- Tässä työssä tarkasteltiin kaupunkien yhdistetyn sähkön- ja lämmöntuotannon (CHP, combined heat and power) kaukolämpöä osana laajempaa energiajärjestelmää. Se on vähäpäästöinen tapa tuottaa yhdyskuntien lämmitys, ja sen ympäristöystävällisyyttä aliarvioidaan yleisesti. Samalla metodiikalla arvioitiin myös maalämpöpumppujen päästövaikutuksia. Ilmastopaneelin erillisessä osaraportissa on tarkasteltu hajautettuja energiajärjestelmiä tarkemmin.
- CHP:n päästövaikutusten arvioinnissa tulee muistaa että vaihtoehto CHP:llä tuotetulle sähkölle on sekä pohjoismaisella markkinalla että tulevaisuuden yhdentyvällä Euroopan sähkömarkkinalla yleensä hiililauhdesähkö, jossa lämpöä ei oteta talteen hyötykäyttöön.
- Tämä huomioiden CHP-lämmön järjestelmätason päästöt ovat tuntipohjaiseen markkinatarkasteluun perustuen pienemmät kuin yleisesti laskenta-arvona käytetään, Suomen keskiarvona noin 40 gCO2/kWh. Tämä metodiikka pätee, kun halutaan selvittää mahdollisen muutoksen vaikutus, esimerkiksi vastaus kysymykseen: ”Mitä tapahtuu, jos rakennamme uudelle asuinalueelle CHP-laitoksen X?” tai tai ”Mitä tapahtuu, jos nykyisessä järjestelmässä, jossa on CHP-laitos X, kaukolämmön kulutus muuttuu?” (Tässä laitos X edustaisi keskimääräistä CHPpolttoainejakaumaa Suomessa. Luvussa 3.3 on esitetty päästövaikutukset eri polttoaineita käyttäville laitostyypeille).
- Vastaavasti maalämpöpumpuilla tuotetun lämmön päästökerroin on tuntipohjaiseen markkinatarkasteluun perustuen noin 200 gCO2/kWh, ja ilmalämpöpumpuilla yleisesti enemmän johtuen sekä huonommasta lämpökertoimesta että enemmän talviajalle painottuvasta sähkönkulutuksesta. Suoran sähkölämmityksen päästökerroin vastaavalla metodiikalla laskettuna on n. 650-700 gCO2/kWh. Tämä metodiikka pätee esimerkiksi vastauksena kysymykseen: ”Mitä tapahtuu, jos lisäämme lämpöpumppulämmitystä / suoraa sähkölämmitystä Suomessa?”
- Vastaavalla metodiikalla tulevaisuuden skenaarioissa CHP-kaukolämmön järjestelmätason päästöt ovat 0…300 gCO2/kWh ja maalämmön 50…250 gCO2/kWh, riippuen päästöoikeuksien hinnoista, polttoaineiden hintasuhteista ja ydinvoiman ja hiilidioksidin talteenoton ja varastoinnin tulevaisuuden määristä energiajärjestelmässä.
- Maalämpöpumput ovat hiili- ja turve-CHP-lämpöä vähäpäästöisempiä, jos sähköjärjestelmässä ydin- ja/tai CCS-sähkön määrä lisääntyy. Sen sijaan maakaasua tai merkittävässä määrin biomassaa käyttävä CHP-lämpö on tällöinkin hyvin vähäpäästöistä. Maalämpöpumput ovat kuitenkin suositeltava lämmitysmuoto korvaamaan esim. suoraa sähkölämmitystä.
- Yhdistetyssä sähkön- ja lämmöntuotannossa on järkevää siirtyä hallitusti kohti suurempaa uusiutuvan energian osuutta (yhtenä reunaehtona kannattavuus päästökaupan oloissa). Teknologisia mahdollisuuksia on useita (esim. hake, pelletit, torrefioidut pelletit, kierrätyspolttoaine kivihiilen korvaajina, biokaasu tai SNG maakaasun korvaajana). Erilaisen polttoaineen tuominen olemassa olevaan laitokseen voi olla järkevintä vaiheittaisena oppimisprosessina. Lisäksi uusien voimalaitosten rakentamisen myötä CHP-järjestelmissä ollaan siirtymässä kohti ko. monipolttoainevaihtoehtoja.
