Sähköistämisellä on keskeinen rooli Suomen päästövähennystavoitteiden saavuttamisessa. Sähköistämisellä tarkoitetaan sähkön käytön lisäämistä ja käyttösovellusten laajentamista eri
sektoreilla. Kun sähköä tuotetaan päästöttömistä energialähteistä, sähköistäminen avaa uusia mahdollisuuksia merkittäviin päästövähennyksiin monilla perinteisesti fossiilienergiaa hyödyntäneillä toimialoilla. Tässä raportissa tarkastellaan energiajärjestelmän sähköistämisen vaikutuksia energiajärjestelmän rakenteeseen ja toimivuuteen. Raportissa selvitetään, miten sähköistämiseen liittyvät sähkön tuotannon ja kulutuksen muutokset vaikuttavat toisiinsa, ja mitä muita systeemisiä vaikutuksia sähköistämisellä voisi olla energiajärjestelmässä. Raportissa käsitellään myös tapoja mallintaa energiajärjestelmää vastaamaan tulevaisuuden haasteisiin. Tarkastelu on ulotettu vuoteen 2050.
Raportissa luodaan kirjallisuuteen perustuva katsaus sähköistämisen kansainväliseen tilanteeseen ja arvioidaan globaalin sähköistämiskehityksen vaikutuksia Suomeen. Päähuomio on kuitenkin Suomen energiajärjestelmän analyysissä. Raportissa esitellään tulokset Suomen energiajärjestelmän sähköistämisen kattavasta analyysistä, joka on tehty Aalto-yliopiston DEFEND-simulointi-optimointimallilla. Skenaarioissa mallinnettiin sekä sähkön kulutusta että tuotantoa Suomessa vuonna 2050. Lisäksi tehtiin herkkyysanalyysi, jonka avulla tarkasteltiin, miten muutokset eri sähköntuotantomuotojen osuuksissa vaikuttavat energiajärjestelmään. Lopuksi toteutettiin vielä paikallisen tason energiajärjestelmäanalyysi, jossa esimerkkitapauksena käytettiin Helsinkiä.
Energiajärjestelmän analyysin lähtökohtana on kustannustehokkaimman ratkaisun etsiminen annetuilla reunaehdoilla. Mallinnukselle asetetut reunaehdot sisälsivät muun muassa vaatimuksen sähkön loppukulutuksen ja tuotannon tasapainotilasta sekä rajat energiajärjestelmän hiilidioksidipäästöille. Herkkyysanalyysissä haluttiin ymmärtää eri sähköntuotantomuotojen osuuksien vaihtelujen vaikutuksia energiajärjestelmään. Raportin herkkyysanalyysit ja oletukset eivät kuitenkaan ole kannanottoja eri sähköntuotantomuotojen roolista tulevaisuuden energiajärjestelmässä.
Skenaariotarkastelu osoitti, että nykykehityksellä sähkön tarve voi nousta noin 50 prosenttia nykyisestä, ja vahvemmalla sähköistämisellä sähkön tarve voi jopa yli kaksinkertaistua vuoteen 2050 mennessä. Energiajärjestelmän sähköistäminen mahdollistaa fossiilisten ja prosessiperäisten päästöjen leikkaamisen 90–95 prosenttia vuoden 1990 tasosta vuoteen 2050 mennessä Ilmastopaneelin suositusten mukaisesti, mutta vaatii lisää sähkön tuotantoa. Energiankäytön tehostamisella voi kuitenkin olla merkittäviä vaikutuksia kokonaissähköntarpeeseen.
Analyysin keskeinen havainto on, että sähköistetty energiajärjestelmä tarvitsee nykyistä enemmän joustoratkaisuja, sillä niin energian tuotannossa kuin kysynnässä on odotettavissa huomattavasti nykyistä enemmän ajallista vaihtelua. Esimerkiksi sähkön kulutuksen huipputeho voi kasvaa huomattavasti erityisesti lämmityskaudella. Myös vuorokauden sisällä tapahtuvat muutokset voivat olla suuria vaikkapa sähköisen liikenteen tarpeista johtuen. Huippu- ja reservitehoon tulee siten kiinnittää erityistä huomiota.
Merkittävä havainto on myös, että polttoaineita tarvitaan myös sähköistetyssä järjestelmässä tasapainottamaan energian kysyntää ja tuotantoa sekä takaamaan energiajärjestelmän toimintavarmuutta. Tarvitaan pikaisesti lisäselvityksiä siitä, missä määrin biopohjaisia ratkaisuja voidaan ilmastokestävästi hyödyntää polttoaineeksi, ja missä määrin tarvitaan sähköpolttoaineita. Polttoaineiden tarvetta voidaan vähentää energian käyttöä tehostamalla.
Paikallistason tarkastelu osoitti, että paikallisesti lämmitys on merkittävin osa loppuenergian kokonaiskulutusta. Tästä syystä erilaiset käyttökatkokset tai sähkön saatavuusongelmat pakkaskaudella ovat keskeisiä toimintavarmuushaasteita kaupunkien energiahuollon sähköistämisessä. Sähköistämisen suunnittelussa tulee käyttää tarpeeksi monipuolisia lähtötietoja, esimerkiksi erilaisia säävuosia, jotta myös erilaiset ääritilanteet tulevat otetuksi huomioon.
Johtopäätöksenä todetaan, että sähköistäminen käsittää joukon uudenlaisia vaikutuksia energiajärjestelmään, joita tulee tarkastella sekä kansallisella että paikallisella tasolla. Nykyiset energiajärjestelmämallit eivät välttämättä täysimääräisesti huomioi näiden eri skaalojen ja vaikutusten dynaamisuutta. Seuraavan sukupolven mallien kehittäminen olisikin kiireellinen kansallinen tehtävä.