Potential to increase profitable wind and solar electricity production in Finland

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis

Authors

Date

2018-10-08

Department

Major/Subject

Electrical power and energy engineering

Mcode

ELEC3024

Degree programme

AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)

Language

en

Pages

105+7

Series

Abstract

The purpose of this thesis was to analyze potential for profitable wind and solar PV electricity production in Finland and build scenarios for such production by 2050. In order to discover the economic viability of the potential wind and solar power, profitability assessments and sensitivity analysis were implemented. These estimations required a multidisciplinary literature research to determine relevant calculation parameters. In addition, electricity markets and technology trends were evaluated. According to research and the results of the profitability analysis, solar PV systems producing electricity solely for local consumption, replacing electricity received from the grid, are economically viable with subsidies. Solar PV investments targeted partly or totally to grid production are not profitable with current subsidy policies. Additionally, onshore wind power investments are marginally profitable, whereas offshore wind power investments require subsidies to become economically accepted. The three future scenarios presented in this thesis are all potential from a technological point of view, yet challenges must be tackled before the scenario’s renewable energy (RE) targets could be reached. Scenario 2 for both wind and solar seem to be reasonable and achievable also from economic point of view: The total amount of electricity would represent close to 40 % of total electricity consumption in Finland in 2050. Although the profitability of solar PV and wind power investments is currently still uncertain, technological innovations, cost decline and electricity price increase are rapidly improving the eligibility of those investments. Additionally, legislation is a crucial factor as it can either promote or restrict RE investments. Existing laws and acts that provide framework for RE investments are reviewed and evaluated as well. Neither the availability of wind and solar PV power nor the technological solutions set limits to a broad-gauge RE production. Economic aspects clearly govern the future of wind and solar PV production in Finland. The Finnish electricity production mix must be scrutinized to build the most eligible structure of electricity production in Finland.

Tämän diplomityön tavoitteena oli analysoida kannattavan tuuli- ja aurinkosähkön tuotannon potentiaalia Suomessa ja muodostaa tutkimusten perusteella tuuli- ja aurinkovoimaskenaarioita vuoteen 2050. Tuuli- ja aurinkovoimainvestointien taloudellisen kannattavuuden estimointi toteutettiin kannattavuuslaskentaa ja herkkyysanalyysiä hyödyntämällä. Arviointi vaati monialaista kirjallisuustutkimusta ja sähkömarkkinoiden sekä teknologiatrendien selvitystä. Uusimpien tutkimusten ja kannattavuuslaskelmien tulosten mukaan aurinko-sähkön tuotanto on kannattavaa silloin, kun tuotettu sähkö käytetään paikallisesti omiin tarpeisiin ja aurinko-voimainvestoinnille on saatu valtionapua. Lisäksi maalle rakennettu tuulivoima on marginaalisesti kannattavaa ilman valtionapua. Merelle rakennettu tuulivoima ja aurinkosähkön tuotanto verkkoon vaativat tukia ollakseen kannattavia. Kannattavan tuotannon edellytykset, kuten teknologia, kuitenkin parantuvat nopeasti. Diplomityössä esitellyt skenaariot ovat mahdollisia teknologisesta näkökulmasta, mutta jokaiseen hahmotelmaan liittyy erilliset haasteensa. Skenaario 2 vaikuttaa olevan myös kaupallisesti järkevä ja saavutettavissa molemmille sähköntuotantovaihtoehdoille: Tällöin noin 40 % Suomen vuotuisesta sähköntarpeesta katettaisiin tuuli- ja aurinkosähköllä vuoteen 2050 mennessä. Tehtyjen tutkimusten perusteella kaupalliset seikat osoittautuivat selkeästi uusiutuvien energianlähteiden (RE) hyödyntämistä rajoittaviksi tekijöiksi. Sekä teknologian kehitys että sähkö-markkinatrendit tukevat RE:n kasvavaa käyttöä, mutta ilman toimivaa valtion tukipolitiikkaa siirtymäkaudella ja uusiutuvia energianlähteitä johdonmukaisesti edistävää lainsäädäntöä, RE-investointien kokoluokka tai kehitys ei todennäköisesti etene toivottuun suuntaan. Sopivimman sähköntuotantojärjestelmän rakentaminen Suomeen edellyttää koko järjestelmän tarkkaa selvitystä ja uusiutuvien energialähteiden tavoitteiden huomiointia valtion tasolla.

Description

Supervisor

Lehtonen, Matti

Thesis advisor

Lehtonen, Matti

Keywords

wind power, solar power, profitability, photovoltaic, electricity market, renewable energy

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201810175482

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC