Uutta tietoa huipputeknologiasta ja sen hyödyntämisestä, tietoa tulevaisuuden ratkaisuista ja palveluista päätöksenteon tueksi ja liiketoiminnan kehittämiseen. Kohdistettu VTT:n kumppaneille, asiakkaille sekä huipputeknologiasta ja sen sovelluksista kiinnostuneille.
Julkaisu tieteestä, teknologiasta ja liiketoiminnasta

​​​

Joustavan energiatuotannon kärkimaaksi

Antti J. Lagus | 31.12.2014

​Neo-Carbon Energy -tutkimushankkeessa selvitetään, miten uusi energiajärjestelmä toimii.

EU on määritellyt tiukat hiilidioksidin päästötavoitteet. Nämä tavoitteet merkitsevät, että energiajärjestelmän pitää olla käytännössä täysin päästötön vuoteen 2050 mennessä. Jos tuo tavoite halutaan saavuttaa, vuonna 2030 täytyy muutoksen olla jo täydessä käynnissä. Ratkaisuksi on perinteisesti ehdotettu kahta tietä, joista toinen on ydinvoima ja toinen fossiilisten polttoaineiden käytön jatkaminen, jossa on hiilidioksidin talteenotto ja loppusijoitus.

VTT on Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Turun yliopiston tulevaisuuden tutkimuskeskuksen kanssa aloittanut Tekesin rahoittaman Neo-Carbon Energy -tutkimushankkeen, jossa selvitetään tulevaisuuden energiajärjestelmän toiminnallisia periaatteita. Aurinko- ja tuulienergialla oletetaan olevan iso rooli – jos ei Suomessa, niin ainakin pääosassa muuta maailmaa.

– Aurinkosähkön hinnan laskun ansiosta aurinko­energiaa voidaan käyttää laajassa mitassa mutta vain sopivan energiavarastojärjestelmän kanssa. Aurinkoenergian hinta on puolittunut vuodesta 2008. Nyt laajamittainen tuotanto on lähtenyt liikkeelle myös muissa maissa kuin Saksassa. Esimerkiksi Suomessa aurinkosähkön tuottaminen maksaa nyt 120 euroa megawattitunnilta ja vuonna 2030 arvioiden mukaan puolet siitä, toteaa projektin koordinaattori, johtava tutkija Pasi Vainikka VTT:ltä.

Kun hinta on 60 euroa megawattitunnilta, aurinkoenergia on halvempaa kuin moni nykyinen sähköntuotanto. Suomessa aurinko paistaa täydellä teholla noin 900 tuntia vuodessa. Paremmilla alueilla määrä kaksin- tai lähes kolminkertaistuu. Tämä merkitsee, että Välimeren maissa megawattitunnin hinnaksi tulee vuonna 2030 vain 30 euroa. Vainikan mukaan tällöin aurinkosähkö olisi halvinta olemassa olevaa sähköä.

Vainikka kysyy, pitäisikö trendi ottaa Suomessakin vakavasti ja mitä tulee tapahtumaan, jos näin käy. Tästä Neo-Carbon Energy -hankkeessa on kysymys. Tuotantokapasiteetilla on taipumus siirtyä käyttämään halvinta tapaa, ja tästä voi syntyä itseään kiihdyttävä kierre.


Varastojärjestelmien osaajaksi

Energiaa pitää varastoida laajamittaisesti ja toimittaa myös liikennekäyttöön. Perusteollisuus kuitenkin tarvitsee tasaista energiavirtaa, jollaista tuottavat vanhat energialähteet kivihiili, maakaasu ja ydinvoima. Aurinko- ja tuuli­voimaan liittyvä energian varastointiongelma pitää ratkaista. 

Teknologisesti ottaen projektissa on kyse energiavarastoinfrastruktuurin kehittämisestä. Vainikka muistuttaa, että vaikkei Suomesta koskaan tulisikaan maailman johtavia tuuliturbiinien tai aurinkopaneelien valmistajia, varasto­järjestelmien ja niiden ohjauksen ympärille syntyvästä ekosysteemistä Suomelle riittäisi pienikin osa.

