Παρά το μεγάλο γεωγραφικό πλάτος, το σκανδιναβικό έθνος προβλέπεται να εγκαταστήσει σχεδόν 70 GW ηλιακής δυναμικότητας έως το 2050, ξεπερνώντας τον ανταγωνισμό νέων πυρηνικών και σχηματίζοντας μια συνεργιστική ραχοκοκαλιά με την αιολική ενέργεια.
ΧΕΛΣΙΝΚΙ- Όταν οι επαγγελματίες της ενέργειας σκέφτονται τη Φινλανδία, συνήθως φαντάζονται χιονισμένους χειμώνες, τεράστια δάση και μεγάλη εξάρτηση από την πυρηνική ενέργεια και τη βιοενέργεια. Τα ηλιακά φωτοβολταϊκά (PV) σπάνια έρχονται στο μυαλό ως ακρογωνιαίος λίθος της ενεργειακής στρατηγικής ενός σκανδιναβικού έθνους. Ωστόσο, ένας αυξανόμενος όγκος ερευνών ενεργειακών συστημάτων από το Πανεπιστήμιο LUT αμφισβητεί αυτήν την υπόθεση-και τα ευρήματα είναι εντυπωσιακά.
Η ηλιακή φωτοβολταϊκή δεν είναι περιθωριακός παίκτης, αλλά προβλέπεται να γίνει η κυρίαρχη τεχνολογία με την εγκατεστημένη ισχύ στο μελλοντικό ενεργειακό σύστημα της Φινλανδίας. Σε πολλά σενάρια, η χωρητικότητα ηλιακών φωτοβολταϊκών της χώρας πρόκειται να επεκταθεί από σχεδόν 2 γιγαβάτ (GW) σήμερα σε68 GW έως το 2050-αντιπροσωπεύει το 62% της συνολικής εγκατεστημένης ηλεκτρικής ισχύος της χώρας και το 30% της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας.
Το πλεονέκτημα «Ανυχτερινή Νύχτα».
Ένας από τους πιο επίμονους μύθους στον ενεργειακό τομέα είναι ότι οι περιοχές μεγάλου-γεωγραφικού πλάτους δεν μπορούν να βασίζονται σε ηλιακά φωτοβολταϊκά. Η έρευνα ανατρέπει αυτή την υπόθεση αναδεικνύοντας το φαινόμενο της «Ανυχτερινής Νύχτας». Σε περιοχές όπως η Φινλανδική Λαπωνία, που βρίσκεται σε μεγάλο βαθμό εντός του Αρκτικού Κύκλου, η ηλιακή ακτινοβολία κατά τους καλοκαιρινούς μήνες μπορεί να είναι διαθέσιμη όλο το εικοσιτετράωρο.
Αυτός ο ήλιος του μεσονυχτίου δημιουργεί μια ισχυρή εποχιακή συμπληρωματικότητα με τους άφθονους αιολικούς πόρους της Φινλανδίας. Ενώ η χερσαία αιολική ενέργεια κυριαρχεί τους χειμερινούς μήνες-όταν οι ταχύτητες του ανέμου είναι οι υψηλότερες-τα ηλιακά φωτοβολταϊκά υπερτάσεις την άνοιξη και το καλοκαίρι, καλύπτοντας το κενό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ακριβώς όταν πέφτουν οι ταχύτητες του ανέμου. Μελέτες για τη χωρική βελτιστοποίηση της ηλιακής και αιολικής ικανότητας έχουν επισημάνει αυτή τη συμπληρωματική φύση, με εποχιακά και καθημερινά μοτίβα που υποστηρίζουν τη συνεργιστική τους δυνατότητα να σταθεροποιήσουν το δίκτυο.
«Το μάθημα εδώ είναι ξεκάθαρο: η αξία του ηλιακού φωτοβολταϊκού δεν έγκειται μόνο στην ετήσια απόδοση του, αλλά στον εποχιακό του χρόνο», σημειώνουν οι ερευνητές. Κυριαρχώντας το καλοκαίρι, τα φωτοβολταϊκά επιτρέπουν στο σύστημα να συλλέγει αιολική ενέργεια από το φθινόπωρο έως την άνοιξη και να χρησιμοποιεί τη βιοενέργεια ως πάροχο ευελιξίας-δημιουργώντας μια ισχυρή,-παροχή ανανεώσιμων πηγών βάσης για όλο το χρόνο. Πρακτικά, οι ηλιακοί σταθμοί που βρίσκονται κατά μήκος της φινλανδικής ακτής παράγουν ήδη 10-15% περισσότερη ενέργεια από εκείνες που κατασκευάζονται στην ενδοχώρα, χάρη στις λιγότερες συννεφιασμένες ημέρες.
