Search

Nordic governments are committed to the international greenhouse gas (GHG) emis-sion reduction agreements. Due to the advanced externality mitigation policies, the share of wind power in the Nordic market area has grown 10-fold during the 2010s and a further doubling of the total wind power generation capacity is planned to be imple-mented by 2030. Furthermore, the Nordic electricity system has an exceptionally high share of hydropower, 51% of the total gross generation in 2019. The hydropower pro-duction and storage in Norway and Sweden is expected to provide valuable regulating power in the Nordic electricity market as the share of variable renewable energy sources (RES, e.g. wind power) increases. This study focuses on analyzing some of the alterna-tive 2030 development scenarios for the Nordic electricity system and market. The changing scenario variables include forecasted electricity prices, generation mix and pumped hydro storage capacity. The energy market scenarios are modeled with Ener-Allt, a MATLAB-based energy system model, which is used to model on hourly basis the energy system operation, consequent bidding area prices and exchange flows by consid-ering the transmission line limitations between bidding areas. Therefore, this thesis provides bidding area resolution insights about the economic and technical impacts of the most ambitious RES expansion plans available for public in the Nordic electricity market. The goal of the thesis is to provide realistic estimates of the share of wind power that can be integrated to the Nordic energy system without the need for system level investments. The impacts of bottlenecks in transmission are analyzed and recommend-able priorities for further transmission investments are indicated.

The Nordic national climate and energy strategies aims to reduce the environmental loads caused by the buildings heating demand by using energy more efficiently and increasing the use of renewable energy sources, which can be attributed to the promotion of small scale distributed energy generation. This thesis examines the production phase climate impacts of small scale distributed energy generation technologies in the Nordic energy system. The analysis to determine short and potential long-term climate impacts has been performed by using life cycle analysis based on CLCA methodology and energy system analysis. These tools have been applied to model the climate impacts caused by the market dynamics and physical energy flows of the Nordic energy system. Consequently, a model that describes the current and potential future Nordic energy system was developed. In the short-term analysis supply and demand parameters were based on the Nordic national statistics, whereas the long-term analysis focused on modelling the effects of the EU 20-20-20 targets, and further the Nordic national climate and energy strategies targets for the energy system development, on greenhouse gas emissions in the long term. The analysis of Nordic energy system revealed that potential changes in the energy system have significant effect on the production phase climate impacts of small scale distributed energy generation technologies, and therefore, the short-and potential long-term emission factors may differ significantly. The effect of the change in magnitude and direction were found to be depended on the technology used and the sources of primary energy / fuel. By creating alternative policy, technology, and demand scenarios for the development of the energy system, this thesis also demonstrates that certain technologies are associated with uncertainty when CLCA methodology is used to determine the potential long-term emission factors, i.e. when analysing the impact far into the future, the un, Pohjoismaiden kansallisissa ilmasto- ja energiastrategioissa rakennusten lämmitysenergian kysynnästä aiheutuvaa ympäristökuormaa pyritään vähentämään tehostamalla energiankäyttöä sekä lisäämällä uusiutuvien energialähteiden kysyntää, mihin voidaan lukea hajautetun energian pientuotannon edistäminen. Tämä diplomityö tutkii hajautettuun pientuotantoon perustuvien energiateknologioiden tuotantovaiheen lyhyen ja potentiaalisia pitkän aikavälin ilmastovaikutuksia pohjoismaisessa energiajärjestelmässä. Analyysissa energiateknologioiden lyhyen ja potentiaalisten pitkän aikavalin ilmastovaikutusten määrittämiseen käytettiin CLCA-metodologiaan perustuvaa elinkaariarviointia sekä energiajärjestelmäanalyysiä, joita sovellettiin pohjoismaisen energiajärjestelmän dynamiikan ja fyysistä energiavirtauksista aiheutuvien ilmastovaikutusten mallintamiseen EnergyPLAN-mallilla. Työssä luotiin nykyistä sekä potentiaalista tulevaisuuden pohjoismaista energiajärjestelmää kuvaava malli. Lyhyen aikavalin tarkastelussa kysynnän ja tarjonnan parametrit pohjautuivat Pohjoismaiden kansallisiin ilmastotietoihin, kun vastaavasti pitkän aikavalin tarkastelussa keskityttiin mallintamaan EU:n 20-20-20 tavoitteiden, ja edelleen Pohjoismaiden kansallisissa ilmasto- ja energiastrategioissa esitettyjen tavoitteiden mukaisen energiajärjestelmän kehityksen vaikutuksia järjestelmän kasvihuonekaasupäästöihin pitkällä aikavälillä. Analyysin mukaan pohjoismaisessa energiajärjestelmässä tapahtuvat potentiaaliset muutokset vaikuttavat merkittävästi myös hajautettuun pientuotantoon perustuvien energiateknologioiden tuotantovaiheen ilmastovaikutuksiin, ja nain ollen teknologian lyhyen ja potentiaalisten pitkän aikavalin paastokertoimet voivat poiketa merkittävästi. Muutoksen vaikutuksen voimakkuuden ja suunnan havaittiin olevan riippuvaisia tarkasteltavasta teknologiasta sekä käytetystä primaarienergialähteestä / polttoaineesta. Luomalla energiajärjestelmän kehitykselle vaihtoehtoisia politiikka-, teknologia-, ja