Kimmo Forsman, teknologiajohtaja, ABB. Esitys Energiateollisuus ry:n kevätseminaarissa 20.5.2010

1. Kimmo Forsman, teknologiajohtaja, ABB Oy
Teknologiako ratkaisee pitkän ajan
energiahaasteet?
Energiateollisuus ry:n kevätseminaari 20.5.2010

2. Talouskasvu, energian käyttö ja päästöt ovat
riippuvaisia toisistaan
Förnybara energikällor
Ilmastonmuutoksen torjuminen edellyttää:
Talouskasvun ja energian Energian käytön ja päästöjen
käytön välisen riippuvuuden välisen riippuvuuden
vähentämistä vähentämistä
Energia- Uusiutuvat
tehokkuus energianlähteet

3. Energian kasvava kysyntä
Sähkön kysyntä kasvaa kaksi kertaa nopeammin
Euroopa ja
Pohjois-Amerikka
11% 31% Kiina
105% 195%
Intia
Etelä- Lähi-Itä ja
Amerikka Afrikka
73% 131% 126% 282%
56% 81%
Perusenergia- Sähköenergia- IEA:N ennuste
tarpeen kasvu tarpeen kasvu 2006-30
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 3

4. Tärkein haaste: huoli ympäristöstä
10 Sähkövoimalaitokset
Lähde: IPCC “Mitigation
9 of Climate Change”,
Vuotuiset CO2 -päästöt [gigatonnia]
Cambridge University
8 Press, 2007
7
6
Teollisuus (sementti poisl.)
5
Maantiekuljetus
4 Asunto- ja palvelusektori
Metsien hävittäminen
3
Muut
2 Jalostamot y.m.
1 Kansainvälinen kuljetus
0
1970 1980 1990 2000
Kasvihuonekaasun vaikutuksista CO2:n osuus on 80 %
CO2:sta yli 40 % peräisin perinteisistä voimalaitoksista
Sähköntuotanto on suurin yksittäinen CO2 -päästöjen lähde
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 4

5. Kysynnän kasvu on haaste sekä kehittyneille että
kehittyville markkinoille
Energiatehokkuus on valtava mahdollisuus
Lähde:
Sähköenergia, joka tarvitaan tuottamaan 1 USD kansantuotteesta
International
Energy Agency,
Key World Energy KWh
Statistics, 2008
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
ä
a
jä
ilia
ni
tia
a
SA
a
-i t
in
ks
ilm
nä
pa
In
as
Ki
hi
U
Sa
Ja
Ve
aa
Lä
Br
m
ko
Ko

6. Kasvavan energiantarpeen tasapainottaminen
Lieventää vaikutuksia ilmastonmuutokseen
Verkkojen
yhdistäminen
Uusiutuva
energia
Sähkön
laatu
Sähkö-
autot
Verkkojen Tehokkaat Rakennus-
Uutta luotettavuus prosessit automaatio
kapasiteettia

7. Miksi energiatehokkuus?
Energiatehokkuudella saavutetaan suurimmat
päästövähennykset
Lähde:
International IEA:n päästöskenaariot, hiilidioksidipäästöt (gigatonnia)
Energy Agency, Source: IEA, World Energy Outlook 2009
World Energy
Outlook 2009
40
Hiilidioksidipäästöt
(Gigatonnia) 57% Energia-
Nykyinen tehokkuus
toiminta
Uusiutuvat
20% energialähteet
30 Biopolttoaineet (3%)
10% Ydinvoima
450 10% CCS*
viiteskenaario
*CCS (hiillidioksidin talteenotto
(Tavoitteena vakauttaa ja varastointi)
hiilidioksidipitoisuus 450
miljoonasosaan)
20
2000 2007 2020 2030

8. Tehokkaampi sähkön tuotanto, siirto ja hyödyntäminen
Kauppa
Perusenergia Kuljetus Tuotanto Siirto ja jakelu Teollisuus Asuminen
30 % säästö
Saatavissa oleva energia
80 % häviöt
Parannettu Tehokkaampi
Parannettu polttoaineen Pienemmät
putkistovirtaus & Kohotettu
lähdetehokkuus energian konversio johtohäviöt,
tehokkaammat tuottavuus
sähköksi parempi asemien Kiinteistön-
kuljetusratkaisut
tehokkuus hallinta
Jopa 80 %:n häviöt pitkin energian arvoketjua
Jotkut häviöt ominaisia sähköenergian tuotannolle
Energiatehokkuudella voidaan koko ketjun häviöitä pienentää 30 %:lla
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 8

