Uusiutuvan energian kaupallistaminen – määritelmä, teknologiat ja markkinat

Uusiutuvien energialähteiden kaupallistamiseen kuuluu koko ketju tutkimuksesta ja tuotekehityksestä teolliseen valmistukseen, projektien rahoitukseen, rakentamiseen, verkkoon liittämiseen, käyttöön ja huoltoon sekä sähköstä, lämmöstä tai polttoaineista saatavan tulovirran varmistamiseen. Tekniikoihin kuuluvat muun muassa aurinkosähkö, aurinkolämpövoimalaitokset, aurinkolämmitys- ja -jäähdytysjärjestelmät, tuulivoima, vesivoima, geoterminen energia, biomassa ja merienergiajärjestelmät. Kukin niistä on eri kypsyysvaiheessa, mutta markkinat laajenevat nopeasti: erityisesti aurinko- ja tuulivoima ovat monissa maissa halvimpia uusia sähköntuotantomuotoja.

Uusiutuvien energialähteiden osuus energiankulutuksestamme oli 19 prosenttia vuonna 2012 ja 22 prosenttia sähköntuotannosta vuonna 2013. Sittemmin kasvu on jatkunut: nykyisin uusiutuvat tuottavat maailman sähköstä jo noin kolmanneksen, ja pelkkä tuulen ja auringon yhteisosuus on selvästi yli kymmenesosan. Kokonaisenergiankulutuksessa osuus kasvaa hitaammin, koska lämmitys, teollinen prosessilämpö ja liikenne sähköistyvät vähitellen; kun perinteinen biomassa lasketaan mukaan, osuus on kuitenkin yhä lähellä viidennestä. Sekä nykyaikaiset uusiutuvat energialähteet, kuten vesi-, tuuli- ja aurinkoenergia ja biopolttoaineet, että perinteinen biomassa osallistuvat suurin piirtein yhtä paljon maailmanlaajuiseen energiantuotantoon. Maailmanlaajuiset investoinnit uusiutuviin teknologioihin olivat yli 214 miljardia Yhdysvaltain dollaria vuonna 2013, ja viime vuosina puhtaan energian investoinnit ovat nousseet uuteen mittaluokkaan: satojen miljardien dollarien pääomat kohdistuvat vuosittain erityisesti tuuleen, veteen, aurinkoon ja biopolttoaineisiin, ja Kiina, Yhdysvallat, Euroopan unioni ja Intia ovat suurimpia markkinoita.

Uusiutuvia energialähteitä on laajoilla maantieteellisillä alueilla, toisin kuin muita energialähteitä, jotka ovat keskittyneet vain muutamiin maihin. Uusiutuvien energialähteiden ja energiatehokkuuden nopea käyttöönotto johtaa merkittäviin energiavarmuuteen, ilmastonmuutoksen hillitsemiseen ja taloudellisiin hyötyihin. Kansainvälisissä mielipidetutkimuksissa uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinko- ja tuulivoiman, edistämistä tuetaan voimakkaasti. Kansallisella tasolla ainakin 30 valtiossa ympäri maailmaa uusiutuvien energialähteiden osuus energiantuotannosta on jo yli 20 prosenttia, ja yhä useammat maat asettavat sitovia tavoitteita sekä järjestävät säännöllisiä uusiutuvan energian huutokauppoja kapasiteetin lisäämiseksi. Kansallisten uusiutuvien energialähteiden markkinoiden ennustetaan kasvavan voimakkaasti tulevana vuosikymmenenä ja sen jälkeen.

Vaikka monet uusiutuvan energian hankkeet ovat laajamittaisia, uusiutuvat teknologiat soveltuvat myös maaseudulle ja syrjäisille alueille, joilla energia on usein ratkaisevan tärkeää ihmisen kehityksen kannalta. Maailmanlaajuisesti arviolta 3 miljoonaa kotitaloutta saa sähköä pienistä aurinkosähköjärjestelmistä. Mikrovesivoimajärjestelmät, jotka on konfiguroitu kylä- tai maakuntamittaisiksi miniverkoiksi, palvelevat monia alueita. Yli 30 miljoonaa maaseutukotitaloutta saa valaistuksen ja ruoanvalmistuksen kotitalouksien mädättämöissä tuotetusta biokaasusta. Biomassaa käyttäviä liesiäkin on käytössä 160 miljoonassa kotitaloudessa. Viime vuosina off-grid-aurinkotuotteet, maksat-palveluna- ja mikrorahoitusmallit sekä kyläminiverkot ovat moninkertaistaneet käyttäjämääriään ja parantaneet luotettavasti valaistusta, viestintää ja pienyritystoimintaa.

