JultikaUniversity of Oulu repository

Abstract

Finland has stated that carbon neutrality will be achieved by the year 2035. This will partly happen by replacing fossil fuels with renewable energy sources. However, the ongoing debate on the subject is increasing, and therefore the need for research is crucial.

This thesis is a literature review of the development of wind and nuclear power in the future of Finland. The aim of this thesis was to discuss and compare wind and nuclear power development within a baseline in their EROI values. The EROI-based analysis was made in frame time within Finland’s low carbon roadmap 2035. The purpose of the comparison was to find out the advantages and disadvantages of both energy technologies and their EROI values in different scenarios. EROI as a metric informs the ratio between the energy input and energy output. It can be applied to all energy technologies and therefore is a competitive factor to conduct a comparative analysis.

The results achieved in the thesis show that the development of wind power is siting wind farms offshore and increase in the physical aspects, such as rotor diameter and hub height. The EROI of wind power correlates strongly with the siting of the turbines and progressive technology. However, the values obtained were with a wide range between 10 and 50, depending on the turbine type and turbine location. Furthermore, the development of nuclear power is to diminish to small modular reactors. Since SMRs are in the research and development phase, the EROI values for SMRs were assumed from data from conventional nuclear power plants. However, the EROI of SMRs is confidently larger than the EROI of wind power.

EROI analyysi tuuli- ja ydinvoiman kehityksestä Pohjoismaissa

Tiivistelmä

Suomen tavoite on olla hiilineutraali vuoteen 2035 mennessä. Tavoite toteutetaan osittain korvaamalla fossiiliset polttoaineet uusiutuvalla energialla. Tavoitteen saavuttamiseksi ovat tutkimukset aiheesta ratkaisevia.

Tutkielma on kirjallisuuskatsaus tuuli- ja ydinvoiman kehityksestä tulevaisuuden Suomessa. Tavoitteena on analysoida tuuli- ja ydinvoiman kehitystä EROI-analyysin kannalta. Tarkoitus on vertailla näiden kahden hyötyjä ja haittoja sekä niiden EROI arvoja. EROI-analyysi on tehty aikarajalla Suomen hallituksen laatiman vähähiilisten tiekarttojen mukaan. EROI on mittari, jolla voidaan arvioida ja vertailla eri energiateknologien tuotettavuutta ja kannattavuutta. EROI perustuu tuotetun energian ja vaaditun energian suhteeseen.

Tuulivoiman kehitys tulevaisuudessa tulee olemaan tuulivoimaloiden asettaminen vesi olosuhteisiin sekä kasvavat fysikaaliset ominaisuudet, kuten roottorin halkaisija ja maston korkeus. Tuulivoiman EROI-arvoilla on vahva riippuvuus turbiinien fysikaalisten ominaisuuksien ja turbiinien sijainnin kanssa. Saadut EROI-arvot sijoittuivat laajasti skaalalle 10–50, riippuen turbiinin sijainnista ja ominaisuuksista. Ydinvoiman kehitys liittyy vahvasti reaktorien pienentymiseen, jolloin puhutaan pienistä modulaarisista ydinreaktoreista. Näiden ollessa vielä vahvasti kehitysvaiheessa ja EROI-arvojen puutteiden vuoksi, tulokset on oletettu perinteisten ydinvoimalaitosten EROI-datan perusteella. EROI-analyysin ja vertailun perusteella voidaan sanoa, että tuulivoiman EROI-luvut ovat huomattavasti vaatimattomampia kuin ydinvoiman EROI-luvut.