Suomen päästöttömän kaukolämpöjärjestelmän mallinnus vuonna 2040

Thumbnail Image

Files

bachelor_Aho_Roosa_2025.pdf (2.96 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Engineering | Bachelor's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2025-12-08

Department

Major/Subject

Energy and mechanical engineering

Mcode

Degree programme

Bachelor's Programme in Engineering
Insinööritieteiden kandidaattiohjelma
Kandidatprogrammet i ingenjörsvetenskap

Language

fi

Pages

41

Series

Abstract

In this bachelor's thesis, Finland's zero-emission district heating system is modelled in the year 2040. This thesis expands an existing linear optimization model to incorporate heat production technologies, in addition to electricity and hydrogen production technologies. Two cost- or availability-based scenarios are defined for small modular reactors, bio-combined heat and power plants, and waste-heat technologies to examine uncertainties related to the future district heating system. This thesis focuses particularly on how investment costs in small modular reactors, biomass prices, and the availability of waste heat affect the optimal production system. Based on the results, small modular reactors are a major district heating production technology in all scenarios studied for 2040. Waste heat and electric boilers complement production, especially in scenarios where the investment costs of small modular reactors are high. The role of bio-combined heat and power plants appears uncertain and depends on the price of biomass. The results indicate that achieving emission-free district heating will require significant investments in new technologies, as well as improvements in the system's flexibility.

Tämän kandidaatintyön tavoitteena on mallintaa Suomen päästötön kaukolämpöjärjestelmä vuonna 2040. Työssä laajennetaan olemassa olevaa lineaarista optimointimallia kattamaan sähkön- ja vedyntuotannon lisäksi myös lämmöntuotanto. Pienydinvoimalle, bioyhteistuotantolaitoksille sekä hukkalämpöteknologioille määritellään kaksi kustannus- tai saatavuusskenaariota, joiden avulla tarkastellaan tulevaisuuden kaukolämpöjärjestelmään liittyviä epävarmuustekijöitä. Työssä keskitytään erityisesti pienydinvoiman investointikustannusten, biopolttoaineen hinnan sekä hukkalämpöjen saatavuuden vaikutuksiin optimaaliseen tuotantojärjestelmään. Tulosten perusteella kaikissa tarkastelluissa skenaarioissa pienydinvoima on keskeinen kaukolämmöntuotantoteknologia vuonna 2040. Hukkalämmöt ja sähkökattilat täydentävät tuotantoa etenkin skenaarioissa, joissa pienydinvoiman investointikustannukset ovat korkeat. Bioyhteistuotantolaitosten rooli vaikuttaa tulosten perusteella epävarmalta ja riippuu voimakkaasti biopolttoaineen hinnasta. Tulokset osoittavat päästöttömän kaukolämmöntuotannon vaativat merkittäviä investointeja uusiin teknologioihin sekä energiajärjestelmän joustavuuden kehittämistä.

Description

Supervisor

Holmberg, Henrik

Thesis advisor

Tarvainen, Sami

Keywords

energiajärjestelmämallinnus, lineaarinen optimointi, skenaarioanalyysi, uusiutuva energia, kaukolämpö

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202512169280

Collections

[kand] Insinööritieteiden korkeakoulu / ENG