Väitös energiatekniikan alalta, DI Tero Koivunen

Pohjautuen sekä Pariisin 2015 ilmastosopimukseen että Euroopan Unionin ilmastotavoitteisiin, Suomi on kirjannut lakiin kunnianhimoisen tavoitteen saavuttaa hiilineutraalisuus jo vuoteen 2035 mennessä. Energiasektorilla on keskeinen osa ilmastonmuutoksen hillinnässä. Tässä väitöskirjassa tutkitaan energiajärjestelmää mallintamalla, mitä toimia siirtymä kohti hiilineutraalia energiajärjestelmää Suomessa vaatii. 

Vaikka Suomen sähköjärjestelmä on jo hyvin vähähiilinen, muilla sektoreilla, kuten teollisuudessa ja liikenteessä, tarvitaan voimakkaita toimia hiilineutraalisuustavoiteen saavuttamiseksi. Väitöskirjassa otetaan kolme eri näkökulmaa hiilineutraalisuuden saavuttamisen tutkimisessa. Väitöskirjassa tutkitaan vähähiilistä sähköjärjestelmää sekä muiden sektorien sähköistyksen vaikutuksia sähköjärjestelmässä. Lisäksi arvioidaan eri sähköntuotantomuotojen taloudellisuutta, sähkön saannin riittävyyttä sekä sähkön kysyntäjoustoa. Työ on toteutettu erilaisilla energiajärjestelmämalleilla, joissa mallinnetaan joko vain sähköjärjestelmää tai energiajärjestelmää laajemmin.

Väitöskirjan keskeisin tulos on, että sähköjärjestelmän jousto on välttämätöntä hiilineutraalin energiajärjestelmän saavuttamiseksi. Jousto voidaan toteuttaa joko sähkövarastoilla, joustavalla sähköntuotannolla tai joustavalla sähkönkulutuksella. Päästövähennystoimet muilla sektoreilla lisäävät jouston tarvetta entisestään. Joustoa tarvitaan myös niin lyhyelle kuin pitkällekin aikavälille. Lyhyen ajan joustolla vastataan säätilan muutoksiin, kun taas pitkän ajan joustoa tarvitaan kausivaihtelun tasoittamiseksi. Lisäämällä molempia joustotyyppejä hiilineutraalisuuden tavoittelusta tulee paitsi taloudellisesti järkevää, se myös auttaa turvaamaan sähköjärjestelmän luotettavuutta.

Hiilinielut ovat myös tärkeitä hiilineutraalisuuden saavuttamiseksi. Biomassan liikakäytöllä voidaan joutua tilanteeseen, jossa hiilinielujen pieneneminen korvaa päästövähennyksillä saadun hyödyn. 

Väitöskirjan tulokset korostavat monipuolisten mallinnustyökalujen tärkeyttä sekä kokonaisvaltaisen ja teknologianeutraalin lähestymistavan tärkeyttä hiilineutraalisuuden saavuttamiseksi. Hiilineutraalisuustavoitteen saavuttaminen Suomen asettamassa aikataulussa tulee olemaan haastavaa teknistaloudellisten syiden sekä pienentyneen hiilinielun takia.

Tohtoriopiskelija: Tero Koivunen

Vastaväittäjä: Prof. William Usher, KTH, Ruotsi

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

Väitöstilaisuus järjestetään Luentosalissa 213a, Otakaari 4 ja Zoom-issa

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