Energiasektorin tulevaisuus: Mitä voimme odottaa 2040-lukuun mennessä

Vaikka energiajärjestelmät kehittyvät, tietyt peruskomponentit säilyvät. Esimerkiksi ydinvoima ja vesivoima, joiden kehityssyklit ovat pitkät ja infrastruktuuri vakiintunutta, tulevat edelleen näyttelemään keskeistä roolia energiajärjestelmämme osana. Myös tulevaisuuden käyttökohteet, kuten liikenne, teollisuus ja asuminen, ovat pitkälti samoja kuin nyt, mutta käyttökohteiden energiankulutusta ohjaavat yhä tiukentuvat hiilineutraalisuustavoitteet.

Näiden tuttujen elementtien päälle asettuu uusi digitaalinen kerros, joka muuttaa energiajärjestelmiä merkittävästi. Digitaalisten ratkaisujen avulla voimme optimoida energian tarjontaa ja kysyntää reaaliajassa, vähentää hukkaa ja lisätä järjestelmien joustavuutta ilmastonmuutoksen ja geopoliittisten uhkien edessä.

Energiasektorin muutos ei ole suoraviivaista. VTT on tunnistanut viisi suurinta haastetta, jotka tulisi ratkaista energiamurroksen onnistumiseksi. Mihinkään niistä ei ole yhtä ainoaa ratkaisua.

Yksi suurimmista ratkaistavista asioista on energiajärjestelmän haavoittuvuus globaalien muutosten edessä. Energiaketjun lenkit ovat riippuvaisia toisistaan, ja esimerkiksi sään ääri-ilmiöt tai kansainväliset kriisit voivat hetkessä horjuttaa koko ketjua. Pienet modulaariset ydinreaktorit ja hajautetut energiaverkot saattavat tarjota ratkaisuja, jotka lisäävät paikallista resilienssiä ja auttavat varautumaan kriiseihin.

Toinen merkittävä haaste on kestävyystavoitteiden väliset ristiriidat. Esimerkiksi fossiilisten polttoaineiden käytön vähentäminen bioenergian avulla voi hillitä ilmastonmuutosta, mutta voi toisaalta joissain tapauksissa heikentää luonnon monimuotoisuutta istutusalueilla. Joudumme tasapainottelemaan eri tavoitteiden välillä. Tämä on erityisen vaikeaa, koska ilmastotavoitteet ovat valtavan tärkeitä, mutta emme voi tinkiä myöskään ympäristön monimuotoisuuden suojelusta.

Mitä voimme sanoa 2040-luvun energiaratkaisuista tänä päivänä? Tuttujen teknologioiden rinnalle nousee epäilemättä uusia innovaatioita, joissa on potentiaalia. Esimerkiksi 
seuraavat ratkaisut voivat mullistaa koko sektorin:

• Negatiiviset päästöt ja hiilen varastointi: Tulevaisuudessa emme voi tyytyä pelkästään vähentämään päästöjä – meidän on myös poistettava hiilidioksidia ilmasta ja meristä. Me VTT:llä kehitämme teknologioita, joilla hiili voidaan sitoa pysyvästi esimerkiksi sementtiin tai geologisiin muodostumiin. Tällöin rakennukset ja infrastruktuuri voivat toimia teknologisina hiilinieluina. 
• Vetytalous: Vetytaloudessa on valtava potentiaali hyödyntää olemassa olevaa infrastruktuuria. Energiasiirtymän riskejä vähentää huomattavasti se, että vety voidaan kytkeä nykyisiin järjestelmiin. 
• Power-to-X (PtX) ja vaikeasti sähköistettävät alat: Kaikki sektorit eivät voi siirtyä suoraan sähköön – erityisesti lento- ja meriliikenne kaipaavat vaihtoehtoisia ratkaisuja. PtX-teknologiat, kuten ammoniakin ja metanolin tuotanto ja käyttö, ovat pilottivaiheessa ja tarjoavat potentiaalisen ratkaisun fossiilisten polttoaineiden korvaamiseen. 
• Teollinen metaversumi: Teollinen metaversumi mahdollistaa täysin uudenlaisen tavan hallita infrastruktuuria etänä. Sen avulla voimaloita, laivoja ja suuria tuotantolaitoksia voidaan operoida ilman, että kenenkään tarvitsee olla fyysisesti paikalla. Samalla myös riippuvuus paikallisesta työvoimasta vähenee. 
• Kvanttilaskenta ja materiaalitiede: Kvanttilaskennan mahdollisuudet energiasektorilla ovat valtavat: kvanttilaskenta auttaa meitä ratkaisemaan ongelmia, jotka ovat tähän asti tuntuneet mahdottomilta. Sen avulla voimme kehittää materiaaleja, jotka kestävät entistä haastavampia olosuhteita ja parantavat energian tuotannon ja käytön hyötysuhdetta. Kvanttilaskennan myötä nykyiset salausjärjestelmät muuttuvat hyödyttömiksi, joten myös kyberturvallisuuteen joudutaan kehittämään aivan uusia keinoja.

Energiamurroksen toteutuminen edellyttää paitsi teknologisia myös sosiaalisia innovaatioita sekä tiivistä yhteistyötä julkisen, yksityisen ja akateemisen sektorin välillä. Emme voi tehdä muutoksia pistemäisesti, vaan innovaatioiden käyttöönotto vaatii kokonaisvaltaista ymmärrystä siitä, miten energiajärjestelmä toimii. Toimijoiden täytyy ymmärtää sääntely ja ennakoida sen muutoksia, tuntea infrastruktuuri ja sen heikkoudet sekä tunnistaa loppukäyttäjien tarpeet.

Kohti 2040-lukua mentäessä energiatulevaisuutemme määrittyy tutun ja täysin uuden yhdistelmästä. Resilienssin, kestävyyden ja teknologian integraation avulla voimme rakentaa energiajärjestelmän, joka ei ainoastaan täytä muuttuvan maailman vaatimuksia vaan myös tukee sitä kestävästi.