Tuomo Tiainen: Vetytalouden mahdollisuudet Suomessa

Artikkeli pohjautuu P2X Solutions Oy:n toimitusjohtaja Herkko Plitin (kuva 1) Alihankinta 2024 -messuilla pitämään esitelmään. Se jatkaa Materia-lehden Energia ja vety -teemanumerossa (Materia 3/2024) käynnistettyä Vihreä siirtymä -teeman käsittelyä.

Yhteiskunta muuttuu, ja sähkön tuotanto uudistuu

Pyrkimys kestävään tulevaisuuteen on vaivihkaa käynnistänyt suuren yhteiskunnallisen muutoksen. Fossiilisista energialähteistä ollaan siirtymässä erilaisten hybridiratkaisujen kautta uusiutuvilla energianlähteillä tuotettuun sähköön ja tulevaisuudessa kenties myös vetyyn energian kantajana. Muutos on hyväksytty normaalina menettelynä kestävän tulevaisuuden saavuttamiseksi.

Kuva 1. P2X Solutions Oy:n toimitusjohtaja Herkko Plit

Samaan aikaan myös sähkön tuotanto on uudistumassa. Tavoitteena on tuotannon hiilineutraalisuus, jotta kasvihuonekaasujen aikaansaama ilmastonmuutos ja siihen liittyvät luonnonkatastrofit saataisiin kuriin. Luonnonkatastrofien aiheuttamien kustannusten arvioidaan olevan luokkaa 75-100 Mrd. euroa tapausta kohti.

Kuva 2. Tuuli- ja aurinkovoiman ennustettu kehitys Suomessa vuosina 2019-2025

Tuulivoiman ja aurinkoenergian käyttö sähkön tuotantoon on maassamme voimakkaassa kasvussa (kuva 2), ja fossiilisten polttoaineiden käyttö on vähenemässä. Tämä merkitsee myös sähköntuotannon puhdistumista. Vuodesta 2010 vuoteen 2022 siirryttäessä sähkön tuotannon aiheuttamat hiilidioksidipäästöt ovat Suomessa vähentyneet lähes 19 miljoonasta tonnista runsaaseen neljään miljoonaan tonniin. Samaan aikaan kilowattituntia kohti laskettu CO2-päästö on laskenut yli 225 grammasta vajaaseen 70 grammaan (kuva 3).

Kuva 3. Sähköntuotannon hiilidioksidipäästöjen kehitys Suomessa vuosina 2010-2022

Ennusteen mukaan vuonna 2025 Suomen sähköenergiasta noin 31 % tuotetaan tuuli- ja aurinkoenergialla, 35 % ydinvoimalla, 15 % vesivoimalla ja 19 % muulla lämpövoimalla (mukaan luettuna fossiiliset polttoaineet). Kapasiteetin kasvun myötä Suomi on muuttumassa sähköenergian tuojasta sen viejäksi 2020-luvun puolenvälin tienoilla (kuva 4).

Kuva 4. Suomen sähkötaseen ennustettu kehitys vuosina 2010-2030

Energiasektorin haasteet

Energiasektorilla on edessään kolme suurta haastetta: energian siirto, energian varastointi sekä energian hinta ja sen heilunta eli volatiliteetti.

Energian siirrosta valtaosa tehdään tällä hetkellä sähkön eli elektronien välityksellä. Tulevaisuudessa siirtoa joudutaan yhä enemmän toteuttamaan molekyylien eli kaasujen tai nesteiden välityksellä. Suunnitteilla on mm. laajan, Suomesta ja Ruotsista Saksaan ulottuvan vedyn siirtoverkoston rakentaminen kolmena erillisenä infrastruktuurihankkeena (ks. esim. Materia 3/2024 ss. 31-32).

Yleisellä tasolla uusiutuvien energialähteiden käyttö lisää tuotannon heiluntaa. Esimerkiksi Suomessa tuuli- ja aurinkovoiman ongelmana on niiden vaihteleva saatavuus. Erityisesti tämä näkyy talvikautena, jolloin energiaa tarvitaan runsaammin lämmitykseen. Tuotannon ja kulutuksen välillä vallitseva epätasapaino tuo mukanaan tarpeen energian varastointiin.

Akkujen, lämpövarastojen yms. avulla voidaan hoitaa osa varastointitarpeesta, mutta riittävän varastointikapasiteetin rakentamiseksi vety on otettava mukaan varastointivälineisiin ja -tapoihin. Teknologiset ratkaisut tähän ovat vielä suunnitteilla. Puhtaan vedyn varastointiin ja siirtoon liittyviä materiaaliongelmia voitaneen ratkaista mm. jatkojalostamalla vety hiilidioksidin avulla synteettisiksi polttoaineiksi ennen varastointia ja siirtoa.

Sähkömarkkinoilla hinta määräytyy kysynnän ja tarjonnan mukaan, ja yllä kuvattu tuotannon volatiliteetti heijastuu myös hintoihin. Vetytalous helpottaa hintaheilahtelujen tasoittamista, koska vedyn tuottamiseen elektrolyysiprosessilla tarvitaan paljon sähköä. Runsaan tarjonnan eli halvan sähkön aikaan voidaan tuottaa vetyä ja sen jatkojalostustuotteita varastoon ja purkaa varastoja sähkön niukan tarjonnan ja korkean hinnan vallitessa.

