”Valtaisa hyvinvoinnin lähde”

Loikka vetytalouteen

08.03.2021, kello 17:06

Teksti Petri Sallinen | Kuva Scanstockphoto

Loikka vetytalouteen

Suomi lähtee takamatkalta vetytalouteen. Lähtökohdat ovat kuitenkin hyvät: puhdasta sähköä, vettä ja laajalle ulottuvat kaukolämpöverkot.

Vetytalouden resepti on yksinkertainen. Otetaan päästöttömästi tuotettua sähköä ja puhdasta vettä. Erotetaan vety sähkön avulla vedestä. Lopputuloksena on puhdasta vetyä, josta voidaan jalostaa erilaisia energiatuotteita. Lisäksi sivutuotteena syntyy lämpöä, joka voidaan käyttää kaukolämpöverkossa.

Kuulostaa liian hyvältä ollakseen totta. Näennäisestä helppoudesta ja ikivanhasta teknisestä menetelmästä huolimatta vedyn osuus Euroopan unionin energiapaletissa on vain pari prosenttia. Vetytalouden yksinkertaisen olemuksen oivaltaminen ja ilmastopolitiikan terävöityminen ovat kuitenkin käynnistäneet vetyhypetyksen Keski-Euroopassa. Esimerkkinä tästä on EU:n tuore vetytalousstrategia. Se lataa suuria odotuksia vetytalouteen, vaikka tarjoaakin vain vähän konkretiaa. Rahaakin vetytaloutta kehittäville on tarjolla suhteellisen mukavasti.

Suomi loikkaa vetytalouden junaan takamatkalta. Suomella on kuitenkin jotain, mitä muulla Euroopalla ei ole. Puhdasta sähköä, hyvät vesivarannot ja mahdollisuudet hyödyntää vedyn valmistuksessa syntyvä lämpö kaukolämpöverkoissa. Rasitteitakaan ei ole, jollaiseksi jotkut Keski-Euroopassa luokittelevat laajamittaisen maakaasun käytön.

— Vetytaloudesta voi muodostua Suomelle valtaisa hyvinvoinnin lähde. Parhaimmassa tapauksessa Suomesta voi syntyä energiaa viedä maa jo seuraavien 10–20 vuoden aikana, hehkuttaa Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Jarmo Partanen.

Vetytalouden kainalossa suomalaisten kaukolämpöverkkojen arvo nousee kohisten. Niistä muodostuu vetytalouden mahdollistaja. Vedyn teollinen valmistaminen nimittäin kuluttaa paljon sähköä ja tuottaa runsaasti lämpöä. Käytetystä sähköstä kolmannes muuttuu prosessin aikana lämmöksi. Vedyn valmistuksen hyötysuhde ja taloudellinen kannattavuus paranevat reippaasti, kun lämpö voidaan käyttää kaukolämpöverkoissa kiinteistöjen lämmittämiseen.

Vedyn valmistuksesta syntyvällä lämmöllä taas voidaan korvata hiilidioksidipäästöjä aiheuttavien polttoaineiden käyttöä kaukolämmön tuotannossa. Tämä tarkoittaa sitä, että päästöt vähenevät, päästöoikeuksien ostamiseen kuluvat eurot säästyvät ja Suomen ilmastopoliittiset tavoitteet ovat taas muutaman askeleen lähempänä.

— Sähkö on silloin vedyn raaka-aineeksi sopivaa, kun sen tuottaminen ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä, toteaa Lappeenrannan teknillisen yliopiston professori Jarmo Partanen.

Oleellista on puhdas sähkö

Teollisesti tuotettu vety on juuri niin vihreää kuin on sen valmistamiseen käytetty sähkö. Tällä hetkellä suomalaisesta sähköstä 85 prosenttia on päästötöntä ja muutaman vuoden päästä päästöttömän sähkön osuus on jo 95 prosenttia. Lisäksi tuulivoimalle sopivia alueita on vielä paljon rakentamatta. Tämä antaa Suomelle hyvät mahdollisuudet rynniä vetytalouden kärkikaartiin.