– Energia voidaan varastoida hiilivetyinä, joita syntyy, kun annetaan eri lähteistä tuodun hiilidioksidin ja sähköllä tuotetun vedyn reagoida keskenään. Suomeen on jo rakenteilla nesteytetyn maakaasun säiliöverkosto, ja Manner-Eurooppaan meidät yhdistää maakaasuputki, joten metaanin käyttö on yksi mielenkiintoisimmista vaihtoehdoista, Vainikka sanoo.


Varastokapasiteettia voidaan mallintaa

Projektissa on panostettu merkittävästi myös energiajärjestelmän dynaamiseen mallinnukseen. Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Christian Breyer mallintaa VTT:n tutkijoiden kanssa tuntitasolla sitä, paljonko eri puolilla maailmaa on aurinko- ja tuulienergian tuotantoa sekä muuta tuotantoa, miten ne voivat tasapainottaa toisiaan ja milloin varastointia ja siirtoa tarvitaan.

Kun malliin tuodaan mukaan liikenteen lisäksi myös teollisuus, syntyy kuva siitä, paljonko erilaisia toimintoja tarvitaan ja miltä uusi energiajärjestelmä näyttää.

Teknologiset komponentit hiilivetyvarastojen toteuttamiseksi ovat jo Vainikan mukaan olemassa. Vuoteen 2020 mennessä odotetaan, että energian varastoinnissa kustannukset puolittuvat. 


Pilotit luovat markkinoita

– Kysymys on loppujen lopuksi varastointitekniikan hinnoittelusta. Investoijan pitää saada pääomakulunsa katetuiksi. Pilotit pitääkin saada käyntiin, jotta tekniikkaa päästään oppimaan ja päästään luomaan markkinoita, Vainikka sanoo.

Vainikka vertaa nykyistä energiavarasto­kehitystä taajuusmuuttajien syntymiseen 1970-luvulla. Ne kehitettiin Helsingin metron käyttöön. Samoin ensimmäinen GSM-verkko lähti liikkeelle vaatimattomasti, kun Nokia toimitti sen Radiolinjalle vuonna 1991. Vainikan mukaan nytkin on tarpeen ottaa käyttöön ensimmäisiä pilottihankkeita, joista energia­varastointi lähtee leviämään.

Hankkeen ohjausryhmässä on mukana viitisentoista Suomen johtavaa alan yritystä. VTT on vetovastuussa 14,2 miljoonan euron kokonais­budjetin projektista. Budjetista noin puolet on VTT:n, noin kuusi miljoonaa euroa Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja miljoonan verran on Turun yliopiston tulevaisuuden tutkimuskeskuksen budjettia. 


Tulevaisuuden voimalaitos hahmottuu

Tulevaisuuden tutkimuksen lisäksi projektin työpaketteja ovat muun muassa energiajärjestelmän rakenteen tutkimus ja mallinnus, liiketoimintaketjut, prosessien tekninen mallinnus ja kokeellinen toiminta, joka näyttää, miltä tulevaisuuden voimalaitos voisi näyttää. 

– Tulevaisuuden voimalaitos ei vain tuota energiaa, vaan voi ottaa sitä myös sähköverkosta ja varastoida sen ja tuoda tarvittaessa sen takaisin. Neo-Carbon Energy -järjestelmässä energian­tuotanto toimii eräänlaisessa suljetussa kierrossa hiilidioksidipäästöjä hyväksi käyttäen, Vainikka visioi. 

Hiilidioksidista voidaan valmistaa myös muuta kuin energiatuotteita, vaikkapa synteettisiä materiaaleja.

