Nettoenergiarajoite siirtymässä kestävään energiajärjestelmään

Abstract

Tämä opinnäytetyö tarkasteli millaisia haasteita uusiutuvien energialähteiden käyttöönotto tuo energiantuotannon tehokkuudelle sekä yhteiskunnalliselle ja taloudelliselle järjestelmälle biofysikaalisen taloustieteen näkökulmasta. Tavoitteena oli selvittää, miten energiasiirtymä vaikuttaa nettoenergian saatavuuteen, sekä analysoida siirtymän kannalta keskeisiä haasteita ja rajoittavia tekijöitä. Lisäksi opinnäytetyössä pohditaan, ovatko siirtymää koskevat mallit ja skenaariot realistisia vai perustuuko moni niistä liian optimistisiin oletuksiin. Opinnäytetyössä tarkasteltiin 13 tieteellistä artikkelia ja yhtä alan teosta, jotka käsittelivät uusiutuvan energian järjestelmiä, niiden pitkän aikavälin energiantuotannon tehokkuutta (EROI), nettoenergiaa ja siirtymän vaatimia materiaalivaroja.

Opinnäytetyö on kuvaileva kirjallisuuskatsaus, jossa vertailtiin energiasiirtymän mallinnustutkimuksia ja arvioitiin niiden näkemyksiä energiasiirtymän toteutettavuudesta sekä siirtymän vaikutuksesta nettoenergiaan. Analyysin perusteella kävi ilmi, että huonosti toteutettu energiasiirtymä uusiutuviin energialähteisiin voisi mahdollisesti johtaa keskimääräistä alhaisempaan EROI-lukuun ja siten pienempään nettoenergian määrään erityisesti siirtymän alku- ja keskivaiheessa. Tämä tarkoittaisi merkittäviä poliittisia, taloudellisia ja sosiaalisia haasteita yhteiskunnille. Vaikka yksi artikkeleista esitti varsin optimistisia skenaarioita siirtymän järjestelmänettoenergiatasosta, vallitsi yleisesti näkemys, että energian fyysiset rajoitteet ja luonnonvarojen niukkuus muodostavat merkittäviä haasteita kestävälle energiansiirtymälle ja energiajärjestelmän kokonaisvaltaiselle uudistamiselle.

Työ osoittaa, että energiasiirtymän suunnittelussa ja arvioinnissa olisi keskeistä huomioida nettoenergian määrä, eikä pelkästään primäärienergian tuotanto. Biofysikaalinen näkökulma auttaa ymmärtämään energiantuotannon ja yhteiskunnallisen toiminnan välisiä riippuvuuksia. Opinnäytetyö tarjoaa kriittisen katsauksen siirtymästä nykyisestä fossiiliseen energiaan perustuvasta energiajärjestelmästä uusiutuvaan energiaan perustuviin energiajärjestelmiin. Johtopäätöksenä on, että energiasiirtymän kestävyyttä ja sitä tukevaa energiapolitiikkaa on tarkasteltava aiempaa kokonaisvaltaisemmin.

This bachelor’s thesis examined the challenges that the adoption of renewable energy sources poses to energy production efficiency, as well as to societal and economic systems, from the perspective of biophysical economics. The aim of the thesis was specifically to examine the impact of the energy transition on net energy availability. The study analyzed 13 scientific articles and one key work in the field, all of which addressed renewable energy systems, their long-term energy return on investment (EROI), and the material resources required for the transition.

This thesis is a descriptive literature review that compares modeling studies of energy transition and evaluates their perspectives on the feasibility of the transition and its effect on net energy. The analysis revealed that a poorly executed transition to renewable energy sources may lead to a lower average EROI and, consequently, a reduced amount of net energy available to societies, particularly during the early and middle stages of the transition. Moreover, the transition is not solely a technical challenge; it also encompasses significant political, economic, and social dimensions. Although one of the articles presented rather optimistic scenarios regarding the system-level net energy of the transition, there was a scientific consensus that the physical limits of energy and the scarcity of resources pose major challenges to a sustainable energy transition and the comprehensive restructuring of the energy system.

The thesis demonstrates that in planning and evaluating the necessary energy transition, it is essential to focus on the amount of net energy rather than only on primary energy production. The biophysical perspective helps to understand the profound interdependence between energy production and societal functioning. This thesis provides a critical overview of the sustainability of renewable energy systems and encourages a more holistic approach to energy policy.