Tässä vaiheessa on kuitenkin painettava jarrua. Keskieurooppalaisessa keskustelussa mikä tahansa päästötön sähkö ei kelpaakaan vihreän vedyn valmistamiseen. Myös päästöttömästi tuotettu sähkö haluttaisiin luokitella tarkemmin alkuperänsä mukaan. Tämä tarkoittaa sitä, että ydinsähköllä tai vesivoimalla valmistettu vety ei ehkä olisi yhtä vihreää kuin tuulisähköllä tuotettu vety. Luokittelu vaikuttaa toiminnan kannattavuuteen ja syntyvän tuotteen kilpailukykyyn — sen ympäristöstatukseen.

— Tällä hetkellä uusiutuvan energian RED II -direktiivi on turhan vahvasti läsnä keskustelussa, Partanen toteaa.

— Kaiken päästöttömän sähkön pitäisi voida kelvata puhtaan vedyn raaka-aineeksi. Tämä on Suomelle tärkeää ja tässä suomalaisten on oltava valppaina, kun päätöksiä tehdään.

Nesteen Outi Ervasti on havainnut saman. Neste on vahvasti vetytalouden kehittämiseen sitoutunut yritys.

— Tulevan sääntelyn ja uusiutuvaan energiaan liittyvien määritelmien olisi oltava selkeitä ja suoraviivaisia. Investointeja suunnittelevien yritysten on voitava luottaa siihen, että kun joku raaka-aine on luokiteltu puhtaaksi, ei määritelmiä muuteta seuraavana päivänä.

— Toiminta sen sijaan voidaan sopeuttaa regulaatioon, kunhan regulaatio on ennustettavaa. Esimerkiksi kestävyyskriteereihin kohdistuvista vaatimuksista voidaan parhaimmillaan rakentaa kilpailutekijä.

Laajamittaista teollista toimintaa

Vedyn valmistaminen ei ole nappikauppaa. Se on laajamittaista teollista toimintaa. Sitä varten tarvitaan valtavat määrät päästötöntä sähköä. Kun esimerkiksi SSAB:n Raahen terästehdas luopuu kivihiilen käytöstä ja siirtyy vetytalouteen, tarvitsee tehdas yhtä paljon sähköä vuodessa kuin yksi ydinvoimalaitos sitä pystyy tuottamaan.

— Sähköä tarvitaan paljon vuorokauden jokaisena tuntina. Vetyä valmistavaa tehdasta on käytettävä vähintään 6000 tuntia vuodessa, jotta toiminta olisi kannattavaa, Partanen huomauttaa.

Sillä ei ole merkitystä, mitä sähkö maksaa yksittäisen tunnin aikana, koska vedyn valmistamista ei voi perustaa satunnaisesti saatavilla olevien halpojen sähköerien varaan. Kokonaiskuvassa sähkön hinnalla on kuitenkin väliä, koska lähes 70 prosenttia vedyn valmistamisen kustannuksista muodostuu sähkön hankinnan kustannuksista.

Partasen mielestä Suomen olisi pidettävä hyvissä ajoissa hyvää huolta siitä, että vedyn valmistamisessa tarvittavaa päästötöntä sähköä on saatavilla. Tämä tarkoittaa ennen kaikkea sitä, että tuulivoimarakentamista olisi sujuvoitettava lupamenettelyiden ja kaavoituksen osalta.

— Sääntelyn ja uusiutuvaan energiaan liittyvien määritelmien olisi oltava selkeitä ja suoraviivaisia. Tämä on investointeja suunnittelevan yrityksen elinehtoa, huomauttaa Nesteen Outi Ervasti.

Monenväristä vetyä

Vetyä voidaan valmistaa useammasta eri raaka-aineesta. Vedyn markkina-arvo ja ilmastoystävällisyyden taso muodostuvat käytettyjen raaka-aineiden perusteella. Keski-Euroopassa vedylle on jo kehitteillä luokitusjärjestelmä.

Järjestelmän mukaan ”vihreä vety” on puhtainta vetyä. Sen tuottamiseen käytetään aurinko- ja tuulisähköä. Niiden valmistaminen ei aiheuta hiilidioksidipäästöjä. Vesivoimalaitosten tuottamalla sähköllä voitaisiin myös valmistaa vihreää vetyä — tosin kaikki eivät ole tästä samaa mieltä, koska päästöttömällä vesivoimalla on muita ympäristövaikutuksia.

