Indirect impacts of climate change to Finland : impacts to hydropower production in the Nordic electricity markets

Abstract

Aikaisempi tutkimus antaa viitteitä siitä, että ilmastonmuutokseen sopeutumisessa on tärkeää ottaa huomioon myös ns. epäsuorat vaikutukset eli sellaiset vaikutukset, joiden suorat vaikutukset tapahtuvat jossain muualla, mutta jotka heijastuvat Suomeen esimerkiksi kansainvälisten markkinoiden välityksellä. Esimerkiksi ilmastonmuutos saattaa vaikuttaa epäsuorasti Suomeen ruoan maailmanmarkkinahintojen kautta. Tässä työssä tarkastelen tähän kehikkoon aseteltuna ilmastonmuutoksen vaikutuksia Pohjoismaisiin sähkömarkkinoihin sadannan ja siten vesivoimatuotantomäärien muutosten myötä. Tällöin epäsuorilla vaikutuksilla on potentiaalisesti suuri rooli, sillä suurin osa Pohjoismaisesta vesivoimatuotannosta toteutuu Suomen ulkopuolella. Ilmastonmuutoksen tieteellinen tutkimus on osoittanut, että ilmastonmuutos voi vaikuttaa merkittävästikin sadantaan ja vesivoimatuotantoon Pohjoismaissa. Suuri osa tutkimuksista viittaa siihen, että vesivoimapotentiaali kasvaa ja muuttuu niin, että talvi- ja kevätkuukausina valuma kasvaa enemmän. Tuloksiin liittyy kuitenkin paljon epävarmuutta, minkä ymmärtäminen on tärkeää. Pohjoismaisen tutkimusraportin mukaan on kuitenkin erittäin todennäköistä, että ilmastonmuutos muuttaa hydrologiaa ja vesivoimapotentiaalia Pohjoismaissa eri alueilla eri tavoin. Vesivoimalla on Pohjoismaisilla markkinoilla merkittävä asema, sillä vuodesta riippuen noin puolet sähköntuotannosta tuotetaan sillä. Koska vesivoiman tuotantokustannukset ovat alhaiset, vuotuinen sadanta heilauttelee sähkön hintaa niin, että sateisena vuotena sähkön hinta laskee ja päinvastoin. Vesivoimalla on myös roolinsa sähkön tuotannon ja kysynnän yhteensovittamisessa, sillä vesivoiman tehon säätö on käytännössä muita sähköntuotantomuotoja helpompaa. Käytän tutkielmassa Maria Kopsakangas-Savolaisen ja Rauli Sventon sähkömarkkinoiden simulointimallia, missä syötän lisää vesivoimaa (+10 %) markkinoille ja tutkin miten se vaikuttaa mm. hintatasoon ja eri teknologioiden tuotantomääriin. Teen herkkyysanalyysia eri ilmasto- ja energiapolitiikan skenaarioissa. Yksinkertaistetussa asetelmassa vesivoimamäärän lisääminen laskee sähkön hintaa markkinoilla merkittävästi ja vähentää tuotantolaitosten voittoja sekä lämpövoimalaitosten kapasiteetteja. Polttolaitokset ja ydinvoima ovat Suomelle tällä hetkellä tärkeitä teknologioita ja tulokset ovat siksi Suomen kannalta kiinnostavia. Tulokset ovat yhdenmukaisia aikaisemman Norjalaisen raportin kanssa, jossa ilmastonmuutoksen myötä polttolaitokset Suomessa vähenivät ja sähkön tuonti Suomeen kasvoi. Tulosten mukaan ilmastonmuutos saattaa siis vaikuttaa epäsuorasti sähköntuotantoon Suomessa. Toinen oleellinen ilmastonmuutoksen vaikutus sähkömarkkinoihin on talvien lämpenemisen myötä vähenevä sähkön kysyntä, jonka tarkastelu jää tutkielmani ulkopuolelle.

Earlier research has shown that it is important in climate change adaptation to take into account the indirect impacts of climate change. These are impacts resulting from climate change that have their initial direct effects outside Finland but reflect to Finland through for example international markets. For example, climate change could affect Finland indirectly through changing prices in global food markets. In this thesis I study the impacts of increasing hydropower potential in the Nordic electricity markets because of climate change. Nordic aspect is important as most of the hydropower in the Nordic power markets is produced outside Finland. Climate science has shown that climate change can affect the precipitation and hydropower potential in the Nordic countries. Majority of studies give reason to believe that the hydropower potential will increase and change so that the potential increases more in winter and spring months. However, a lot of uncertainty is related to the results, which is crucial to bear in mind. According to a Nordic research report it is nevertheless very plausible that climate change will affect the hydrology and hydropower potential in Nordic countries from place to place. Hydropower is an important technology in the Nordic electricity markets as depending on the year about half of the power is produced by it. As hydropower’s producing costs are low the annual precipitation affects the electricity price levels so that in a wet year the prices decrease and vice versa. Hydropower has also its role in balancing the production and consumption of power as its production is comparably easy to adjust. I use a simulation model of the Nordic electricity markets by Maria Kopsakangas-Savolainen and Rauli Svento in this thesis. In my analysis I increase the hydropower production (+10%) and study how it affects i.a. the price level and capacities of different power production technologies. This sensitivity analysis is made in various scenarios resulting from different climate and energy policies. In the thesis’ simplified setting increasing the amount of hydropower decreased significantly the price of electricity and thus profits of electricity producers and decreased the amount of thermal power production. Thermal and nuclear production are important technologies for Finland and thus the results are interesting from the Finnish point of view. The results are in-line with a previous Norwegian study. Another potentially significant impact of climate change might the decreasing electricity consumption due to warmer winters but is out of the scope of this thesis.