Pohjois-Savon energiaklusterin jäsenyritykset kokoontuivat 24.3.2025 Savonia-ammattikorkeakoulun Varkauden kampukselle keskustelemaan tulevaisuuden energiantuotannon, -kulutuksen ja-varastoinnin kehityssuunnista. Kehitystyöpajan työskentelyä alusti Savon ammattiopiston kouluttajan Risto Korhonen esityksellään megatrendeistä. Työpajatyöskentelyssä TKI-asiantuntija Petteri Heino ohjasi keskustelua energian varastoinnin osalta, Savon ammattiopiston kone- ja tuotantotekniikan opettaja Esa Varis energiantuotannon ja TKI-asiantuntija Laura Leppänen energian kulutuksen osalta.

Megatrendit

Työpajassa tulevaisuuden kehityssuuntia peilattiin megatrendien kautta. Tarkastelussa olivat Euroopan unionin European Strategy and Policy Analysis System (ESPAS) megatrendit: ilmastonmuutos, demografia, kaupungistuminen, taloudellinen kasvu, energian kulutus, konnektiivisuus ja geopolitiikka (ESPAS 2019). Rinnakkain tarkasteltiin Siemensin megatrendejä väestönkasvu, kaupungistuminen, glokaalisaatio, ympäristönmuutos ja materiaalitehokkuus sekä digitalisaatio (Siemens 2025) sekä Sitran megatrendejä luonto, ihmiset, valta, talous ja teknologia (Sitra 2023).

Näistä megatrendeistä keskityttiin ilmastonmuutoksen, energian kulutuksen ja konnektiivisuuden, ympäristönmuutoksen ja resurssitehokkuuden, digitalisaation sekä luonnon ja teknologian tuomien haasteiden tunnistamiseen energiatoimialalla.

Tulevaisuuden kehityssuunnat ja haasteet

Ryhmätyöskentelyn kautta tunnistettiin tulevaisuuden kehityssuunniksi tai haasteiksi muun muassa seuraavat: regulaatio, tarve CO2-päästöjen vähentämiseen, hiilidioksidimarkkinoiden muodostuminen, energiankulutuksen vähentäminen, energiantuotannon hybridiratkaisut, tekoälyn tuomat mahdollisuudet ja haasteet, pitkäaikainen energianvarastointi hyötysuhteen kustannuksella, energiaomavaraisuus ja luontoarvojen vaikutus maankäyttöön.

Mahdollista osaamisvajetta tunnistettiin päästövaikutuksen arvioinnissa ja -laskennassa energiansäästöratkaisun yhteydessä, digitaalisuuden ja tekoälyn käytön hallitsemisessa, sähkö- ja kaukolämpöverkon hallinnassa sekä toimitusketjun hallinnassa ja kustannustehokkuudessa. Kehitystyöpajaan osallistuneet yritysjäsenet totesivat, että energiantuotannon monipuolistuessa kiinteistöjärjestelmien ja monipaikkaisen energiantuotannon hallinnan monimutkaistuessa vaatimukset osaamiselle ovat lisääntyneet merkittävästi. Datan hallintaan ja analysointiin tarvitaan uudenlaista osaamista samoin sähkömarkkinan toiminnan ymmärrykseen.

Teknologian kehityksen näkökulmaa pohdittiin myös tulevaisuuden energiantuotannon, -kulutuksen ja -varastoinnin osalta. Keskustelussa kävi ilmi, että nykyisilläkin tekniikoilla päästään jo pitkälle, kun käyttäjät ohjeistetaan ja koulutetaan riittävän hyvin niitä hyödyntämään. Usein nykyisten järjestelmien optimoinnilla ja säädöillä saadaan aikaan haluttuja muutoksia. Toisaalta nähtiin, että teknologisen kehityksen harppaukset saattavat vaatia negatiivisia kannustimia kuten sakkoja tai kustannusten menetystä. Yritykset keskustelivat myös siitä, että osaaminen ja teknologiat ovat usein hajallaan ja sektoroitunutta, jolloin osaamisen ja teknologioiden yhteen liittäminen tulee ensiarvoisen tärkeäksi. Pitkäaikainen energianvarastointi vaatii vielä teknologista kehittymistä ja huonomman hyötysuhteen hyväksymistä.

Kehitystyöpajan tuloksena

Kehitystyöpajan tuloksia koottiin muutaman teeman alle, joiden tarkempaa tarkastelua jatketaan yritysten kanssa. Teemat ovat:

• Monipuolistuvat lämmöntuotantotavat ja näihin liittyvä tekniset kehityskohteet laitteiden ja tekniikoiden yhteensovittamiseksi Varkauden kampuksen energiatutkimuskeskuksessa sekä yhteistyökumppaneiden tutkimusympäristöissä

• Vaativat polttoaineet ja näihin liittyvä tekninen kehitys ja koetoiminta Savonian Varkauden kampuksen energiatutkimuskeskuksessa sekä yhteistyökumppaneiden tutkimusympäristöissä

• Energiatalouden hallintaan liittyvän osaamisen lisääminen sekä tarvittavien oppimisympäristöjen investoinnit

• Monipuolistuva osaaminen lämmöntuotantoon ja hybridituotannon hallinta

• Sähkönvarastointiin liittyvän osaamisen lisääminen sekä tarvittavien oppimisympäristöjen investoinnit

• Ulkoisiin uhka- ja riskitekijöihin varautuminen energiatoimia-alalla teknisillä ratkaisuilla

Yritykset saavat vielä laittaa nämä kehittämisteemat tärkeysjärjestykseen ja osoittaa halukkuutensa osallistua valittuihin kehityskokonaisuuksiin.