Ydinsähkö jakaa myös mielipiteitä. Ydinsähkö on päästötöntä ja ydinsähköllä tuotetun vedyn ilmastovaikutukset ovat yhtä olemattomat kuin aurinko- ja tuulisähköllä tuotetun vedyn. Ydinsähkön rooli on kuitenkin monimutkainen. Etenkin Saksassa suhtautuminen ydinvoimaan on erittäin kielteistä ja maa on päättänyt sulkea kaikki ydinvoimalaitoksensa. Näillä näkymin ydinsähköllä tuotettu vety luokiteltaisiin kuitenkin ”päästöttömäksi”, joka ei statukseltaan ole yhtä hyvä kuin ”vihreä”.

Samaa ”päästötöntä” tavaraa olisi bioenergialla tuotettuun sähköön perustuva vety. Bioenergialla tuotettua sähköä valmistetaan polttamalla puuta ja erilaisia biomassoja. Suhtautuminen puun polttamiseen on Keski-Euroopassa kuitenkin hyvin erilainen kuin Pohjolassa. Puun polttamisen pelätään supistavan metsien hiilinieluvaikutuksia — siitäkin huolimatta, vaikka puuenergia perustuu metsäteollisuuden sivutuotteiden ja metsänhoitotoimista syntyvien jämien polttamiseen.

”Sininen vety” on statukseltaan astetta likaisempaa. Sininen vety on maakaasusta eroteltua vetyä. Valmistusprosessin yhteydessä syntyy hiilidioksidia, joka otetaan talteen. Hiilidioksidi voidaan nesteyttää ja pumpata takaisin maaperään tai sitä voidaan käyttää teollisuuden raaka-aineena.

”Harmaa vety” taas on maakaasusta eroteltua vetyä, ilman että prosessissa syntyvää hiilidioksidia otetaan talteen.

”Turkoosi vety” valmistetaan kuivatislaamalla, eli pyrolyysiprosessin avulla. Pyrolyysissä kiinteää polttoainetta hajotaan kovassa kuumuudessa ilman, että happi pääsee vaikuttamaan prosessiin. Vedyn lisäksi prosessi tuottaa grillihiilen kaltaista puuhiiltä.

Vetyklusterista vetoapua

Tuore yritysvetoinen vetyklusteri kirittää suomalaisia kohti eurooppalaisen vetytalouden kärkeä. Tavoitteena on yhteistyön avulla edistää vetytalousinvestointeja ja alan kehittymistä Suomessa. Tämän uskotaan synnyttävän uutta liiketoimintaa, työpaikkoja ja vientimahdollisuuksia.

— Mukaan tarvitaan koko teollinen elinkeinoelämä, toteaa Kansallisen vetyklusterin puheenjohtaja Outi Ervasti.

Ervastin mielestä Suomeen on pikaisesti pystytettävä kokeiluhankkeita, joiden avulla voidaan testata ja skaalata uusia tuotteita. Euroopan unionin elvytyspaketti on oiva keino saada hankkeille investointiapuja.

— Vetytalouden onnistumisessa rahoitus ja sääntely ovat merkittävimmät asiat.

Yritysten lisäksi Kansallisessa vetyklusterissa ovat mukana työ- ja elinkeinoministeriö (TEM) sekä Business Finland. Ministeriön mielestä vetytalouden edistäminen sopii hyvin teollisuuden vähähiilitiekarttojen toteuttamisen osaksi.

Kansallinen vetyklusteri työskentelee tiiviisti suomalaisten toimijoiden kanssa, etsii pohjoismaisia kumppaneita ja haluaa olla mukana kansainvälisissä verkostoissa. Tällä hetkellä suomalaisia vetytalousosaajia on jo mukana esimerkiksi European Clean Hydrogen Alliancen roundtable -toiminnassa.

Tämän vuoden helmikuussa toimintansa aloittaneessa vetyklusterissa on 30 suomalaista yritystä. Ohjausryhmässä ovat ABB, Aurelia Turbines, Gasgrid Finland, Fortum, Neste, SSAB, UPM ja Wärtsilä. Toimialaliitoista mukaan ovat lähteneet Energiateollisuus ry, Kemianteollisuus ry, Metallinjalostajat ry, Metsäteollisuus ry ja Teknologiateollisuus ry.