Määritelmä ja kaupallistamisen osa-alueet

• Teknologia ja tuotanto: tuotteiden standardointi, komponenttien modulaarisuus, mittakaavaedut ja laadunvarmistus.
• Projektikehitys: lupa-asiat, ympäristövaikutusten arviointi, maankäyttösopimukset ja sähkönsiirtoliitynnät.
• Rahoitus: projektirahoitus, vihreät joukkovelkakirjat, vientiluotot, monenväliset rahoituslaitokset sekä riskienhallinta (valuutta-, korko- ja sääntelyriskit).
• Liiketoimintamallit: sähkönostosopimukset (PPA), yritys-PPAt, huutokauppapohjaiset sopimukset, syöttötariffit ja -preemiot, leasing ja palveluna-mallit (esim. aurinko katolle ilman alkuinvestointia).
• Operointi ja kunnossapito: etävalvonta, ennakoiva huolto, käyttöasteiden optimointi ja tuotannon ennustaminen.
• Markkinoillepääsy: verkkoon pääsy ja priorisointi, tasapuoliset verkkotariffit, mittaus ja laskutus, kuluttajarooli (prosumers).

Teknologiat ja kypsyysaste

• Aurinkosähkö (PV): kustannukset ovat laskeneet jyrkästi 2010-luvulta alkaen, ja hyötyluokan laitokset sekä kattoasennukset yleistyvät. Rakenteisiin integroidut ratkaisut ja kaksipuoleiset paneelit lisäävät tuottoa.
• Aurinkolämpö: lämpimän käyttöveden ja rakennusten lämmityksen ratkaisu, teollisen prosessilämmön sovellukset kasvussa. Aurinkolämpövoimalat tuottavat myös varastoitavaa lämpöä.
• Tuulivoima: maa- ja merituuli. Turbiinien koko kasvaa ja kapasiteettikertoimet paranevat; kelluvat perustukset avaavat uusia merialueita.
• Vesivoima: kypsä ja säädettävä perusratkaisu, jota käytetään myös pumppuvoimaloina energian varastointiin.
• Geoterminen energia: perusvoimaa ja kaukolämpöä; suljetut kiertopiirit ja kehittyneet geotermiset (EGS) ovat tulossa markkinoille.
• Biomassa ja biokaasu: kiertotalouteen perustuvaa energiaa jätteistä ja tähteistä; kestävyyskriteerit ja ilmanlaatu korostuvat.
• Merienergia: aalto- ja vuorovesitekniikat ovat pilotoitavina, mutta kaupallistuminen vielä alkuvaiheessa.
• Varastointi ja jousto: litiumioniakut, pumppuvoima, lämpövarastot ja vetyratkaisut tukevat vaihtelevan tuotannon integraatiota.

Politiikkakehikot ja markkinamekanismit

• Huutokaupat ja kilpailutukset: ovat korvanneet monin paikoin kiinteät syöttötariffit ja painaneet hintoja lähemmäs kustannuksia.
• Syöttötariffit ja -preemiot: edelleen tehokas keino pienten ja keskisuurten hankkeiden käynnistämiseen.
• Verotus ja tuet: investointituet, nopeutetut poistot, tuotantopreemiot ja verokannustimet.
• Sertifikaatit ja päästöhinta: uusiutuvuus- ja alkuperätakuut, päästökauppa ja hiiliverot tukevat kilpailukykyä.
• Verkkosäännöt: liityntämaksujen kohtuullisuus, netotus ja net billing, dynaamiset tariffit sekä aggregaattorien pääsy markkinoille.
• Lupa- ja kaavoitusprosessit: nopeutetut menettelyt, yhden luukun periaate ja osallistava suunnittelu lyhentävät läpimenoaikoja.