9. Energiatehokkuus
Moottorit
Teollisuudessa noin kaksi kolmasosaa
energiasta kuluu sähkömoottorien
pyörittämiseen.
Moottorin ostohinta on noin 3 % koko
käyttöiän kustannuksista: energian
kulutus on noin 94% ja huolto noin 3 %.
Yksi 11 kW energiatehokas moottori
(2% tehokkaampi normaalia
tehokkaampi) voi jatkuvassa käytössä
säästää 33,6 MWh energiaa, mikä
vastaa noin 1,1 tonnin
hiilidioksidipäästöjä vuodessa.
Yhdessä paperitehtaassa voi olla
jatkuvassa käytössä 2.000 moottoria.
*toiminnassa 8.000 tuntia vuodessa

10. Energiatehokkuus
Taajuusmuuttajat
Taajuusmuuttajalla voidaan vähentää
pumppuja, tuulettimia ja kuljettimia
pyörittävien moottorien energian
kulutusta jopa 50 %.
Vaihtoehtona on pyörittää moottoria
täydellä teholla ja samanaikaisesti
säätää tehoa (mikä vastaa auton
nopeuden hallintaa jarruttamalla, kun
toinen jalka on vielä kaasupolkimella).
Maailmanlaajuisesti vajaa 10%
moottoreista on varustettu
taajuusmuuttajalla.
ABB:n asentamien taajuusmuuttajien
avulla vähennetään vuosittain
hiilidioksidipäästöjä yli 150 miljoonaa
tonnia

11. Energiatehokkuus
Prosessiautomaatio
Teollisuuden- ja sähkölaitosten prosessien seuranta ja
valvonta
Laitoksella on tuhansittain lämpö- ja virtausmittareita,
paineantureita ja muita laitteita, joiden mittaamat
prosessin tiedot syötetään keskusvalvontajärjestelmään.
Tuotantolaitoksia käytetään parhaalla mahdollisella
hyötysuhdealueella hävikin pienentämiseksi.
Tuloksena parempi saanto ja laatu kulutettua
energiayksikköä kohti.

12. Energiatehokkuus
Propulsiojärjestelmät ja turboahtimet
ABB:n Azipod-propulsiojärjestelmät
säästävät tilaa, vähentävät melua ja
parantavat alusten ohjattavuutta.
Niiden ansiosta polttoaineen kulutus
laskee noin 15 %.
ABB:n turboahtimet parantavat
moottoreiden tehokkuutta jopa 300%.
Polttoainetta säästyy noin 10%.
Turboahtimia käytetään laivoissa,
vetureissa ja suurissa rekoissa.

13. KNX-taloautomaatio
Jopa 30 % alhaisempi energiankulutus
ABB:n tekniikkaa käytetään automaattisiin ohjauksiin liike- ja
asuinrakentamisessa. KNX-taloautomaatiota käytetään
valaistuksen ohjaukseen
lämmityksen ja jäähdytyksen ohjaukseen
markiisien ohjaukseen
energiankulutuksen optimointiin
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 13

14. Kestävä kehitys lisääntyvällä uusituvan energian
tuotannolla
Globaali projisointi lisäuusiutuvasta
100 % Potentiaalinen lisävesivoimakapasiteetti 2006-2030
Vesi
energiasta vuoteen 2030
300 GW Kiina
Tuuli
50 GW Intia
Biomassa 50 GW
Muut Etelä-Amerikka 120 GW Lähi-Itä
Lähde:
ja Afrikka IEA 2008
Uusiutuvan energian tuotannon vahva kasvu
OECD-maissa kasvu on tuulivoimavetoinen
Arvioidut uusiutuvan energia tuotannon globaalit investoinnit: 200 miljardia USD
vuoteen 2030 mennessä
Vesivoima tulee säilyttämään avainasemansa,
uusiutuvana energiana tuulivoima seuraa.
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 14

