Ondanks de hoge speelruimte zal het Scandinavische land naar verwachting tegen 2050 bijna 70 GW aan zonne-energiecapaciteit installeren, waarmee het nieuwe kernenergie zal overtreffen en een synergetische ruggengraat zal vormen met windenergie.
HELSINKI- Als energieprofessionals aan Finland denken, denken ze doorgaans aan sneeuwrijke winters, uitgestrekte bossen en een grote afhankelijkheid van kernenergie en bio-energie. Fotovoltaïsche zonne-energie (PV) komt zelden in je op als hoeksteen van de energiestrategie van een Scandinavisch land. Maar een groeiend aantal onderzoeken naar energiesystemen van de LUT Universiteit betwist deze veronderstelling-en de bevindingen zijn opvallend.
Zon-PV zal naar verwachting verre van een marginale speler worden, maar zal naar verwachting de dominante technologie worden als het gaat om de geïnstalleerde capaciteit in het toekomstige Finse energiesysteem. In meerdere scenario's zal de zonne-PV-capaciteit van het land groeien van bijna 2 gigawatt (GW) vandaag naar68 GW in 2050-Dit vertegenwoordigt 62% van de totale geïnstalleerde elektriciteitscapaciteit van het land en 30% van de opgewekte elektriciteit.
Het 'Nachtloze Nacht'-voordeel
Een van de meest hardnekkige mythen in de energiesector is dat regio's op hoge- breedtegraden niet kunnen vertrouwen op zonne-energie. Het onderzoek zet deze veronderstelling op zijn kop door het fenomeen van de ‘Nachtloze Nacht’ te benadrukken. In regio's als Fins Lapland, die grotendeels binnen de poolcirkel liggen, kan zonnestraling tijdens de zomermaanden 24 uur per dag beschikbaar zijn.
Deze middernachtzon zorgt voor een krachtige seizoenscomplementariteit met de overvloedige windenergiebronnen van Finland. Terwijl windenergie op land de wintermaanden domineert-wanneer de windsnelheden het hoogst zijn-piek van zonne-energie in de lente en de zomer, wordt het tekort aan elektriciteitsopwekking precies opgevuld wanneer de windsnelheid afneemt. Studies naar de ruimtelijke optimalisatie van zonne- en windcapaciteit hebben dit complementaire karakter benadrukt, waarbij seizoens- en dagelijkse patronen hun synergetische potentieel ondersteunen om het elektriciteitsnet te stabiliseren.
"De les hier is duidelijk: de waarde van zonne-energie zit niet alleen in de jaarlijkse opbrengst, maar ook in de seizoenstiming", merken de onderzoekers op. Door de zomer te domineren, zorgt PV ervoor dat het systeem van de herfst tot de lente windenergie kan oogsten en bio-energie kan gebruiken als leverancier van flexibiliteit-waardoor een robuust,-jaarrond hernieuwbare basisvoorziening wordt gecreëerd. In de praktijk wekken zonne-energiecentrales langs de Finse kust al 10 tot 15% meer energie op dan de in het binnenland gebouwde zonne-energiecentrales, dankzij minder bewolkte dagen.
Zonne-energie overtreft nieuwe kernenergie
Het onderzoek levert een bijzonder scherpe boodschap op voor de nucleaire ambities van Finland. Terwijl Finland op de COP28-klimaattop beloofde om de mondiale nucleaire capaciteit tegen 2050 te verdrievoudigen, vertelt de economische realiteit een ander verhaal. Wanneer we het opnemen tegen zonne-energie en windenergie in een vrije-marktkostenoptimalisatie,nieuwe kernenergie kan niet concurreren-inclusief kleine modulaire reactoren (SMR's).
Volgens de studie resulteert een scenario van "nucleaire verdrievoudiging" in systeemkosten op jaarbasis die dat wel zijn71% tot 84% hogerdan een op hernieuwbare energiebronnen-systeem. Zelfs wanneer uiterst optimistische financieringsaannames worden toegepast met gunstige kapitaalkosten voor kernenergie, blijft het sterk op zonne-energie- en windenergie- gebaseerde systeem bestaan37% goedkoper.
Dankzij de steile daling van de investeringsuitgaven voor zonne-energie kelderen de genivelleerde elektriciteitskosten (LCOE) in de bijna 100% hernieuwbare energiescenario's van Finland tot grofweg€ 33 per megawatt-uur in 2050. Voor beleidsmakers en energie-investeerders zijn de opportuniteitskosten opvallend: het geven van prioriteit aan dure SMR's leidt cruciaal kapitaal af van snel inzetbare zonne-energieprojecten die een snellere en aanzienlijk goedkopere route naar het koolstofvrij maken bieden.
