Väitös konetekniikan alalta, DI Tomi J. Lindroos

Tutkimuksessa mallinnetaan kaukolämpöä osana energiajärjestelmän puhdasta siirtymää keskittyen investointeihin ja niiden epävarmuuksiin.

Puolet EU:n loppuenergiankäytöstä on lämmitystä ja jäähdytystä, mutta vain 20 % tästä on uusiutuvista energianlähteistä. Edistyminen kohti vuoden 2030 ilmastotavoitteita on ollut hidasta, ja uusiutuvien osuus lämmityksessä on kasvanut vain 17 %:sta 23 %:iin vuosina 2010–2020. Nykyinen kehitysvauhti ei näytä riittävältä etenkään Keski-Euroopassa. Pohjoismaat ja Baltian maat käyttävät vähemmän fossiilisia polttoaineita lämmitykseen korkeamman kaukolämmön osuuden ja suurempien biomassaresurssien ansiosta. 

Kaukolämpö ja -jäähdytys voivat merkittävästi nopeuttaa hiilidioksidipäästöjen vähentämistä integroimalla monipuolisia energiaratkaisuja ja tasapainottamalla kysyntää ja vaihtelevaa sähköntuotantoa. Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kaukolämmön kehitystä osana energiajärjestelmän puhdasta siirtymää keskittyen teknologisiin vaihtoehtoihin, järjestelmätason vaikutuksiin, investointien epävarmuuksiin ja paikallisten olosuhteiden luomiin mahdollisuuksiin ja rajoitteisiin. Tutkimus sisältää viisi julkaisua, joissa mallinnetaan eri alueita ja kaupunkeja. 

Tutkimuksen keskeisimpiä tuloksia ovat seuraavat: 

Bioenergian käyttö EU:ssa on kasvanut, mutta sitä rajoittavat metsien hiilinielujen pienenemiseen ja monimuotoisuuden säilyttämiseen liittyvät huolet. Edes Suomi ei voi vähentää hiilidioksidipäästöjä kaukolämmön tuotannossa pelkästään biomassalla. Vaikka biomassa voi korvata fossiilisia polttoaineita pienemmissä kaukolämpöjärjestelmissä, suuremmat järjestelmät vaativat laajemman valikoiman eri ratkaisuja. 

Sähköistäminen, kuten suora sähkölämmitys ja lämpöpumput, tarjoaa monipuolisen ja skaalautuvan reitin kaukolämmön hiilidioksidipäästöjen vähentämiseen. Nämä teknologiat voivat tuottaa peruskuormaa tai joustavasti tasapainottaa kysyntää ja vaihtelevaa sähköntuotantoa. Uusien hukkalämmönlähteiden, kuten vedyntuotannon tai datakeskusten, ylijäämälämmön hyödyntäminen on suuri mahdollisuus. 

Päästövähennystavoitteiden tiukka aikataulu voi muuttaa valittuja teknologioita. Kehittyvät teknologiat, kuten ydinlämpöreaktorit, bioenergia yhdistettynä hiilidioksidin talteenottoon ja vedyn valmistus, ovat lupaavia, mutta niihin liittyy teknologian kehittämisen, lainsäädännön ja julkisen hyväksynnän haasteita. Nopeutetut hiilidioksidipäästöjen vähentämistavoitteet saattavat rajoittaa investointeja näihin teknologioihin.

Tohtoriopiskelija: Tomi J. Lindroos

Vastaväittäjä: Prof. Eeva-Lotta Apajalahti

Kustos: Prof. Sanna Syri, Aalto-yliopiston insinööritieteiden korkeakoulu, konetekniikan laitos

Väitöstilaisuus järjestetään Luentosalissa E, Otakaari 1

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 10 päivää ennen väitöstä): https://aaltodoc.aalto.fi/doc_public/eonly/riiputus/

Tohtoriopiskelijan yhteystiedot:

Tekniikan korkeakoulujen väitöskirjat: https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/49