Suomen sellutehtaat voisivat tuottaa uusiutuvalla sähköenergialla hiilidioksidipäästöistään hiilivetyjä. Näin saatu polttoaine, esimerkiksi metaani, riittäisi erinomaisesti Suomen koko liikenteen käyttämiseen, joka kuluttaa vuodessa noin 55 terawattituntia. Näin nykyinen ajoneuvo­kanta voitaisiin muuntaa epäsuorasti uusiutuvalle sähkölle, sillä polttomoottori­autot voidaan muuntaa yksinkertaisella lisäsarjalla kaasuautoiksi. Metaania voitaisiin myös viedä Keski-Eurooppaan.

     

Energian varastointimarkkinoilla paljon pelipaikkoja​​

Climate Leadership Councilin toiminnanjohtaja Jouni Keronen toteaa, että sääilmiöitä tasapainottamaan tarvitaan kysynnän joustoa tai energian varastointia. Energiamarkkinoiden pullonkaulaan, energianvarastointiin, kehitetään ratkaisuja Neo-Carbon Energy -hankkeessa. 

Climate Leadership Council on tänä vuonna Sitran ja useiden suomalaisyritysten perustama yhdistys, joka haastaa Suomea nopeampiin toimiin ilmastonmuutoksen torjunnassa.

– Jouston toteuttamiseksi tarvitaan älykkäitä sähkö­verkkoja. Myös energian varastoinnin ja varastojen purun pitää tapahtua nopeasti, ja tähänkin tarvitaan älykkäitä sähköverkkoja, Keronen sanoo.

Neo-Carbon Energy -hanke avaa suomalaisille yrityksille mahdollisuuksia pienistä palveluyrityksistä suuriin energia-alan toimijoihin. Keronen uskoo, että tulevien ratkaisujen tarve on iso ja että osallistuvien yritysten määrä lisääntyy matkan varrella.

– Energian varastointimarkkinat ovat kehittymättömät ja pelipaikkoja siellä on vaikka kuinka paljon, Keronen sanoo.

Läheistä yliopistoyhteistyötä

Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Christian Breyer sanoo, että Neo-Carbon Energy -hanke kattaa koko arvoketjun. Siinä selvitetään paitsi tulevaisuuden energiajärjestelmiä ja energian tuotantoa myös loppukuluttajien näkemyksiä. Selvitettävä aikajänne ulottuu vuosisadan puoliväliin asti, sillä energiajärjestelmät ovat käytössä monia vuosikymmeniä.

– Projektin työpaketeissa yliopisto tekee läheistä
yhteistyötä VTT:n kanssa. Haemme kestävän kehityksen mukaista energiaratkaisua, jossa otetaan huomioon niin kustannustehokkuus kuin eri energiamuodot ja energiaturvallisuuden lisääminen. Hanke on tärkeä Suomelle, etenkin jos suomalaiset yritykset kykenevät kaupallistamaan siinä tutkittavaa teknologiaa, Breyer arvioi.

Projektissa tutkitaan sähkön varastointia metaanina. Breyerin mukaan metaani tarjoaa mielenkiintoisen mahdollisuuden myös liikenteen polttoaineeksi. Uudistuvana polttoaineena se on kestävämpi vaihtoehto kuin fossiilinen bensiini, eikä kehittyvästä akkuteknologiasta huolimatta akkuja voida ottaa käyttöön esimerkiksi meriliikenteessä tai pitkän matkan kuljetuksissa.


 

 