15. Uusiutuvan energian nopeasti kasvavat markkinat
Global wind power market 2007-13 Global photovoltaic market 2007-13
Source: EPIA 2009
Source: MAKE Consulting March 2009
MW added/year MW added/year
14 000
50 000
17% CAGR Asia 12 000 Asia
31% CAGR
40 000 10 000
8 000
30 000 Europe
6 000
Europe
20 000
4 000
Americas
10 000 2 000
U.S
0 0
2007 2008 2009e 2010e 2011e 2012e 2013e 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

16. ABB:n tuulivoimateknologiaa
Muuntajat
Kompaktit sähköasemat
(voidaan käyttää myös
merellä)
Konvertterit
(jaksoittain tuotetun
sähkön varastointi, sähkön
taajuuden muuntaminen
perinteiseen verkkoon)
Tehoelektroniikka
(“epätasaisten”
sähkövirtojen
valvonta)
HVDC Light
(maan- tai merenalaiset
yhteydet sähköverkkoon)
Kytkimet Valvonta Muuntajat Kestomagneeti- Staattisen
ja generaattorit loistehon
katkaisijat (huoltovapaat) kompensointi

17. Aurinkoenergiateknologiat
Solar Energy Systems
Thermodynamic
Photovoltaic systems Solar thermal
Systems (Concentrating systems
solar thermal CST))
Non Concentrating Parabolic
Solar tower Flat plate Vacuum
concentrating PV trough Dish design
(Heliostats) collectors tubes
PV (CPV) design
High Low and
concentration medium
(Fresnel concentration
lenses) (mirrors)

18. Cost reduction of photovoltaic systems
Approaching grid parity by mass production

19. Aurinkosähkössä on paljon potentiaalia
- 90% väestöstä asuu 2.700 km:n säteellä aavikoista
Source: DESERTEC 2008

20. Super grid

21. Key technologies for transmission efficiency
HVDC and FACTS
HVDC (high-voltage direct current)
About 7-8% of electrical power is
lost to heat during transmission and
distribution
Raising transmission voltage by a
factor of 2 can theoretically reduce
electrical losses by a factor of 4
FACTS (flexible alternating current
transmission systems)
Increase capacity of transmission
lines, reducing need to build new
infrastructure
Improve voltage quality

22. Älykkäiden sähköverkkojen edut
Neljä painopistealuetta
Kapasiteettia Luotettava Tehokkuutta Kestävää
kasvavalle sähkö- koko kehitystä
kysynnälle järjestelmä arvoketjuun integroimalla
uusiutuvat
•Taloudellinen •Saatavilla •Tuotanto •Kytketty
•Tehokas •Sopeutettu •Kuljetus •Vakaa
•Yhdistetty •Turvallinen •Kulutus •Stabiloitu
Merkittävä vaikutus verkon suorituskykyvaatimuksiin
Tulevaisuuden sähköverkot tulevat eroamaan entisistä
Sähköä monentyyppisestä ja -kokoisesta tuotannosta
Sopeutettu vastaamaan ympäristön haasteisiin
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 22

23. Sähköverkkorakenteen kehityssuunta
Perinteisestä verkosta tulevaisuuden verkkoon
verkkoratkaisu Keskitetty sähköntuotanto
Yksisuuntainen tehonsyöttö
Perinteinen
Tuotanto seuraa kuormitusta
Käyttö perustuu kokemuspohjaiseen tietoon
Uusilla tuottajilla rajoitettu pääsy verkkoon
Keskitetty ja hajautettu sähköntuotanto
verkkoratkaisu
Tulevaisuuden
Kuluttajasta tulee myös tuottaja
Monisuuntainen tehonsyöttö
Ei-jatkuvan uusiutuva energian tuotanto
Kuormitus sopeutettu tuotantoon
Toiminta perustuu tosiaikaiseen tietoon
© ABB
© ABB Group
May 21, 2010SG_Presentation_rev9b.ppt | 23
2009-04-16 | Slide 23

