Water asset utilization for renewable energy generation in the northern periphery region

• Main Author: Pavlov, V. (Victor)
• Format: Dissertation
• Language: English
• Published: University of Oulu 2014
• Subjects: Environmental Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201409021798; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201409021798

Water and energy resources are crucial topics on the current European political agenda. At the same time, there is no coherence between the two sectors in terms of legislation: both on EU and national levels, such as Finland. This thesis aims to underline a potential for utilization of renewable energy sources in the Finnish water industry. In the theoretical part, overview of water services in the Northern Periphery Region (Finland, Norway, Scotland, Northern Ireland and Ireland) is provided. In addition, financial mechanisms for renewable energy support as well as Public-Private Partnerships, as a tool for better implementation of renewable energy solutions in the water industry, are discussed. Renewable energy technologies tend to be utilized according to the countries’ geographical conditions and energy polices. Among the common renewable energy solutions are wind, solar, hydropower and bioenergy. As a tendency, the Northern Periphery Region is gradually implementing renewable energy generation in the water industry to a greater degree. At present, water assets are the most utilized in terms of renewable energy generation in Ireland and Scotland. Northern Ireland and Norway can be put second place in this sense. In Finland, heat recovery and anaerobic digestion are employed. But there is still unused potential in the implementation of hydropower, solar and wind energy in the water industry. To utilize it, some improvements in the communication between Finnish water and energy companies should be done. With regards to the economic mechanisms of support, currently, there are six support schemes applied, which are described for each country. These are: subsidies, feed-in tariffs, quota programmes, tax relief schemes, loans and crowdfunding. As to Public-Private Partnerships, they are developing differently in the countries. Scotland, Northern Ireland and Ireland are the most experienced with this tool. Both in Norway and Finland, this model of collaboration is rather new and needs more time to get adopted. In the experimental part, best practices of renewable energy generation in the water sector are described. In this context, the best practices are examples of in situ utilization of unused or hidden opportunities for renewable energy generation. In addition, the Finnish water legislation is analysed in terms of existing legislative and organizational obstacles which hinder communication between the water and energy sectors and, consequently, the implementation of renewable energy sources in the Finnish water industry. Many of the issues stem from EU legislation; both EU and national policies are more focused on environmental issues such as water quality, scarcity, pollution and protection rather than on the water-energy nexus. As an outcome of this thesis, policy recommendations to promote the implementation of renewable energy sources in the Finnish water industry and utilize unused potential of water assets are given. There are three levels of the recommendations considered: European, regional and national. On a European level, it is recommended to use comprehensive environmental approach, create roadmaps, support research and development; bring awareness, introduce ecolabelling and certification schemes to create visibility; describe economic benefits of renewable energy implementation in the water industry; and enhance the work of the public sector for better integration of the water-energy policies. On a regional level, support regional and transboundary cooperation is suggested. Finally, on a national level, it is proposed to develop a long-term strategy, increase national renewable energy targets; carry out economic analysis, develop new financial support mechanisms, improve pricing schemes; improve communication between public companies and municipalities; regulate intersectoral ownership and bill payment issues; and develop regional, locally oriented solutions within the water-energy nexus. All these policy recommendations should be consolidated in the legislation and have enough political support. Only if these conditions are met is possible to expect some favorable results with practical implementation in Finland. This work was done as part of the Water Asset Renewable