VTT Impulssihttps://www.vtt.fi/ImpulssiVTT Impulssi
Tekoäly paljastaa sydänpotilaan komplikaatioriskinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tekoaly-paljastaa-sydanpotilaan-komplikaatioriskin.aspxTekoäly paljastaa sydänpotilaan komplikaatioriskin
Impulssi 1/2018https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2018.aspxImpulssi 1/2018
Matti Apunen: Ennen kuin tieto hukkuu numeroihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ennen-kuin-tieto-hukkuu-numeroihin.aspxMatti Apunen: Ennen kuin tieto hukkuu numeroihin
Kohti uutta syöpähoitoa soluseulonnallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kohti-uutta-syopahoitoa-soluseulonnalla.aspxKohti uutta syöpähoitoa soluseulonnalla
Maailma vuonna 2030 – vastauksia huomisen kysymyksiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-vuonn-2030-vastauksia-huomisen-kysymyksiin.aspxMaailma vuonna 2030 – vastauksia huomisen kysymyksiin
Matti Apunen: Ongelma nimeltä huippuosaajahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Matti-Apunen-Ongelma-nimelta-huippuosaaja.aspxMatti Apunen: Ongelma nimeltä huippuosaaja
Kun osaat mitata, osaat parantaahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/MIKES-tekee-vaativia-mittauksia-teollisuuden-kayttoon.aspxKun osaat mitata, osaat parantaa
Muutosjohtamisen luova voimahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Muutosjohtamisen-luova-voima.aspxMuutosjohtamisen luova voima
Suomella osaaminen globaaleihin ongelmiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomella-osaaminen-globaaleihin-ongelmiin.aspxSuomella osaaminen globaaleihin ongelmiin
Erkki KM Leppävuori: Tehoa tutkimukseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tehoa-tutkimukseen.aspxErkki KM Leppävuori: Tehoa tutkimukseen
Teknologiahypestä asiakasymmärrykseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teknologiahypesta-asiakasymmarrykseen.aspxTeknologiahypestä asiakasymmärrykseen
Teollisuuden kyberturvallisuus paranee yhteistyöllähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Teollisuuden-kyberturvallisuus-paranee-yhteistyolla.aspxTeollisuuden kyberturvallisuus paranee yhteistyöllä
Tositoimia Suomen nostamiseksihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tositoimia-Suomen-nostamiseksi.aspxTositoimia Suomen nostamiseksi
Yritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavallahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Yritysten-ja-tutkijoiden-loydettava-toisensa-uudella-tavalla.aspxYritysten ja tutkijoiden löydettävä toisensa uudella tavalla
Plasmakäsittely kirittää materiaalikehitystähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Plasmakasittely-kirittaa-materiaalikehitysta.aspxPlasmakäsittely kirittää materiaalikehitystä
Kyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamistahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kyberturvallisuus-vaatii-muutakin-kuin-teknologiaosaamista.aspxKyberturvallisuus vaatii muutakin kuin teknologiaosaamista
Ledikalvot taipuvat kansanlampusta lentokoneisiinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Ledikalvot-taipuvat-kansanlampusta-lentokoneisiin.aspxLedikalvot taipuvat kansanlampusta lentokoneisiin
Suomi suuntaa vähähiiliseen älyliikenteeseenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Suomi-suuntaa-vahahiiliseen-alyliikenteeseen.aspxSuomi suuntaa vähähiiliseen älyliikenteeseen
Painettu teknologia kutsuu muotoilijoitahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Painettu-teknologia-kutsuu-muotoilijoita.aspxPainettu teknologia kutsuu muotoilijoita
ChemSheet-innovaatioilla tietä uusille ratkaisuillehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Chemsheet-innovaatioilla-tietä-uusille-ratkaisuille.aspxChemSheet-innovaatioilla tietä uusille ratkaisuille
Impulssi 1/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-1-2016.aspxImpulssi 1/2016
Tulevaisuuden sensorihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tulevaisuuden-sensori.aspxTulevaisuuden sensori
Älylasit haastavat kännykänhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Alylasit-haastavat-kannykan.aspxÄlylasit haastavat kännykän
Panimolaboratorio – Paremman oluen puolestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Panimolaboratorio-paremman-oluen-puolesta.aspxPanimolaboratorio – Paremman oluen puolesta