Η ηλιακή ενέργεια ανταγωνίζεται τη νέα πυρηνική ενέργεια
Η έρευνα δίνει ένα ιδιαίτερα έντονο μήνυμα για τις πυρηνικές φιλοδοξίες της Φινλανδίας. Ενώ η Φινλανδία δεσμεύτηκε να τριπλασιάσει την παγκόσμια πυρηνική ικανότητα έως το 2050 στη διάσκεψη κορυφής για το κλίμα COP28, η οικονομική πραγματικότητα λέει μια διαφορετική ιστορία. Σε αντίθεση με την ηλιακή φωτοβολταϊκή και την αιολική ενέργεια σε μια δωρεάν-βελτιστοποίηση κόστους αγοράς,η νέα πυρηνική ενέργεια δεν μπορεί να ανταγωνιστεί-συμπεριλαμβανομένων μικρών αρθρωτών αντιδραστήρων (SMR).
Σύμφωνα με τη μελέτη, ένα σενάριο «πυρηνικού τριπλασιασμού» έχει ως αποτέλεσμα το ετήσιο κόστος του συστήματος71% έως 84% υψηλότεραπαρά ένα σύστημα-που βασίζεται στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ακόμη και όταν εφαρμόζονται εξαιρετικά αισιόδοξες υποθέσεις χρηματοδότησης με ευνοϊκό κόστος κεφαλαίου για την πυρηνική ενέργεια, το σύστημα που βασίζεται σε βαριά ηλιακή φωτοβολταϊκή- και αιολική-παραμένει37% φθηνότερα.
Χάρη στην απότομη πτώση των κεφαλαιουχικών δαπανών ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας, το ισοπεδωμένο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (LCOE) στα σχεδόν 100% σενάρια ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της Φινλανδίας πέφτει κατακόρυφα σε33 € ανά μεγαβάτ-ώρα έως το 2050. Για τους υπεύθυνους χάραξης πολιτικής και τους επενδυτές ενέργειας, το κόστος ευκαιρίας είναι κραυγαλέα: η ιεράρχηση των ακριβών SMR εκτρέπει τα κρίσιμα κεφάλαια μακριά από τα ταχέως αναπτυσσόμενα ηλιακά φωτοβολταϊκά έργα που προσφέρουν μια ταχύτερη και σημαντικά φθηνότερη οδό απαλλαγής από άνθρακα.
Deep Sector Coupling: The Industrial Game-Changer
Η οικονομία της Φινλανδίας κυριαρχείται από βαριές βιομηχανίες-εντατικής ενέργειας, όπως βιομηχανίες χαρτοπολτού και χαρτιού, τσιμέντου, χάλυβα και χημικών- που είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να ηλεκτροδοτηθούν. Μόνο στη Νοτιοανατολική Φινλανδία, η βιομηχανία αντιπροσωπεύει το 80% της τελικής ενεργειακής ζήτησης.
Η απάντηση βρίσκεται στοσύζευξη βαθέων τομέωνκαιΙσχύς-σε-Χτεχνολογίες. Κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, όταν η παραγωγή ηλιακών φωτοβολταϊκών κορυφώνεται και οι τιμές ηλεκτρικής ενέργειας πλησιάζουν στο μηδέν, η άφθονη ισχύς μπορεί να διοχετευτεί σε ηλεκτρολύτες για την παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων πράσινου υδρογόνου. Αυτό το υδρογόνο μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας στην παραγωγή πράσινου χάλυβα ή να αποθηκευτεί σε υπόγεια σπήλαια για να λειτουργούν μονάδες ηλεκτρονικών καυσίμων και e-χημικής σύνθεσης συνεχώς καθ' όλη τη διάρκεια του έτους.
Η Φινλανδία έχει επίσης ένα μοναδικό πλεονέκτημα: τα μεγάλα της εργοστάσια χαρτοπολτού και χαρτιού εκπέμπουν εκατομμύρια τόνους βιογενούς CO₂. Η δέσμευση σημείου-πηγής αυτού του CO2 παρέχει μεγάλο οικονομικό πλεονέκτημα έναντι της εξαγωγής CO2 απευθείας από τον αέρα. Η έρευνα αποκαλύπτει ότι όταν χρησιμοποιείται η δέσμευση σημείου-πηγής, οι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με βιομάζα-και τα εργοστάσια παραγωγής χαρτοπολτού και χαρτιού γίνονται οι κύριοι προμηθευτές CO₂, συμβάλλοντας93,8% του συνολικού CO₂απαιτείται για τη σύνθεση e-καυσίμου και e-χημικής.
