Sähkön kulutusprofiilin mukaisten hiilidioksidipäästöjen määrittäminen

Abstract

Sähköntuotanto on länsimaissa yksi merkittävimmistä kasvihuonekaasupäästöjen aiheuttajista. Diplomityössä on arvioitu, miten sähkön tuntikohtainen kulutusprofiili aiheuttaa CO2-päästöjä Suomessa.

Työssä on kuvattu sähkön hankintaa, sen erityispiirteitä Suomessa sekä sähkönkulutuksen CO2-päästöjen arviointimenetelmiä. Sähkönkulutuksen generoimia hiilidioksidipäästöjä arvioidaan tavallisesti joko sähköntuotannon keskimääräiseen CO2-päästökertoimeen tai sähkön marginaalituotannon CO2-päästökertoimeen perustuen. Elinkaariarvioinnissa vastaavat menetelmät ovat haitanjakoelinkaariarviointi ja seurausvaikutuksellinen elinkaariarviointi.

Sähkönkulutuksen CO2-päästöjen arvioinnin metodiikassa ja soveltamisessa on nykyisellään ilmeisiä puutteita ja ratkaisemattomia ongelmia. Näitä ovat muun muassa sähkönkulutuksen muutosten vaikutusten allokaatio, sähkön ja lämmön yhteistuotannon päästöjen allokaatio, sähkönkulutustarkastelun aikajakson valinta sekä sähkön tuonnin ja viennin vaikutusten arviointi. Näiden seikkojen huomioon ottamiseen on olemassa joukko erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja, joiden valinta riippuu tarkastelun tavoitteista. Yhtenäistettyjen menetelmien puuttuminen vähentää eri tutkimusten vertailtavuutta. Sähkön hankintaan liittyvien ajallisten ja maantieteellisten ulottuvuuksien laajuudet tekevät yleisesti kulutuksellisten CO2-päästöjen määrittämisestä vaikeaa ja tulkinnanvaraista.

Työssä on mallinnettu maalämpöpumppujen lämmityssähkönkulutuksen CO2-päästöjä perustuen sähkön tuntikohtaiseen hankintaan Suomessa vuonna 2012. Tuloksien perusteella lämmityssähkönkulutuksen tuntiprofiilin huomioon ottaminen lisää laskennallisia CO2-päästöjä. Tarkastellussa perustapauksessa lisäys oli 9 % ja hybridilämmityksen tapauksessa 14 %. Lisäys oli saman suuruinen niin keskimääräiseen kuin marginaaliseen päästökertoimeen perustuvissa tarkasteluissa.

Power generation is a major cause of greenhouse gas emissions in the Western world. In the master’s thesis the effects of hourly load profile for electricity to the CO2 emissions in Finland are estimated.

In the thesis power supply, its special features in Finland and assessment methods for CO2 emissions from power consumption are described. Carbon-dioxide emissions generated by power consumption are commonly estimated based on either average CO2 emissions factor for power generation or marginal production of electricity. In life cycle assessment corresponding methods are called attributional life-cycle assessment and consequential life-cycle assessment.

Methodology and application of methods in estimating CO2 emissions from electricity consumption has currently obvious deficiencies and unsolved problems. These include allocation of changes in power demand, allocation of emissions from combined heat and power, selection of applicable observation period and assessment of impacts from electricity exports and imports. Scope of the study dictates how these questions are taken into consideration. However, the absence of harmonized methods reduces comparability of different studies. Wide array of chronological and geographical dimensions in electricity supply make assessment of consumptional CO2 emissions demanding and open to interpretation.

In the thesis CO2 emissions from power demand of ground-source heat pumps are modelled based on hourly power supply in Finland in the year 2012. The results indicate that taking the hourly load profile into consideration increases computational CO2 emissions. In the basic scenario the increase was 9 % and in the case of a hybrid system the increase was 14 %. The increase of emissions was of equal magnitude both in average emission factor and in marginal emission factor based methods.