Hajautetun pientuotannon ilmastovaikutukset pohjoismaisessa energiajärjestelmässä

The Nordic national climate and energy strategies aims to reduce the environmental loads caused by the buildings heating demand by using energy more efficiently and increasing the use of renewable energy sources, which can be attributed to the promotion of small scale distributed energy generation. This thesis examines the production phase climate impacts of small scale distributed energy generation technologies in the Nordic energy system. The analysis to determine short and potential long-term climate impacts has been performed by using life cycle analysis based on CLCA methodology and energy system analysis. These tools have been applied to model the climate impacts caused by the market dynamics and physical energy flows of the Nordic energy system. Consequently, a model that describes the current and potential future Nordic energy system was developed. In the short-term analysis supply and demand parameters were based on the Nordic national statistics, whereas the long-term analysis focused on modelling the effects of the EU 20-20-20 targets, and further the Nordic national climate and energy strategies targets for the energy system development, on greenhouse gas emissions in the long term. The analysis of Nordic energy system revealed that potential changes in the energy system have significant effect on the production phase climate impacts of small scale distributed energy generation technologies, and therefore, the short-and potential long-term emission factors may differ significantly. The effect of the change in magnitude and direction were found to be depended on the technology used and the sources of primary energy / fuel. By creating alternative policy, technology, and demand scenarios for the development of the energy system, this thesis also demonstrates that certain technologies are associated with uncertainty when CLCA methodology is used to determine the potential long-term emission factors, i.e. when analysing the impact far into the future, the uncertainty may grow larger than the actual effect,Pohjoismaiden kansallisissa ilmasto- ja energiastrategioissa rakennusten lämmitysenergian kysynnästä aiheutuvaa ympäristökuormaa pyritään vähentämään tehostamalla energiankäyttöä sekä lisäämällä uusiutuvien energialähteiden kysyntää, mihin voidaan lukea hajautetun energian pientuotannon edistäminen. Tämä diplomityö tutkii hajautettuun pientuotantoon perustuvien energiateknologioiden tuotantovaiheen lyhyen ja potentiaalisia pitkän aikavälin ilmastovaikutuksia pohjoismaisessa energiajärjestelmässä. Analyysissa energiateknologioiden lyhyen ja potentiaalisten pitkän aikavalin ilmastovaikutusten määrittämiseen käytettiin CLCA-metodologiaan perustuvaa elinkaariarviointia sekä energiajärjestelmäanalyysiä, joita sovellettiin pohjoismaisen energiajärjestelmän dynamiikan ja fyysistä energiavirtauksista aiheutuvien ilmastovaikutusten mallintamiseen EnergyPLAN-mallilla. Työssä luotiin nykyistä sekä potentiaalista tulevaisuuden pohjoismaista energiajärjestelmää kuvaava malli. Lyhyen aikavalin tarkastelussa kysynnän ja tarjonnan parametrit pohjautuivat Pohjoismaiden kansallisiin ilmastotietoihin, kun vastaavasti pitkän aikavalin tarkastelussa keskityttiin mallintamaan EU:n 20-20-20 tavoitteiden, ja edelleen Pohjoismaiden kansallisissa ilmasto- ja energiastrategioissa esitettyjen tavoitteiden mukaisen energiajärjestelmän kehityksen vaikutuksia järjestelmän kasvihuonekaasupäästöihin pitkällä aikavälillä. Analyysin mukaan pohjoismaisessa energiajärjestelmässä tapahtuvat potentiaaliset muutokset vaikuttavat merkittävästi myös hajautettuun pientuotantoon perustuvien energiateknologioiden tuotantovaiheen ilmastovaikutuksiin, ja nain ollen teknologian lyhyen ja potentiaalisten pitkän aikavalin paastokertoimet voivat poiketa merkittävästi. Muutoksen vaikutuksen voimakkuuden ja suunnan havaittiin olevan riippuvaisia tarkasteltavasta teknologiasta sekä käytetystä primaarienergialähteestä / polttoaineesta. Luomalla energiajärjestelmän kehitykselle vaihtoehtoisia politiikka-, teknologia-, ja kysyntäskenaarioita, diplomityössä voitiin myös osoittaa, että tiettyjen teknologioiden osalta potentiaalisen pitkän aikavälin päästökertoimen määrittämiseen CLCA-metodologialla liittyy epävarmuutta, eli tarkasteltaessa vaikutuksia pitkälle tulevaisuuteen, voi epävarmuus kasvaa suuremmaksi kuin itse vaikutus