Lämmityksen eri tuotantomuodot täydentävät toisiaan
Kullakin hetkellä kustannustehokkaimman tuotantokokonaisuuden valinnassa ulkoisilla tekijöillä on iso merkitys. Valintaa ohjaavat sähkön hinta pohjoismaisilla sähkömarkkinoilla, polttoaineiden maailmanmarkkinahinnat sekä päästöoikeuksien hinta. Harvoille tuotantomuodoille riittää käyttöaikaa ympäri vuoden. Paras kombinaatio syntyykin eri lämmitystavoista: joku tuotantomuoto sopii parhaiten peruskuorman tuotantoon (esimerkiksi lämpöpumput ja hakelämpö), sitten ovat välikuormalaitokset, esim. tällä hetkellä pellettilämpö, ja viimeisenä kylmään talviaikaan tarvittavat huippukuormalaitokset, esim. maakaasulla ja öljyllä toimivat lämpölaitokset, joiden vuosittainen käyttöaika jää hyvin pieneksi.
Hiilineutraalissa järjestelmässä tarvitaan erilaisia tuotantomuotoja
Miten tuotamme ympäristöystävällistä lämmitystä viiden tai kymmenen vuoden päästä? Energiakeskusteluissa on hyvä muistaa, että suunnitelmat tehdään varsin pitkällä tähtäimellä, koska investoinnit ovat yleensä melko suuria ja niitä hyödynnetään kymmeniä vuosia eteenpäin. Lämmöntuotantorakennetta ennakoitaessa, viiden vuoden päähän näemme jo hyvin, mutta sen jälkeen muuttuvien tekijöiden ja uusien mahdollisuuksien määrä lisääntyy merkittävästi. Skenaarioita lämmöntuotannon kehityksestä on monenlaisia.
Alla olevissa periaatekuvissa on esitetty Helsingin lämmöntarpeen vaihtelu kesästä kesään sekä asetettu tuotantomuodot yksinkertaistaen vakioituun ajojärjestykseen läpi vuoden. Käytettävissä olevat tuotantomuodot edustavat yhtä tavoiteskenaariota vuosiin 2025 ja 2030. Näitä kahta kuvaa vertaamalla selviää, miten tuotantomuotojen rooli voi muuttua jo varsin lyhyessä ajassa.
Viidessä vuodessa (2025) kivihiilen käytön väheneminen ja roolin pieneneminen näkyy selvästi, kun Vuosaaren uusi hakelämpölaitos saadaan käyttöön ja Hanasaaren voimalaitos suljetaan. Hukkalämmöt ja lämpöpumput muodostavat jo vankan perustan ympärivuotiselle lämmöntuotannolle, ja kesäaikaan ne riittävät jo yksinään.
Kymmenessä vuodessa (2030) näkyy tavoiteskenaarion mukainen lämpöpumppujen määrän kasvu: lämpöpumpuilla on mahdollista tuottaa suuruusluokkaa puolet lämmityksen tarpeesta. Tämä tarkoittaa myös lämmityksen sähköistymistä: sähkön merkitys energiamarkkinoilla kasvaa lämpöpumppujen lisääntyessä ja polttoon perustuvan tuotannon, erityisesti yhteistuotannon, mutta myös biomassan, määrän vähentyessä. Geoterminen lämpö on myös käytössä.
Kaasun rooli vuosienergiana pienenee, mutta sen merkitys lämpötehon tarpeen kattajana on välttämätön. Talviaikana tarvitaan kiinteistöjen energiatehokkuustoimenpiteistä, joustoista ja varastoista huolimatta edelleen runsaasti lämmöntuotantokapasiteettia. Maakaasun rinnalle tuotantokapasiteettia täydentämään voivat tulla myös eri lähteistä peräisin olevat synteettiset ja biokaasut sekä sähkökattilat. Koko talvihuipun edellyttämää kapasiteettitarvetta ei ole järkevää eikä edes mahdollista korvata investointivaltaisilla tuotantomuodoilla (kuten lämpöpumput tai geoterminen energia), vaan tulevaisuudessakin on oltava käytettävissä poltettavia energialähteitä, esimerkiksi kaasua ja biomassaa, joilla kylmän talviajan lämmöntarve voidaan kattaa.
2020-luvun alkupuoliskolla suljemme toisen hiilivoimalaitoksemme (Hanasaari) ja siihen liittyvät uusiutuvan energian korvausinvestoinnit ovat jo rakenteilla. Juuri nyt selvitämme parhaita tapoja korvata viimeinen hiilivoimalaitoksemme (Salmisaari) ja päätökset näistä tehdään seuraavien vuosien kuluessa. Samalla katseemme on myös pidemmällä, vuoden 2035 hiilineutraaliustavoitteessamme: mitä mahdollisuuksia markkinoiden, ohjauskeinojen ja teknologian kehittyminen tarjoaa.