Energialähteet ja polttoaineet (Vetyteknologia, polttokennot)

Vety vetää

Vetyyn liittyvät tutkimuspanostukset vetyyn liittyvät tutkimuspanostukset eu:ssa ovat miljardiluokkaa – mutta millaisesta pelikortista nyt puhutaan?

Vety on noussut vähähiilisen yhteiskunnan esitaistelijaksi todella voimakkaasti. Vedyn avulla uusiutuvaa energiaa voidaan hyödyntää tehokkaammin ja energian pidempiaikainen varastointi tulee mahdolliseksi. Lisäksi vety on tärkeä synteettisten polttoaineiden ja kemikaalien raaka-aine.

Vetytalous tekee tuloaan. Euroopan komissio julkaisi oman vetystrategiansa heinäkuussa 2020 ja esimerkiksi Saksa ja Ranska aikovat investoida vetytalouden kehittämiseen miljardeja euroja 2020-luvulla.

Vedyllä on siis nostetta – eikä ihme. Vetyä voidaan käyttää sekä polttoaineena että energian kuljettajana ja varastoijana, ja sillä on monia käyttösovelluksia teollisuuden, liikenteen ja rakentamisen toimialoilla. Ja ennen kaikkea: vety ei tuota hiilidioksidipäästöjä sitä käytettäessä.

Tällä hetkellä esimerkiksi EU:ssa käytetyn vedyn määrä on rajallinen, ja sitä tuotetaan pääosin fossiilisista polttoaineista. EU:n vetystrategian tavoitteena on vähentää hiilidioksidipäästöjä vedyn tuotannossa – minkä mahdollistaa kehittynyt teknologia ja kannattavampi uusiutuva energia – sekä levittää vedyn käyttöä aloille, jossa se voi korvata fossiilisia polttoaineita.

EU:n tutkimuksen ja innovaation puiteohjelmat ovat tukeneet puhtaan vedyn tutkimusta jo monta vuotta: vedyn T&I -ohjelmat ovatkin saaneet jo lähes miljardipotin (985M€ EU) rahoitusta yli 250 projektiin. Projektit ovat olleet avainasemassa, kun kehitetään vetyautoja, harjoitteluvälineitä tehokkaaseen ja turvalliseen vedyn käsittelyyn sekä matalakustanteisia elektrolyysilaitteita.

Missä viipyy kansallinen vetystrategia?

Suomessa vety linkittyy osaksi kansallista energia- ja ilmastostrategiaa. Suomessa ei ole erillistä vetystrategiaa, vaan vety nähdään osana kokonaisuutta.

Useat Suomen teollisuussektorit ovat työstäneet omia vetytiekarttojaan – ja esimerkiksi Business Finland tilasi kansallisen vetytiekartan kokoamisen VTT:ltä. Vetytiekartassa on analysoitu Suomen potentiaali koko arvoketjussa mukaan lukien energian tuotanto ja siirto, teollisuuskäyttö, varastointi sekä kuljetussektori.

Marraskuussa 2020 julkaistussa vetytiekartassa tunnistettiin sinivalkoisiksi mahdollisuuksiksi erityisesti synteettisten poltto aineiden tuotanto, vedyn kustannustehokas ja vähähiilinen tuotanto, vähähiilisen teräksen tuotanto sekä teollisuutemme logistiikkakustannusten alentaminen. Lisäksi erilaiset poikki teolliset kokonaisvaltaiset energian kiertotalousratkaisut nähtiin vahvoiksi alueiksi.

Suomen vahvuuksien tunnistaminen on tärkeää senkin tähden, että kykenemme ajamaan kansallisesti tärkeitä etuja EU:n päätöksenteossa. Samoin globaalien kumppanuuksien synnyttämisen perusedellytys on omien vahvuuksiemme ja tavoitteidemme määrittäminen.

Jättihiilivähennys luvassa?

SSAB on kehittänyt vetypelkistykseen pohjautuvan ratkaisun, jolla terästuotanto voidaan muuttaa päästöttömäksi. Ratkaisu otetaan käyttöön Raahen tehtaassa vuonna 2029.
Raahen terästehtaan ilmastopäästöt ovat yli seitsemän prosenttia Suomen kaikista hiilipäästöistä. Mikäli hiilestä luovutaan ja energia tuotetaan sähköllä, SSAB:stä tulee Suomen suurin sähkönkäyttäjä – ja maamme CO2-päästöt tipahtavat seitsemän prosenttia yhdellä iskulla.
SSAB on jo rakentanut Ruotsin Luulajaan hiilivapaan teräksen pilottitehtaan, joka käynnistyi elokuussa 2020.
SSAB aikoo luopua kivihiilestä ja koksista kokonaan vuoteen 2040 mennessä, jolloin kaikki tuotettu teräs olisi hiilivapaata.

Samassa vetyrintamassa

Joulukuussa 2020 Suomi ilmoitti osallistuvansa uuteen vetytalouden EU-hankkeeseen, jonka tavoitteena on vauhdittaa teollisuuden siirtymää puhtaan vedyn tuotantoon ja käyttöön sekä vedyn uusien käyttökohteiden kehittämistä

Suomi allekirjoitti aiheesta julistuksen yhdessä 21 muun EU-valtion ja Norjan kanssa 17.12.2020. Käytännössä hanke tarkoittaa, että suomalaisilla yrityksillä on entistä suuremmat mahdollisuudet osallistua vetytalouden luomiseen Euroopassa.

”Suomessa vety linkittyy osaksi kansallista energia- ja ilmastostrategiaa.

