Effective integration of renewable energy in Northern European energy systems

Euroopan unioni (EU) on sitoutunut saavuttamaan hiilineutraaliuden viimeistään vuonna 2050, kun taas Suomi on päättänyt saavuttaa hiilineutraaliuden jo vuoteen 2035 mennessä. Näiden tavoitteiden toteuttaminen edellyttää uusiutuvien energialähteiden tuotannon nopeaa kasvua seuraavan vuosikymmenen aikana, lähinnä käyttäen markkinakannustimia ja yksityisiä investointeja EU:ssa. On kuitenkin vielä osittain epäselvää, millaisilla teknologioilla tarvittavat päästövähennykset voidaan saavuttaa eri sektoreissa tulevaisuudessa, varsinkin kun epävarmuus energiamarkkinoilla ja korkeat sähkönhinnat ovat yleistyneet viime vuosina Ukrainan sodan ja EU:n vuoden 2022 energiakriisin jälkeen. Tämän väitöskirjan tavoitteena on täten tuottaa uutta tietoa siitä, miten uusiutuvien energialähteiden käyttöä voidaan tehokkaasti lisätä sekä yksittäisissä että kansallisissa energiajärjestelmissä Pohjois-Euroopassa. Julkaisuissa I-III arvioidaan aurinkosähkö- ja energiavarastointijärjestelmien teknistaloudellista toteutettavuutta loppukuluttajasovelluksissa Suomessa, ja julkaisuissa IV-VI keskitytään mahdollisten riskien, rajoituksien ja haasteiden vaikutuksiin puhtaan energian siirtymään Pohjois-Euroopassa. Tämän väitöskirjan tulokset osoittavat, että sekä pienemmät että suuremmat paikallisesti asennetut aurinkosähköjärjestelmät voivat tehokkaasti lisätä uusiutuvan energian osuutta asuinrakennuksissa ja datakeskuksissa pohjoisissa maissa. Useimmissa tapauksissa tämä kuitenkin edellyttää ylijäämäsähkön myymistä verkkoon, jotta se olisi kustannustehokasta, sillä energiavarastoinnin käyttö aurinkosähköjärjestelmien tasapainottamiseksi osoitettiin yleisesti lisäävän loppukäyttäjien energiakustannuksia korkeammilla leveysasteilla. Lisäksi tulokset korostavat kuinka raaka-aineiden riittävyys ja sähkön toimitusvarmuus ovat keskeisiä tekijöitä puhtaassa energiasiirtymässä Pohjois-Euroopassa. Erityisesti kriittisten mineraalien ja biomassan saatavuuden mahdolliset rajoitukset aiheuttavat merkittäviä riskejä kansallisten ilmasto- ja energiapoliittisten tavoitteiden saavuttamiselle Suomessa ja Pohjois-Euroopassa, sillä monien kriittisten mineraalien maailmanlaajuinen saatavuus on nykytilanteessa voimakkaasti keskittynyt muutamiin EU:n ulkopuolisiin maihin. Globaalia mineraalituotantoa on myös laajennettava merkittävästi puhtaan energiasiirtymän mahdollistamiseksi. Lisäksi Suomen ja vastaavien maiden on lisättävä metsäalueiden hiilinieluja huomattavasti, jotta EU:n päästövähennystavoitteet vuodelle 2030 ja kansalliset hiilineutraaliustavoitteet voidaan saavuttaa. Tämä tutkimus indikoi myös, että Suomessa tarvitaan uusia joustovoimainvestointeja kasvavan tuuli- ja aurinkosähkötuotannon vaihtelevuuden kustannustehokasta tasapainottamista varten vuoteen 2035 mennessä. Tämä väitöskirja osoittaa, että lisätoimia tarvitaan uusiutuvien energialähteiden integroinnin mahdollistamiseksi ja kansallisten ilmastotavoitteiden saavuttamiseksi Pohjois-Euroopassa, sekä raaka-aineriittävyyden ja energiajärjestelmän luotettavuuden takaamiseksi energiasiirtymässä.