24. Älykkään sähköverkon edut - sähkönjakelu
Sähkövoimaprosessi ja informaatioympäristö
Valvomotaso
Käytön hallinta ja -tuki SCADA/DMS
Toiminnanhallinta (OMS) älymittarit (AMR/AMI)
Alemman siirtoveron ja jakeluverkon mallinnus
(keski- ja pienjännite mukaan lukien)
Työvoiman hallinta
Sähköasemataso
Suojaus
Ohjaus ja valvonta
Automatiikka
Tiedon jalostus
KJ/PJ-verkon automaatio
Suojaus
Ohjaus ja valvonta
Automatiikka
Tiedon jalostus
Talo-/kiinteistöautomaatio
Älykkäät mittarit (AMR/AMI)
Älytalointegrointi (tarve vaste)
© ABB Group
May 21, 2010 | Slide 24

25. Technology to serve customers
Increase customer value: Decrease cost:
Performance Volume, Weight
Intelligence, communication Engineering cost
Functional integration Material intensity
Health, safety Environmental impact
Reliability, robustness Maintenance need
Usability

26. CLEEN Oy – Uudenlaista tutkimusyhteistyötä energia-
ja ympäristöalalla
Osakkaina 28 yritystä ja 16 tutkimuslaitosta
Uudet toimintamallit & uudentyyppinen yritysvetoinen
tutkimusyhteistyö
Tavoitteet ja painotukset:
1. Uudistuminen
CLEENin on luotava lisäarvoa vanhaan toimintatapaan nähden
2. Avoimuus
Avoimet tutkimuskonsortiot
Tulosaineiston käyttöoikeuksien hallittu jakaminen
3. Yritysten sitoutuminen
Yritysten työ ~50% tutkimusohjelman toteutuksesta
4. Kansainvälisyys
5. Yhtenäisyys
Ohjelman sisäiset kytkennät ja riippuvuudet
6. Laaja-alaisuus
Konsortion laajuus ja heterogeenisuus

27. CLEEN – Strategic Research Agenda 2008-
Carbon neutral generation
Distributed energy systems
Sustainable fuels
Energy markets and smart grids
Efficient energy use
Resource efficient production technologies and services
Material recycling and waste management
Measurement, monitoring and environmental efficiency assessment
Scope and focus of CLEEN operations defined by the owners
Reviewed and updated regularly

28. CLEEN – tutkimusohjelmasalkku 2010
Viisi ohjelmaa suunniteltu/käynnissä Lisäksi valmisteilla 2010
aikana aiheista
Smart grids and energy markets
Distributed energy systems
Future combustion engine powet plants
Energy efficiency
Measurement, monitoring and
environmental assessment Wind power
Resource efficient processes, recycling Carbon capture and
and waste management storage
Sustainable biomass fuel chain Nuclear Power
Laajuudeltaan yhteensä 44 M /2010
Laajat tutkimuskonsortiot, yhteensä yli
100 osallistujaa

29. Teknologia energiahaasteiden ratkaisemisessa
Toistaiseksi talouskasvu johtaa energiatarpeen kasvuun, joka johtaa
lisääntyviin CO2-päästöihin. ABB:n tavoite on katkaista talouskasvun ja
päästöjen välinen riippuvuus.
Energiatehokkuus ja uusiutuva energia ovat edullisimmat ja nopeimmat
vaihtoehdot riippuvuuden vähentämiseen
Sähköverkot tulevat muuttumaan monimuotoisemmiksi ja älykkäimmiksi,
jolloin uutta teknologiaa ja uusia palveluita hyödyntäen sähkönkäyttäjä voi
ottaa energianhallinnassaan aktiivisemman roolin
Teknologiaa energiahaasteiden ratkaisemiseksi
On jo nyt paljon kilpailukykyisesti ja kannattavasti käyttöönotettavissa
Uutta tarvitaan ja tullaan kehittämään monilla sektoreilla
Erityisesti alueille, joissa globaalisti nähtävissä vakaita ja toimivia
markkinoita
Joko puhtaasti markkinaehtoisesti tai mahdollisimman
globaalisti oikein asetettujen julkisten toimenpiteiden
tukemana
Tarvitaan paljon T&K:ta ja erilaisten osaamisten yhdistämistä ja
toimijoiden välistä yhteistyötä

30. © ABB Group
May 21, 2010 | Slide 30