Tuulen ja vedyn avioliittoa voidaan siten pitää jopa välttämättömyytenä. Myös metsäteollisuus ja sen tuottaman biogeenisen hiilidioksidin talteenotto on otettava mukaan puhtaan energian tuotannon kokonaiskuvaan.

Oma lukunsa on sitten uusiutuvista energianlähteistä tuotetun energian hinta. Uusiutuvien energialähteiden hyödyntäminen sähkön ja vedyn tuotannossa vaatii mittavia investointeja, samoin uusien energiansiirtojärjestelmien rakentaminen. Jos vety halutaan ennen varastointia ja siirtoa jatkojalostaa helpommin käsiteltäviksi tuotteiksi, tarvitaan tähänkin merkittäviä investointeja. Investointien kustannukset tulevat väistämättä näkymään sekä uusiutuvan energian että sitä käyttäen valmistettujen päästöttömien tuotteiden hinnoissa.

Toisaalta fossiiliselle energialle ja sen sisältämällä hiilelle tulee tiukentuvan regulaation myötä myös muodostumaan hinta. Todennäköisesti hinta nousee sitä korkeammaksi, mitä puhtaampaa energiantuotantoa tavoitellaan. Tämä tasoittaa osaltaan fossiilisen ja uusiutuvan energian välistä hintaeroa.

Suomen mahdollisuudet

Globaali pyrkimys hiilineutraalisuuteen tuo mukanaan kiristyvää regulaatiota ja kunnianhimoisia tavoitteita vähähiilisille tuotteille. Hiili-intensiivisissä tuotteissa ja tuotannossa tavoitellaan 80 prosentin vähennystä vuoteen 2050 mennessä vuoden 2020 tasoon verrattuna.

EU:n ilmailupolttoaineita koskeva regulaatio edellyttää, että vuoteen 2050 mennessä hiilineutraalien (käytännössä synteettisten) polttoaineiden osuuden kaikista käytetyistä polttoaineista tulee olla vähintään 70 %. Tämä kaikki merkitsee mittavia investointeja hiilineutraalin energian tuotantoon ja jakeluun.

Kuva 5. Vihreän vedyn rooli energiamurroksessa

Suomen vahvuuksina investointien sijoittumista ajatellen ovat eurooppalaisessa mittakaavassa halpa sähkö, uusiutuvien energialähteiden osuuden voimakas lisääntyminen sähkön tuotannossa sekä vakaa sähköverkko. Meillä on myös runsaasti tarjolla puhdasta vettä vedyn tuotantoon ja biogeenista hiilidioksidia synteettisten polttoaineiden tuotantoon.

Myös politiikkaa tarvitaan

Systeemitason muutoksiin tarvitaan myös poliittista tahtoa. Politiikka mahdollistaa muutoksen, ja teollisuus sekä investoinnit toteuttavat sen. Kysynnän luominen tapahtuu poliittisten päätösten kautta.

Vihreän muutoksen poliittinen tahtotila on jo globaalisti olemassa. Dubain ilmastokokouksessa 2023 jopa öljymaat olivat valmiita luopumaan fossiilisista polttoaineista. Myös Kiina ja Intia ovat asettaneet hiilineutraalisuuden tavoitteekseen: Kiina vuonna 2050 ja Intia vuonna 2080. Hiilelle tulee hinta kaikkialla, ja rahoituksen saanti fossiilisiin hankkeisiin vaikeutuu.

Vihreä vety tulevaisuuden tekijänä

Vihreä vety mahdollistaa energiamurroksen (kuva 5). Suomessa hallituksen tavoitteena on, että vähintään 10 % vihreän vedyn globaalista tuotannosta tulisi Suomesta. Maassamme on jo suunnitteilla tai käynnissä yli 40 vetyprojektia, jotka vastaavat 8 000 MW tehontarvetta, 1 000 000 tonnin vedyntuotantoa vuodessa ja 20 Mrd. euron investointeja. Pitkällä tähtäyksellä tavoitellaan 35 miljardin euron investointeja ja 100 000 uutta työpaikkaa.

Kuva 6. P2X Solutions Oy:n tavoitteena oleva elektrolyyserikapasiteetin kasvu vuoteen 2031 mennessä

P2X Solutions Oy:n 20 MW:n vihreän vedyn tuotantolaitos Harjavallassa avaa Suomen vetytalouden käynnistyessään tämän vuoden loppuun mennessä. Käynnissä ovat lisäksi hankkeet suurempien laitosten skaalaamiseksi Joensuuhun (40 MW) ja Ouluun 100 MW). Yrityksen tavoitteena on kasvattaa elektrolyyserikapasiteettinsa 1 000 megawattiin vuoteen 2031 mennessä (kuva 6). Tämä vastaa kuuden miljoonan tonnin kumulatiivista hiilidioksidin päästövähennystä. ▲

TEKSTI: TUOMO TIAINEN