Markkinatrendit ja kustannukset

• Kustannuskehitys: aurinkosähkön tasoitettu energian hinta (LCOE) on laskenut noin 80–90 % ja maatuulen 50–70 % vuodesta 2010; akkujen hinnat ovat pudonneet voimakkaasti, mikä edistää varastointia ja sähköistymistä.
• Yritysten sähköhankinta: yritys-PPAt ovat vakiintuneet, ja yhä useampi toimija sitoo hankintasopimukset uusiutuvan kapasiteetin rakentamiseen.
• Hankintasalkut: hybridivoimalat (aurinko + tuuli + akut) vähentävät vaihtelua ja pienentävät siirtokustannuksia.
• Alueelliset erot: Kiina johtaa asennuksissa ja valmistuskapasiteetissa; Yhdysvalloissa ja Euroopassa sääntely- ja tukipaketit vauhdittavat investointeja; Intia ja Kaakkois-Aasia lisäävät kapasiteettia nopeasti.

Verkkointegraatio ja järjestelmän joustavuus

• Verkon vahvistaminen: siirtoyhteyksien ja rajat ylittävien interkonektioiden rakentaminen sekä jakeluverkkojen automaatio.
• Joustot: kysyntäjousto, varastointi, joustavat teolliset prosessit ja sähköajoneuvojen älylataus.
• Tuotannon hallinta: parempi sääennustaminen, kurvaus (curtailment) minimoidaan markkinasignaaleilla ja paikallisella kulutuksella.
• Digitaaliset ratkaisut: dataohjattu kunnossapito, reaaliaikainen ohjaus ja markkina-alustat hajautetuille resursseille.

Sektori-integraatio: sähköstä lämpöön, liikenteeseen ja teollisuuteen

• Lämmitys ja jäähdytys: lämpöpumput yleistyvät kotitalouksissa ja kaukolämmössä; aurinkolämpö ja geoterminen täydentävät.
• Liikenne: sähköautot ja latausinfrastruktuuri, kestävämmät biopolttoaineet raskaassa liikenteessä ja ilmailun e‑polttoaineet.
• Teollisuus: sähköistetty prosessilämpö, vastus- ja induktiolämmitys, korkealämpötilalämpöpumput sekä vedyn ja Power‑to‑X‑ratkaisujen pilotit.

Kestävyys, toimitusketjut ja hyväksyttävyys

• Elinkaarivaikutukset: uusiutuvien päästöt ovat elinkaarena mitattuna alhaiset; kierrätys ja uudelleenkäyttö ovat keskeisiä erityisesti paneeleissa, akuissa ja lavoissa.
• Maa-ala ja luonto: sijoittelu olemassa oleviin rakennuksiin ja infrastruktuureihin, kaksikäyttö (agri‑PV) ja luontohyödyt (esim. kalatie- ja turbiiniratkaisut) vähentävät vaikutuksia.
• Kriittiset materiaalit: koboltti, nikkeli, harvinaiset maametallit ja piimateriaali; vastuullinen hankinta ja materiaalikorvausstrategiat pienentävät riskejä.
• Sosiaalinen ulottuvuus: työpaikat paikallisessa rakentamisessa ja huollossa, yhteisöomisteiset hankkeet sekä oikeudenmukainen siirtymä fossiilisista työpaikoista uusiin.

Haasteet ja riskit

• Lupajonot ja siirtoverkkoviiveet: hidastavat käyttöönottoa; ennakoitava sääntely ja resurssit viranomaisille nopeuttavat päätöksiä.
• Korkeammat korot ja inflaatio: nostavat pääomakustannuksia; pitkäkestoiset sopimukset ja riskinsuojaukset auttavat.
• Kaupankäynti ja tullit: toimitusketjujen keskittyminen ja kaupparajoitteet voivat viivästyttää hankkeita.
• Osaajapula: asentajien, suunnittelijoiden ja verkko-osaajien saatavuus rajoittaa kasvua useissa maissa.

