Suomen energiajärjestelmän mallintaminen: uusiutuvan energian integraatio ja tulevaisuudennäkymät

Due to the climate change, there is a growing trend of decarbonizing the energy production, and Finland has ambitious goals in its transition from fossil fuels to renewable energy. In this work, we modelled the Finnish energy system on a macro level in 2013, 2030 and 2050. Both electricity, heat and fuel demands were included in the analysis, as well as five user sectors, two different consumption and two production scenarios: business-as-usual and the government program. A special focus was given to the advanced conversion technologies between the final energy types, the so-called P2X. Electricity and heat were modelled on an hourly level, and fuels on a yearly level. In all future scenarios, biomass and nuclear power will form the backbone of the Finnish energy system and the role of combined heat and power will decrease. However, it was found out that the renewable-oriented government program scenario resulted in lower system costs and carbon dioxide emissions than the business-as-usual scenario. However, we were not able to reach all the government goals for energy self-sufficiency and renewable energy. In addition to these scenarios, we studied the effect of advanced conversion technologies on the maximum integration of wind and solar power.Ilmastonmuutoksen takia energiantuotantoa on alettu muuttaa hiilivapaaksi, ja Suomella on kunnianhimoiset tavoitteet siirtyä fossiilisista polttoaineista uusiutuvaan energiaan. Tässä työssä mallinnettiin Suomen energiajärjestelmää makrotasolla vuosina 2013, 2030 ja 2050. Työssä otettiin huomioon sekä sähkön, lämmön ja polttoaineen kulutus, samoin kuin viisi kuluttajasektoria, kaksi kulutusskenaariota ja kaksi tuotantoskenaariota: "business-as-usual" ja hallitusohjelma. Erityistä huomiota kiinnitettiin kehittyneisiin konversiotekniikoihin eri energiamuotojen välillä, eli niin kutsuttuun P2X:ään. Sähkö ja lämpö mallinnettiin tunnin tarkkuudella, kun taas polttoaineet mallinnettiin vuositasolla. Kaikissa tulevaisuuden skenaarioissa biomassa ja ydinvoima muodostavat Suomen energiajärjestelmän selkärangan ja sähkön ja lämmön yhteistuotannon rooli pienenee. Tuloksista kuitenkin havaittiin, että uusiutuvaa energiaa painottava hallitusohjelmaskenaario johti matalampiin kustannuksiin ja hiilidioksidipäästöihin kuin "business-as-usual". Hallituksen tavoitteita energiaomavaraisuudesta ja uusiutuvasta energiasta ei kuitenkaan saavutettu. Näiden skenaarioiden lisäksi työssä tutkittiin edistyneiden konversiotekniikoiden vaikutusta tuuli- ja aurinkovoiman integraatioon