 

Mitä vedystä valmistettaisiin?

Pelkkä vety ei vielä ratkaise ilmasto-ongelmaa — vety on vain raaka-aine, joka pitäisi voida jalostaa taloudellisesti kannattavasti ilmastoystävällisiksi energiatuotteiksi.

Kenties vanhin tapa käyttää vetyä energian tuottamiseen on polttokennotekniikka. Prosessissa vetyä ja happea poltetaan yhdessä. Lopputuotteena syntyy sähköä ja lämpöä. Polttokenno keksittiin jo 1800-luvun alkupuoliskolla, mutta sen yleistymistä on hillinnyt korkea hinta.

Monilla autovalmistajilla on tuotannossa polttokennotekniikkaan perustuvia vetyautoja, mutta liikennekäytössä vetyjakeluasemien puute on vaikuttanut vetyautojen kysyntään. Suomessa arvioidaan kuitenkin liikkuvan 4000–6000 polttokennoautoa vuonna 2030. NASA ehti käyttää polttokennoja tuottamaan energiaa Apollo-avaruusaluksille jo vuosikymmenet sitten.

Suomessa Neste on kiinnostunut erityisesti vedyn hyödyntämisestä liikennepolttoaineiden valmistuksessa. Vetyä syntyy luonnostaan jo nyt öljynjalostuksen sivutuotteena.

— Vety voidaan yhdistää muista teollisuusprosesseista talteen otettuun hiilidioksidiin, joka on ilmaston kannalta ongelmallinen aine. Tällä tavalla voidaan hiilidioksidista kiertotalouden hengen mukaisesti valmistaa synteettisiä liikennepolttoaineita, Ervasti visioi.

Synteettisyys on avainsana, kun vedylle mietitään jatkojalostusmuotoja. Vety itsessään on vaativa ja haastava aine. Sen varastointi ja siirtäminen sellaisenaan vaati omanlaisensa tekniikan. Jos vetyä halutaan siirtää putkea pitkin, on sitä varten rakennettava oma verkosto — maakaasuputkistossa vetyä ei voi siirtää. Vetyputkiston on kestettävä paljon kovempia paineita kuin maakaasuputkiston. Siksi vetyputkien materiaaliksi saattaa valikoitua tulevaisuudessa komposiittimuovi. Tällä hetkellä eri puolilla maailmaa on rakennettu muutama tuhat kilometriä vetyputkistoa.

Vedystä valmistettu synteettinen kaasu on helpompi pala käsitellä. Koostumukseltaan synteettinen kaasu on samanlaista kuin maakaasu. Synteettistä kaasua voidaan siirtää maakaasuputkistossa ja sitä voi sekoittaa fossiilisen maakaasun joukkoon.

Vetyyn voidaan sekoittaa myös hiilimonoksidia, jolloin lopputuote on metanoli. Metanoli on helposti kuljetettava neste, joka soveltuu polttomoottoriajoneuvojen polttoaineeksi.

Vetyä hyödyntävät voimalaitokset perustuvat polttokennotekniikkaan tai erikoisvalmisteisiin kaasuturbiineihin. Suomessa Äetsään rakennettiin jo vuonna 2004 Pohjoismaiden ensimmäinen vetyvoimalaitos. Se hyödyntää paikallisen teollisuuslaitoksen sivutuotteena syntyvää vetyä.

Vetytalouden ongelma ei ole teknologian puute, vaan taloudellinen kannattavuus. Monet vetyä hyödyntävät prosessit ovat vielä kalliita. Tämä asia tosin voi muuttua, kun ilmastopolitiikan toteuttaminen terävöityy ja päästöoikeuksien hinta nousee. Samalla vetytalouden kilpailukyky kohenee.

Euroopan unionin koronaelvytyksestä voi olla tarjolla merkittäviä summia starttieuroja vetytalouden kehittämiseen. Ervastin mielestä investointituet vauhdittavat varmasti vetytalouden loikkaa, koska ilman tukea suurin osa vihreän vedyn hankkeista ei ole kannattavia.

 

#energia ja Eurooppa #energiatalous #ilmastonmuutos
Jaa artikkeli:

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakkolliset kentät merkitty *

Kommentit ()

Ei kommentteja