Energy Solutions (WARES) project financed by the Northern Periphery Programme (NPP) during 2012–2014. NPP is a European Regional Development Funding instrument and it involves remote communities of Northern Europe and aims to facilitate its sustainable development with related social, economic and environmental benefits. === Euroopan poliittisessa agendassa vesi- ja energiaresurssit ovat ratkaisevan tärkeitä aiheita tänä päivänä. Samaan aikaan nämä kaksi sektoria eivät ole lainsäädännöllisesti yhtenäisiä Euroopan Unionin tasolla, eivätkä myöskään kansallisesti, varsinkaan Suomessa. Tässä diplomityössä pyritään tähdentämään uusiutuvien energialähteiden hyödyntämispotentiaalia suomalaisen vesitoimialan piirissä. Teoriaosiossa luodaan yleiskatsaus Pohjoisen Periferian alueen (Suomi, Norja, Skotlanti, Pohjois-Irlanti ja Irlanti) vesihuoltoon. Tässä yhteydessä esitellyt parhaat käytännöt ovat esimerkkejä paikan päällä hyödynnettävistä käyttämättömistä tai piilevistä mahdollisuuksista uusiutuvan energian tuotantoon. Lisäksi käsitellään uusiutuvan energian taloustukimekanismeja ja julkis-yksityis-kumppanuuksia työkaluna uusiutuvien energiaratkaisujen paremmassa käyttöönotossa vesitoimialalla. Uusiutuvia energiateknologioita tyypillisesti hyödynnetään eri valtioiden maantieteellisten mahdollisuuksien ja energiapolitiikan mukaisesti. Yleisiin uusiutuvan energian ratkaisuihin kuuluvat tuuli-, aurinko- ja vesivoima, sekä bioenergia. Pohjoisen Periferian alueen vesitoimialalla on suuntauksena asteittain lisätä uusiutuvan energian tuotantoa. Tällä hetkellä uusiutuvan energian potentiaalia hyödynnetään eniten Irlannissa. Skotlanti, Pohjois-Irlanti ja Norja sijoittuvat tässä mielessä toiseksi. Suomella on useita haasteita uusiutuvaa energiaa hyödyntävien teknologioiden käyttöönotossa vesitoimialalla ja se on tällä hetkellä jäänyt kauaksi muista. Tarkastelualueen maissa on tällä hetkellä käytössä kuusi erilaista taloustukimekanismia jotka tässä työssä esitetään jokaiselle maalle. Ne ovat tuet, syöttötariffit, kiintiöohjelmat, verovähennys, lainat ja joukkorahoitus. Julkis-yksityis-kumppanuudet kehittyvät tarkastelluissa maissa eri tavoin. Kokeneimpia näiden kumppanuuksien hyödyntämisessä ovat Skotlanti, Pohjois-Irlanti ja Irlanti. Norjassa ja Suomessa tämä yhteistyömalli on uusi ja vaatii aikaa kehittyäkseen. Kokeellisessa osassa Suomen vesilainsäädäntöä analysoidaan olemassa olevan lainsäädännön ja organisatoristen esteiden kautta, jotka vaikeuttavat tiedonvälitystä vesi- ja energiasektoreiden välillä ja siten edelleen uusiutuvien energialähteiden hyödyntämistä Suomen vesitoimialalla. Sekä Euroopan Unionin, että eri maiden politiikka keskittyy enemmän ympäristöasioihin, kuten veden laatuun, niukkuuteen, saastumiseen ja suojeluun, kuin vesi–energia-yhteyteen. Tämän diplomityön lopputuloksena annetaan poliittisia suosituksia uusiutuvien energialähteiden käytön edistämiseen Suomen vesitoimialalla ja käyttämättömien uusiutuvan energian potentiaalin hyödyntämiseen. Suosituksia annetaan eurooppalaisella, alueellisella ja kansallisella tasolla. Euroopan tasolla on suositeltavaa käyttää kokonaisvaltaista ympäristölähestymistapaa, luoda niin kutsuttuja tiekarttoja, tukea tutkimusta ja kehitystä; lisätä tietoisuutta, esitellä ympäristömerkintöjä ja varmentamisjärjestelmiä näkyvyyden parantamiseksi; kuvata uusiutuvan energian käyttöönoton hyötyjä vesitoimialalla taloudellisesta näkökulmasta; sekä tehostaa julkisen sektorin toimintaa vesi–energiapolitiikan integroinnissa. Alueellisella tasolla esitetään tukea alueelliselle ja rajat ylittävälle yhteistyölle. Kansallisella tasolla ehdotetaan pitkän aikavälin strategian kehittämistä, kansallisten uusiutuvan energian tavoitteiden kasvattamista; taloustarkastelujen tekemistä, uusien taloustukimekanismien kehittämistä, hinnoittelujärjestelmien parantamista; julkisten yritysten ja kuntien välisen tiedonvälityksen sekä vertikaalisen kommunikaation ja yhteistyön kehittämistä; intersektoraalisen omistajuuden ja laskunmaksuasioiden säätelyä; sekä alueellisten paikallispainotteisten ratkaisujen kehittämistä vesi–energia-yhteydessä. Kaikki nämä poliittiset suositukset tulisi vahvistaa lainsäädännässä ja niillä tulee olla riittävä poliittinen tuki. Ainoastaan silloin kun nämä ehdot täyttyvät, on mahdollista odottaa suotuisia tuloksia ja toimivaa toteutusta Suomessa. Tämä työ on tehty osana ”Water Asset Renewable Energy Solutions (WARES)” -projektia, jonka on rahoittanut Pohjoinen Periferia -ohjelma vuosina 2012–2014. Ohjelmaan kuuluu Pohjois-Euroopan syrjäisiä yhteisöjä ja tarkoituksena on edistää näiden alueiden kestävää kehitystä.