- Energiajärjestelmän suunnittelussa on tehokkaan päästöjen vähentämisen lisäksi huomioitava riittävän oman sähköntuotantokapasiteetin turvaaminen erityisesti talviaikana, jolloin monet uusiutuvan energian muodot eivät ole luotettavasti käytettävissä. Suomen voimalaitoskapasiteetti vanhenee, ja sähkön nettotuonnin jatkuminen erityisesti Venäjältä on epävarmaa. Riittävän voimalaitoskapasiteetin lisäksi kysynnän hintajoustoon tulisi panostaa kaikilla sektoreilla, ja tuoda pörssin hintasignaalit suoraan tai jopa jyrkennettynä kuluttajille. Myös kaukolämmön hinnoittalua voisi kehittää marginaalikustannusten suuntaan. Tällöin CHP-lämpö olisi useimmiten erittäin edullista, mutta pakkasilla öljykattiloiden käydessä lämpö olisi huomattavasti kalliimpaa.
- Tuotannoltaan joustamattomien energialähteiden yleistyessä tulee uudet bio- tai muita polttoaineita käyttävät voimalaitokset rakentaa nopeasti säädettäviksi. Suomessa CHP-laitokset toiminevat tulevaisuudessa entistä enemmän säätövoimana.
- Uusien voimalaitosten suunnittelussa tulisi varmistaa tekninen valmius sekä suureen biopolttoaineiden osuuteen että mahdollisuuteen muunnella polttoainesuhteita. Tekninen mahdollisuus mahdollisuus eri polttoainejakeiden käyttöön on tärkeä myös hintasuojaa ajatellen, kun tulevaisuudessa puupolttoaineen kansainvälinen kysyntä kasvaa.
- Kotimaiset tukitoimet fossiilisten polttoaineiden vähentämiseksi tulisi kohdentaa päästökauppasektorin ulkopuolelle todellisten päästövähenemien aikaansaamiseksi.
Tulevaisuuden vähäpäästöisen energiajärjestelmän elementtejä Suomessa ovat:
- matalalämpötilainen lämmönjako (on hyötyä sekä CHP:n rakennusasteen, lämpöverkkojen mitoituksen, lämpöpumppujen että lämmön varastoinnin kannalta).
- lämmön varastointimahdollisuus lyhytaikaisesti rakenteisiin tai varastosäiliöihin ja pitkäaikaisesti kalliovarastoihin. Tällöin kulutus voidaan ajoittaa siten, että se tukee muuta energiajärjestelmää.
- nykyisten lämpöverkkojen säilyttäminen (ei-maakaasu-CHP:n ja pitkäaikaisvarastoinnin
kannalta lähes välttämättömiä). - Uusiutuvan energian tuominen ketjun eri vaiheisiin (biopolttoaineet keskitettyyn tuotantoon, aurinkolämpö, lämmön pientuotanto kulutuspäähän) ja mahdollisesti verkkojen avaaminen pientuotannolle.
Näillä keinoilla rakennusten lämmitys voidaan hoitaa sähköntuotannon ”jätteillä” suurimman osan ajasta. ”Jätettä” voi olla matalalämpötilainen energia (kuten CHP-kaukolämmössä nyt) tai tulevaisuudessa esim. muun kulutuksen kannalta väärään aikaan tuuli- tai ydinvoimalasta tuleva sähkö. Lämpöä on huomattavasti helpompi varastoida kuin sähköä, ja tämä voi tuoda järjestelmään lisää tärkeää säätömahdollisuutta.
Kulutuksen ja suunnittelun ohjaamiseksi sekä sähkö- että lämpöenergian hinnan tulisi vastata mahdollisimman hyvin ympäristövaikutuksia, pörssisähkön nykyisen hinnoitteluperiaatteen mukaan. Hintaviestin vain tulisi välittyä sellaisenaan tai jopa jyrkennettynä kuluttajalle saakka. Tämä kannustaisi vähentämään esim. pakkashuippujen aikaista lämmönkulutusta, joka hoidetaan öljykattiloilla. Kulutusjouston tulee tuoda hyötyä kuluttajalle. Hintavakautta haluavalle voisi olla tarjolla finanssituotteena takuuhintaisia tuotteita eli nykyhinnoittelun tapaista energiaa.