Συνδυάζοντας φθηνή ηλιακή φωτοβολταϊκή και αιολική ηλεκτρική ενέργεια με δεσμευμένο βιογενές CO₂, η Φινλανδία βρίσκεται σε θέση να γίνει ένας σημαντικός ευρωπαϊκός κόμβος για βιώσιμα υγρά ε-μεθανόλης, ε-αμμωνίας και Fischer-Tropsch. Η ηλιακή φωτοβολταϊκή και η αιολική ενέργεια ουσιαστικά λειτουργούν ως ο κύριος κινητήρας που μετατρέπει τα βιομηχανικά απόβλητα CO₂ σε υψηλής αξίας, εξαγώγιμα πράσινα καύσιμα.
Θέρμανση σε παγωμένο κλίμα
Σε μια χώρα όπου η θέρμανση είναι θέμα επιβίωσης, η έρευνα αποκαλύπτει μια άλλη απροσδόκητη συνέργεια. Καθώς τα ηλιακά φωτοβολταϊκά ωθούν τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας προς το μηδέν κατά τις ηλιόλουστες περιόδους, οι ηλεκτρικοί λέβητες μπορούν να μετατρέψουν την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμότητα, η οποία αποθηκεύεται σε δεξαμενές αποθήκευσης θερμικής ενέργειας τηλεθέρμανσης. Είναι ενδιαφέρον ότι τα μοντέλα επιλέγουν συχνά απλούς, χαμηλού κόστους ηλεκτρικούς θερμαντήρες αντίστασης έναντι αντλιών θερμότητας υψηλής απόδοσης για βιομηχανική και τηλεθέρμανση-επειδή τα ηλιακά φωτοβολταϊκά παρέχουν τόσο άφθονη και φθηνή ηλεκτρική ενέργεια το καλοκαίρι που το χαμηλό αρχικό κόστος των ηλεκτρικών λεβήτων αντισταθμίζει τα κέρδη απόδοσης των πιο ακριβών αντλιών θερμότητας.
Ένα παγκόσμιο μάθημα
Η έρευνα προσφέρει πολλά συμπεράσματα για την παγκόσμια ηλιακή βιομηχανία. Πρώτα,Το γεωγραφικό πλάτος δεν είναι όριο: εάν τα ηλιακά φωτοβολταϊκά μπορούν να γίνουν η ραχοκοκαλιά του ενεργειακού συστήματος ενός σκανδιναβικού έθνους, η βιωσιμότητά του σε εύκρατες και ισημερινές περιοχές είναι αναμφισβήτητη. Δεύτερον, το "Nightless Night" αποδεικνύει ότι η ακραία καλοκαιρινή παραγωγή μπορεί να αντισταθμίσει τα χειμερινά ελλείμματα όταν συνδυάζεται με την αιολική ενέργεια. Τρίτον, τα ηλιακά φωτοβολταϊκά είναι ταχαμηλού{0}}ενεργοποιητή σύζευξης τομέα-η πραγματική του αξία εκτείνεται πολύ πέρα από το ηλεκτρικό δίκτυο, χρησιμεύοντας ως καταλύτης για την οικονομία Power-σε-Χ. Με την υπερμεγέθυνση των φωτοβολταϊκών για τη λειτουργία ηλεκτρολυτών και ηλεκτρικών λεβήτων κατά τη διάρκεια της αιχμής του ήλιου, οι βιομηχανίες μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια ως μόρια και θερμική ενέργεια, γεφυρώνοντας το χάσμα μεταξύ της ζήτησης του καλοκαιριού και του χειμώνα.
Η συνολική μετάβαση για τη Φινλανδία συνεπάγεται επενδύσεις του460 δισεκατομμύρια ευρώ έως το 2050, με δυναμικότητα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας 100 GW, δυναμικότητα ισχύος 19 GW-έως{3}}Χ και ηλεκτροδότηση της παροχής θερμότητας για τη βιομηχανία-που οδηγεί σε ένα ενεργειακό-σύστημα βιομηχανίας με χαμηλότερο ετήσιο κόστος από ό,τι σήμερα.
Με περισσότερα από300 χρηστικά έργα ηλιακής ενέργειας-που έχουν ήδη προγραμματιστεί στη Φινλανδία, συνολικής ισχύος 26 GW, τίθενται τα θεμέλια για έναν μετασχηματισμό που θα μπορούσε να επαναπροσδιορίσει τι είναι δυνατό για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σε περιοχές μεγάλου-γεωγραφικού πλάτους. Ο ήλιος του μεσονυκτίου, αποδεικνύεται, μπορεί να είναι ο πιο υποτιμημένος ενεργειακός πόρος της Φινλανδίας.