Yhteenveto

Haasteena tulevaisuuden lämmöntuotannossa on perinteisten polttoon perustuvien voimalaitosten korvautuminen sähköön perustuvalla lämmöntuotannolla sekä uusiutuvilla energiamuodoilla. Uusiutuvat energialähteet kuten tuuli, aurinko ja vesi ovat sääriippuvaisia. Jos ei tuule, sää on pilvinen, aurinko ei talvella paista (auringon säteilyteho on pieni), ei sada vettä tai on pitkä sateeton jakso, uusiutuvaa energiaa ei ole saatavilla riittävästi kattamaan energian kulutusta. Huonoin tilanne Suomessa on kylmänä ja tuulettomana pakkaspäivänä, jolloin säätövoimaa Ruotsin ja Norjan vesivoimalaitoksista ei ole tarjolla.

Perinteiseen polttoon perustuvassa yhteistuotantolaitoksessa lämpöä ja sähköä voidaan tuottaa tasaisesti ympärivuoden. Kaukolämpöön käytetty sähkön ja lämmön yhteistuotanto (CHP) on ollut yksi tehokkaimmista tavoista tuottaa energiaa (Fortum 2013). Yhteistuotannossa sama energiamäärä saadaan tuotettua pienemmällä polttoainemäärällä kuin erillistuotannossa (Yli-Mikkola, 2023, 13). Käytetyn primäärienergian tehokkuus on lähes 90 prosenttia (Fortum 2013).

Suomessa merkittävä osa teollisuus- ja kaukolämmöstä tuotetaan CHP-laitoksissa. Teollisuuslämmöstä 78 % ja kaukolämmöstä 52 % tuotettiin yhteistuotannolla vuonna 2022. Tämän lisäksi teollisuuteen lämpöä tuottavat CHP-laitokset tuottivat sähköä 12 % ja kaukolämpöä tuottavat laitokset 16 % Suomen sähköstä. Yhteistuotantolaitosten ensisijainen tehtävä on lämmöntarpeen täyttäminen, jonka vuoksi laitoksia ajetaan lämpökuorman mukaan. Sähkön tuotanto on sidottu lämpökuormaan. Kaukolämmön tuotannossa CHP-laitoksilla tuotetaan tyypillisesti pohjakuorma. Yhteistuotantolaitoksia ei ole perinteisesti käytetty sähköntuotannon säätöön, vaan säätö on toteutettu vesivoimalla tai sähkön tuonnilla ja viennillä. (Yli-Mikkola 2023, 14, 23.)

Perinteisten yhteistuotantolaitosten vähentyessä sekä niiden ajotavan muuttuessa sähköntuotannon säätömarkkinoita vastaamaan myös lämpöä on alettu tuottaa sähköllä esimerkiksi sähkökattiloiden tai sähköä käyttävien laitteiden kuten lämpöpumppujen avulla. Tuulivoimatuotantomäärä korreloi sähkönhinnan kanssa. Tuulivoimatuotannon ollessa suurta sähkö on edullista ja tuulivoimatuotannon ollessa pientä sähkö on kallista. Talviaikaan uusiutuvaa (tuuli- ja aurinko) sähköä on vähemmän tarjolla samaan aikaan kysynnän kasvaessa lämmitystarpeen kasvamisen vuoksi. Tämä nostaa sähkön hintaa ja aiheuttaa voimakkaita vaihteluja sähkön hintaan.

Kaukolämpöakut ja apujäähdyttimet ovat keinoja kasvattaa voimalaitoksen lämpötehoa lämpökuormaa suuremmaksi, jolloin saadaan tuotettua enemmän sähköä. Yhteistuotantolaitosten ja muiden lämpöä tuottavien laitosten yhteen sovittaminen kustannustehokkaasti sähkömarkkinan kanssa, on energiayhtiöiden tulevaisuuden haaste. Kehitystyöpajassa esiin nousseet kehittämisteemat pohjautuvat tähän dilemmaan ja tulevat etsimään ratkaisuja lämmön tuotannon turvaamiseen kustannustehokkaasti niin energianvarastoinnin kuin osaamisen lisäämisenkin näkökulmasta. 

Kirjoittajat:

Laura Leppänen, TKI-asiantuntija Savonia-ammattikorkeakoulu

Petteri Heino, TKI-asiantuntija Savonia-ammattikorkeakoulu

Risto Korhonen, kouluttaja, tutkintovastaava Savon ammattiopisto

Esa Varis, opettaja Savon ammattiopisto

Lähteet:

European Strategy and Policy Analysis System (ESPAS) 2019. Global Trends to 2030. Challenges and Choices for Europe. https://ec.europa.eu/assets/epsc/pages/espas/chapter1.html. Viitattu 25.3.2025.

Fortum 2013. IEA: Suomi CHP:n ja kaukolämmön edelläkävijä. https://www.fortum.fi/media/2013/10/iea-suomi-chpn-ja-kaukolammon-edellakavija. 11.10.2013. Viitattu 16.4.2025.

Siemens 2023. Five Megatrends. https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:8135942b-bc87-45b2-a9e2-30a80d2137ef/Siemens-Megatrends-2024-Report.pdf. Viitattu 25.3.2025.

Sitra 2023. Megatrendit 2023 päivitys: ymmärrystä yllätysten aikaan. https://www.sitra.fi/aiheet/megatrendit/#mista-on-kyse. Viitattu 25.3.2025

Yli-Mikkola, Juuso, 2023. CHP-laitoksen säätökyvyn ja tehokkuuden kehittäminen Energiatekniikan diplomityö. https://lutpub.lut.fi/bitstream/handle/10024/165739/Diplomity%C3%B6_Yli-Mikola.pdf?sequence=1. Viitattu 17.4.2025