Energiasektorin investoinnit ja niiden toteutumisen vaikutus sähkötaseeseen Suomen energiajärjestelmässä

Abstract

Uusiutuvan energian investoinnit ovat ohittaneet fossiilisiin polttoaineisiin tehdyt investoinnit. Päästöjen vähentämisen lisäksi taustalla ovat kilpailukyvyn parantaminen tulevaisuuden energiajärjestelmässä ja energiaturvallisuuden vahvistaminen. Suomen energiajärjestelmä on jatkuvassa muutoksessa, ja Suomi pyrkii hyödyntämään historiallisen suurta vihreiden investointien aaltoa. Vaikka merkittäviä investointeja odotetaan vasta 2020-luvun loppupuolella, energiasektorilla nähdään muutoksia jo lähivuosina. Tässä diplomityössä tutkitaan vihreän siirtymän investointien vaikutuksia Suomen energiajärjestelmään, keskittyen erityisesti kaukolämmön sähköistymiseen sekä Suomen sähköenergian tarpeeseen ja riittävyyteen lähitulevaisuudessa. Työssä tutkittiin vihreän siirtymän investointiaaltoa Suomessa kokonaisuutena ja nykyisiä investointipäätöksen saaneita hankkeita energiasektoreihin vaikuttavilta toimialoilta. Tutkimuksessa tarkasteltiin investointiaaltoa sekä taloudellisesta näkökulmasta että analysoimalla eri investointivaiheissa olevia hankkeita. Investointiaaltoa koskevan aineiston ja kirjallisuuskatsauksen avulla luotiin kaksi skenaariota, joiden avulla tutkittiin miten energiasektorien investoinnit vaikuttavat Suomen vuositason sähkötaseeseen ja kaukolämmön tuotannon muutoksiin, erityisesti kaukolämmön yhteistuotantolaitosten korvaamiseen sähköisen kaukolämmön tuotantomuotojen kuten sähkökattiloiden ja lämpöpumppujen avulla. Merkittävimmät muutokset lähivuosina ovat kaukolämmön nopea sähköistyminen ja teollisuuden investointien myötä kasvava sähkönkulutus. Nämä, yhdessä tuulivoimainvestointien hidastumisen ja yhteistuotannon kannattavuuden heikkenemisen sekä kaukolämmön yhteistuotannon vähenemisen kanssa, muodostivat perustan skenaarioiden tarkastelulle. Skenaariossa 1 tarkasteltiin nykyisten investointipäätösten mukaista sähkökattiloiden ja lämpöpumppujen kehitystä lähivuosina. Skenaariossa 2 tarkasteltiin kehitystä, jossa näitä investointeja valmistuisi tulevina vuosina nykyisiä investointipäätöksiä enemmän. Laskennassa kaukolämmön yhteistuotantolaitosten tuottama lämpö korvattiin sähköön perustuvilla kaukolämmön tuotantomenetelmillä, ja yhteistuotannon oletettiin poistuvan käytöstä. Sähkön kasvavaan tarpeeseen vastattiin nykyisten uusiutuvan energiantuotannon investointien lisäksi tuontisähköllä. Laskentatuloksista havaittiin, että skenaarion 1 kehityksellä edes korkeilla huipunkäyttöajoilla ei pystytä korvaamaan yhteistuotantolaitosten tuottamaa kaukolämpöä. Skenaariossa 2 suuremmat sähköisen kaukolämmön investoinnit mahdollistavat kaukolämmön yhteistuotannon korvaamisen. Tutkimus osoittaa, että vaikka suuremmat investoinnit sähkökattiloihin ja lämpöpumppuihin voivat osittain kompensoida yhteistuotannon poistumista, nykyisellä uusiutuvan energian investoinneilla ei pystytä yksin täyttämään kasvavaa sähkön tarvetta ilman merkittävää tuontisähkön lisäämistä. Skenaariossa 1 tuontisähkön tarve oli vuoden 2026 lopussa 8,9 TWh ja skenaariossa 2 jopa 12,6 TWh. Molemmissa skenaarioissa tuontisähkön määrä ylitti huomattavasti vuoden 2023 tason. Tämä diplomityö havainnollistaa, mitä vihreän siirtymän investointiaalto sisältää ja kuinka investoinnit vaikuttavat Suomen energiajärjestelmään. Tarkasteltu näkökulma havainnollistaa erityisesti kaukolämmön sähköistymisen vaikutuksia sähkö- ja kaukolämpösektoriin sekä sähkön riittävyyteen lähitulevaisuudessa. Kaukolämmön nopea sähköistyminen voi merkittävästi lisätä tuontisähkön tarvetta, mikä heikentää Suomen energiaomavaraisuutta. Diplomityö osoittaa energiasektorin ilmiöiden jatkuvan tarkastelun tarpeellisuuden ja painottaa tarvetta investointien vauhdittamiselle ja suunnittelulle.

Renewable energy investments have surpassed investments in fossil fuels. In addition to reducing emissions, the drivers include improving competitiveness in the future energy system and enhancing energy security. Finland's energy system is in continuous transition, and the country aims to capitalize on the historically large wave of green investments. Although significant investments are expected only towards the end of the 2020s, changes in the energy sector are already expected in the coming years. This thesis investigates the impact of green transition investments on Finland’s energy system, focusing particularly on the electrification of district heating and the future demand and adequacy of Finland's electricity supply. The study examined the green transition investment wave in Finland as a whole, as well as focusing on projects with current investment decisions affecting energy sectors. It analyzed the investment wave from both an economic perspective and by evaluating projects at various investment stages. Using data and literature on the investment wave, two scenarios were created to study how energy sector investments affect Finland’s annual electricity balance and changes in district heating production, particularly the replacement of district heating combined heat and power plants with electric district heating technologies such as electric boilers and heat pumps. Significant changes in the near future include the rapid electrification of district heating and increased electricity consumption due to industrial investments. These, combined with the slowdown in wind power investments, the declining profitability of combined heat and power, and the reduction in district heating from combined heat and power, formed the basis for scenario analysis. Scenario 1 examined the development of electric boilers and heat pumps based on current investment decisions in the coming years. Scenario 2 considered a situation where these investments would exceed current investment decisions in the near future. The calculations replaced the heat produced by combined heat and power plants with electric-based district heating methods, assuming the combined heat and power would be phased out. The growing electricity demand was met with additional imported electricity alongside current renewable energy investments. The results indicated that even with high peak usage in Scenario 1, it is not possible to replace the heat produced by combined heat and power plants. Scenario 2, with larger electricbased district heating investments, allows for the replacement of combined heat and power in district heating. The study shows that although larger investments in electric boilers and heat pumps can partially compensate for the loss of combined heat and power, current renewable energy investments alone cannot meet the growing electricity demand without significant increases in imported electricity. In Scenario 1, the need for imported electricity by the end of 2026 was 8.9 TWh, and in Scenario 2, it was even 12.6 TWh. In both scenarios, the amount of imported electricity far exceeded the 2023 level. This thesis illustrates what the green transition investment wave includes and how investments impact Finland’s energy system. It particularly highlights the effects of the electrification of district heating on energy sectors and electricity adequacy in the near future. The rapid electrification of district heating could significantly increase the need for imported electricity, which undermines Finland's energy self-sufficiency. The thesis emphasizes the need for ongoing examination of energy sector phenomena and the urgency for accelerating and planning future investments.