Brasilia viitoittaa bioenergian tietähttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Brasilia-viitoittaa-bioenergian-tieta.aspxBrasilia viitoittaa bioenergian tietä
LEO tuo älyä sylintereihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/LEO-tuo-alya-sylintereihin.aspxLEO tuo älyä sylintereihin
Maailma kuluttajien silminhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Maailma-kuluttajien-silmin.aspxMaailma kuluttajien silmin
Tehdään totta biotaloudestahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Tehdaan-totta-biotaloudesta.aspxTehdään totta biotaloudesta
Automaatio antaa paketille siivethttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Automaatio-antaa-paketille-siivet.aspxAutomaatio antaa paketille siivet
Kvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmällehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kvanttinormaaleita-uudistuvalle-SI-jarjestelmalle.aspxKvanttinormaaleita uudistuvalle SI-järjestelmälle
Petri Kalliokoski: Tekoäly siirtyy sanoista tekoihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Petri-Kalliokoski-Tekoaly-siirtyy-sanoista-tekoihin.aspxPetri Kalliokoski: Tekoäly siirtyy sanoista tekoihin
Uutta virtaa elektroniikkateollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uutta-virtaa-elektroniikkateollisuuteen.aspxUutta virtaa elektroniikkateollisuuteen
Voiko älykkäiden kaupunkien suorituskykyä mitata?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Voiko-alykkaiden-kaupunkien-suorituskykya-mitata.aspxVoiko älykkäiden kaupunkien suorituskykyä mitata?
Voiko ympäristöväittämiin luottaa?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Voiko-ymparistovaittamiin-luottaa.aspxVoiko ympäristöväittämiin luottaa?
Idean jyvistä isoihin innovaatioihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Idean-jyvista-isoihin-innovaatioihin.aspxIdean jyvistä isoihin innovaatioihin
Kitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnillahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kitka-ja-kasvihuonepaastot-kuriin-materiaalien-digitoinnilla.aspxKitka ja kasvihuonepäästöt kuriin materiaalien digitoinnilla
Infinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Infinited-Fiber-tuo-muutoksen-tekstiiliteollisuuteen.aspxInfinited Fiber tuo muutoksen tekstiiliteollisuuteen
VTT:n spinno GrainSense tuo laboratorion maanviljelijän kouraanhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/VTTn_spinno_GrainSense_tuo_laboratorion-maanviljelijan-kouraan.aspxVTT:n spinno GrainSense tuo laboratorion maanviljelijän kouraan
Kovaakin kovempi vientituotehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kovaakin-kovempi-vientituote.aspxKovaakin kovempi vientituote
Ketterä ja nopea Ponssehttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Kettera-ja-nopea-Ponsse.aspxKetterä ja nopea Ponsse
Impulssi 2/2015https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2015.aspxImpulssi 2/2015
Impulssi 2/2016https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Impulssi-2-2016.aspxImpulssi 2/2016
Turbiinisiivillä miljoonien säästöihinhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Turbiinisiivet-saastavat-miljoonia.aspxTurbiinisiivillä miljoonien säästöihin
Sopiiko elinkaariarviointi poliittisen päätöksenteon tueksi?https://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Sopiiko-elinkaariarviointi-poliittisen-päätöksenteon-tueksi.aspxSopiiko elinkaariarviointi poliittisen päätöksenteon tueksi?
Puukuitu haastaa muovin kauppakasseissahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Puukuitu-haastaa-muovin-kauppakasseissa.aspxPuukuitu haastaa muovin kauppakasseissa
Uudet synteettisen biologian teknologiat mullistavat mikrobien muokkauksenhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Uudet-synteettisen-biologian-teknologiat-mullistavat-mikrobien-muokkauksen.aspxUudet synteettisen biologian teknologiat mullistavat mikrobien muokkauksen
Mediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoonhttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Mediatuotannossa-ja-asumispalveluissa-valmistaudutaan-5G-verkkoon.aspxMediatuotannossa ja asumispalveluissa valmistaudutaan 5G-verkkoon
Lämpöaistimus on monen tekijän summahttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Lampoaistimus-on-monen-tekijan-summa.aspxLämpöaistimus on monen tekijän summa
Robottiautojen esiinmarssihttps://www.vtt.fi/Impulssi/Pages/Robottiautojen-esiinmarssi.aspxRobottiautojen esiinmarssi