Diepe sectorkoppeling: de industriële gamechanger
De Finse economie wordt gedomineerd door zware, energie-intensieve industrieën zoals de pulp- en papier-, cement-, staal- en chemische-sectoren die notoir moeilijk te elektrificeren zijn. Alleen al in Zuidoost-Finland is de industrie verantwoordelijk voor 80% van de uiteindelijke energievraag.
Het antwoord ligt indiepe sectorkoppelingEnMacht-naar-Xtechnologieën. Tijdens de zomermaanden, wanneer de pieken in de opwekking van zonne-energie en de elektriciteitsprijzen nul naderen, kan de overvloedige stroom naar elektrolyzers worden gekanaliseerd om enorme hoeveelheden groene waterstof te produceren. Deze waterstof kan rechtstreeks worden ingevoerd in de productie van groen staal of worden opgeslagen in ondergrondse grotten waar e-brandstof- en e-chemische synthesefabrieken het hele jaar door continu kunnen draaien.
Finland heeft ook een uniek voordeel: de grote pulp- en papierfabrieken stoten miljoenen tonnen biogene CO₂ uit. Afvang via een punt-bron van deze CO₂ biedt een groot economisch voordeel ten opzichte van het rechtstreeks uit de lucht halen van CO₂. Uit het onderzoek blijkt dat wanneer gebruik wordt gemaakt van punt-bronafvang, biomassa-gestookte elektriciteitscentrales en pulp- en papierfabrieken de belangrijkste CO₂-leveranciers worden, wat bijdraagt93,8% van de totale CO₂vereist voor e-brandstof en e-chemische synthese.
Door goedkope zonne-energie en windenergie te combineren met afgevangen biogene CO₂, is Finland gepositioneerd om een belangrijk Europees knooppunt te worden voor duurzame e-methanol, e-ammoniak en Fischer-Tropsch-vloeistoffen. Zonne-energie en windenergie fungeren feitelijk als de belangrijkste motor die CO₂ uit industrieel afval omzet in hoogwaardige, exporteerbare groene brandstoffen.
Verwarming in een ijskoud klimaat
In een land waar verwarming een kwestie van overleven is, onthult het onderzoek nog een onverwachte synergie. Terwijl zonne-energie de elektriciteitsprijzen tijdens zonnige periodes naar nul duwt, kunnen elektrische boilers elektriciteit omzetten in warmte, die wordt opgeslagen in thermische energieopslagtanks voor stadsverwarming. Interessant is dat de modellen vaak kiezen voor eenvoudige, goedkope- resistieve elektrische verwarmingen in plaats van zeer efficiënte warmtepompen voor industriële verwarming en stadsverwarming- omdat zonne-energie in de zomer zo overvloedige en goedkope elektriciteit levert dat de lage initiële kosten van elektrische boilers groter zijn dan de efficiëntiewinst van duurdere warmtepompen.
Een mondiale les
Het onderzoek biedt verschillende inzichten voor de mondiale zonne-energiesector. Eerst,breedtegraad is geen limiet: als zonne-energie de ruggengraat van het energiesysteem van een Scandinavisch land kan worden, staat de levensvatbaarheid ervan in gematigde en equatoriale streken buiten kijf. Ten tweede bewijst de ‘Nachtloze Nacht’ dat extreme zomeropwekking de tekorten in de winter kan compenseren in combinatie met windenergie. Ten derde is zonne-PV degoedkope- facilitator van sectorkoppeling-de werkelijke waarde ervan reikt veel verder dan het elektriciteitsnet en dient als katalysator voor de Power-to-X-economie. Door PV-systemen te groot te maken om elektrolyzers en elektrische boilers te laten draaien tijdens de piekzon, kunnen industrieën energie opslaan in de vorm van moleculen en thermische energie, waardoor de kloof tussen de vraag naar zon in de zomer en de vraag in de winter wordt overbrugd.
De totale transitie voor Finland brengt investeringen met zich mee van460 miljard euro tot 2050, met een capaciteit van 100 GW aan hernieuwbare energie, 19 GW aan stroom-tot-X capaciteiten en elektrificatie van de warmtevoorziening voor de industrie-wat leidt tot een energie-industriesysteem met lagere kosten op jaarbasis dan vandaag.
Met meer danEr zijn al 300 zonne-energieprojecten op nuts-schaal gepland in Finland, met een totale capaciteit van 26 GW, worden de fundamenten gelegd voor een transformatie die een nieuwe definitie zou kunnen geven van wat mogelijk is voor hernieuwbare energie in regio's op hoge- breedtegraden. Het blijkt dat de middernachtzon misschien wel de meest ondergewaardeerde energiebron van Finland is.