Julistuksella kannatetaan ns. IPCEI-hankkeen (Important Project of Common European interest eli Euroopan yhteistä etua koskeva tärkeä hanke) perustamista vetytalouden ympärille ja määritellään hankkeen puitteet. Hanke on osa Euroopan komission vetystrategian toimeenpanoa. IPCEI-hankkeita koskee erillinen, kevyempi valtiontukisäännöstö, jonka mukaan valtio voi tukea yrityksiä normaalia joustavammin.

Kaasuverkkovisio hahmottuu

”Vetyinfra” alkoi hahmottua toden teolla huhtikuussa 2021, kun 12 Euroopan maan kaasuverkko-operaattorit julkistivat visionsa vedyn integroimiseksi energiajärjestelmään. Näiden maiden alueelle halutaan rakentaa seuraavan parin vuosikymmenen aikana yhteensä 37 000 kilometriä putkistoa, jolla voidaan siirtää vetyä sinne, missä sitä voidaan parhaiten hyödyntää.

Suomen osalta Gasgridin rakentama putkisto yhdistäisi etelän suurimmat kaupungit, Pohjanmaan tuulivoiman tuotantoalueet ja alueen raskaan teollisuuden Ruotsin kautta Keski- Eurooppaan vuoteen 2035 mennessä. Toteutuessaan visio helpottaisi merkittävästi hallitusohjelmassa asetettua tavoitetta olla hiilineutraali viidentoista vuoden sisällä.

”Vety saattaa hyvinkin olla uuden energiajärjestelmän puuttuva palanen”, toteaa Energiateollisuus ry:n sähkömarkkinoista vastaava johtaja Pekka Salomaa.

”Vedyn tuottaminen vaatii paljon sähköä, ja sitä tuotettaessa syntyy lämpöä. Vetyä kannattaa siis tuottaa puhtaalla sähköllä, ja tuotanto kannattaa sijoittaa sinne, missä sivutuotteena syntyvää lämpöä voidaan hyödyntää kaukolämpöverkossa”, arvioi Salomaa.

Vetyyn tarvittavat investoinnit ovat valtavia, joidenkin arvioiden mukaan jopa 400 miljardia euroa, josta iso osa tulee EU:n koronaelvytyspaketista.

”Hahmoteltujen vetyputkien vetäminen vaatii 43–81 miljardia, eli melko vähäisen osan koko potista”, Salomaa toteaa.

Vetytalouden ABC

Pyrkimys hiilineutraalisuuteen mullistaa tulevaisuudessa energiantuotannon, teolliset prosessit, asumisen ja liikenteen. Sähkön käyttö moninkertaistuu ja sähköä tuotetaan suuria määriä alueilla, joissa on luontaiset edellytykset mittavalle uusiutuvan energian tuotannolle.
Sähköä voidaan konvertoida vedyksi niin sanotuilla elektrolyysereillä. Vedyn käytöllä voidaan vähentää hiilidioksidipäästöjä energiateollisuudessa, metalliteollisuudessa, kemianteollisuudessa, metsäteollisuudessa sekä liikenteessä. Vety tullaan tuottamaan päästöttömästi ja vetyä voidaan käyttää isojen energiamäärien siirrossa ja varastoinnissa. Vety on myös raaka-aine. Vedyn avulla voidaan valmistaa päästöneutraaleja liikennepolttoaineita vaikkapa lentoliikenteen tarpeisiin.
Suomi tarvitsee tulevaisuudessa vetyosaamista oman teollisuuden hiilidioksidipäästöjen hallintaan. Teollisuudenaloista erityisesti kemianteollisuus ja sementtiteollisuus tarvitsevat vetyä prosessien päästöjen vähentämisessä. Vetyä tarvitaan sekä fossiilisten että biopolttoaineiden tekemiseen.

Lähde: Valtioneuvosto

Löytyykö selkärankaa?

European hydrogen backbone -nimellä kulkeva hanke palvelee EU:n omia vähähiilisyystavoitteita. Keski-Euroopan riippuvuus kaasusta on suurempi kuin Suomessa, joten vetytalouteen pitää myös panostaa enemmän. Suomessa vedyn rooli saattaa silti muodostua suureksi, koska sähköntuotanto on lähes päästötöntä jo nyt, ja vety tarjoaa mahdollisuuden varastoida sähköä silloin, kun sitä tuotetaan erityisen paljon.

Energiateollisuus ry:n johtava asiantuntija Kimmo Siira huomauttaa, että vetyputkisto tarjoaa mahdollisuuden siirtää energiaa paikasta toiseen kustannustehokkaasti.

”Vetyputkien vetäminen on halvempaa kuin sähköverkkojen rakentaminen, joten energiaa myös kannattaa siirtää vetynä, kunhan putket vain saadaan vedettyä. Olemassa olevat maakaasuputket eivät tähän kelpaa ilman muutostöitä, koska vetymolekyyli on niin paljon pienempi kuin maakaasumolekyyli että se ei kerta kaikkiaan pysy samoissa putkissa”, toteaa Siira.

Vety välittää

Vetyä voidaan valmistaa vedestä sähkön avulla, tai maakaasusta erottelemalla hiili ja vety toisistaan ja ottamalla hiili talteen. Kumpikin tapa kuluttaa runsaasti energiaa. Vetyä tuottamalla ei voida tuottaa uutta energiaa, vaan sen valmistaminen merkitsee olemassa olevan energian varastoimista uudessa muodossa.

”Vety tarjoaa paljon mahdollisuuksia ennen kaikkea teollisuuden, mutta ajan mittaan myös liikenteen ja lämmityksen energialähteenä”, pohtii Pekka Salomaa.

”Ilmastonmuutos ratkaistaan eri sektorien yhteistyöllä, ja vety on mahdollinen välittäjäaine juuri tähän”, Salomaa lisää.

Teksti: Sami J. Anteroinen