Näkymät

Seuraavan vuosikymmenen aikana uusiutuvien markkinat laajenevat sekä suurissa verkkoon liitetyissä hankkeissa että hajautetuissa, kuluttajalähtöisissä ratkaisuissa. Kilpailukykyiset kustannukset, yritysten ja kaupunkien ilmastotavoitteet, lämmityksen ja liikenteen sähköistyminen sekä paranevat rahoitus- ja markkinamallit tukevat kasvua. Jotta ilmastotavoitteet saavutetaan, tarvitaan yhtä aikaa nopeaa kapasiteetin rakentamista, verkkojen vahvistamista, joustoja sekä kestävyyden varmistamista koko arvoketjussa.

Uusiutuvien energialähteiden perustelut

Ilmastonmuutos, ympäristön pilaantuminen ja energian epävarmuus ovat merkittäviä ongelmia, ja niiden ratkaiseminen edellyttää suuria muutoksia energian tarjontaan ja käyttöön. Uusiutuvan energian teknologiat ovat olennainen osa energiahuoltovalikoimaa, sillä ne edistävät maailman energiavarmuutta, vähentävät riippuvuutta fossiilisista polttoaineista ja auttavat vähentämään kasvihuonekaasuja. Ilmastoa häiritseviä fossiilisia polttoaineita ollaan korvaamassa puhtailla, ilmastoa vakauttavilla ja uusiutumattomilla energialähteillä: Maailmanlaajuisissa mielipidetutkimuksissa on saatu vahvaa kannatusta uusiutuvien energialähteiden, kuten aurinko- ja tuulivoiman, edistämiselle, uusiutuvien energialähteiden käytön lisäämiselle yleishyödyllisissä laitoksissa ja verokannustimien tarjoamiselle tällaisten teknologioiden kehittämisen ja käytön edistämiseksi.

EU:n jäsenmailla on kunnianhimoiset tavoitteet uusiutuvan energian alalla. Vuonna 2010 Eurobarometri kysyi 27 EU:n jäsenvaltiolta tavoitteesta "lisätä uusiutuvan energian osuutta EU:ssa 20 prosentilla vuoteen 2020 mennessä". Kaikissa 27 maassa suurin osa ihmisistä joko hyväksyi tavoitteen tai vaati, että sitä pitäisi ylittää.

Vuodesta 2011 lähtien uudet todisteet ovat osoittaneet, että perinteisiin energialähteisiin liittyy suuria riskejä ja että energiateknologioiden yhdistelmää on muutettava merkittävästi. Useat kaivostragediat maailmanlaajuisesti ovat korostaneet hiilen toimitusketjun inhimillisiä uhreja. Uudet EPA:n aloitteet, jotka kohdistuvat ilmamyrkkyihin, kivihiilituhkaan ja jätevesipäästöihin, korostavat hiilen ympäristövaikutuksia ja kustannuksia, joita aiheutuu niiden torjumisesta valvontatekniikoilla. Fukushiman ydinvoimalan tapahtumat ovat herättäneet uudelleen epäilyksiä siitä, voidaanko monia ydinvoimaloita käyttää turvallisesti pitkällä aikavälillä. Seuraavan sukupolven ydinvoimaloiden kustannusarviot nousevat edelleen, eivätkä lainanantajat ole halukkaita rahoittamaan näitä voimaloita ilman veronmaksajien takuita.

Energialähteiden maailmanlaajuinen julkinen tuki Ipsosin (2011) kyselytutkimuksen perusteella.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitkä ovat esimerkkejä uusiutuvan energian teknologioista?

K: Kuinka paljon uusiutuvien energialähteiden osuus maailman energiankulutuksesta oli vuosina 2012 ja 2013?

K: Kuinka paljon uusiutuvaan teknologiaan investoitiin maailmanlaajuisesti vuonna 2013?

Kysymys: Onko maita, joiden energiahuollosta suuri osa on peräisin uusiutuvista energialähteistä?

Kysymys: Liittyykö uusiutuvien energialähteiden käyttöönotto johonkin hyötyyn?

K: Onko uusiutuvien energialähteiden edistämiselle julkista tukea?

Hae kirjaimella