Vedyllä omavaraiseksi energiasta?

Sähköntarve kasvaa jyrkästi. Energian, lämmön ja materiaalien tuotannossa siirrytään käyttämään energianlähteenä yhä enemmän fossiilisten polttoaineiden sijaan sähköä. Hiilineutraalissa tuotannossa tarvittava sähkö tuotetaan päästöttömästi.

Huoli ilmaston lämpenemisestä ja vaatimukset päästöjen radikaalista vähentämisestä ovat nostaneet vedyn energiantuotannosta käydyn keskustelun ytimeen. Vety ei ole energianlähde, koska sitä ei sellaisenaan luonnosta tavata. Vety pitää valmistaa.

Vedystä puhutaankin energian kantajana ja siirtäjänä. Sen avulla uusiutuvaa energiaa voidaan hyödyntää tehokkaammin ja varastoida pidempään. Vety on tärkeä synteettisten polttoaineiden ja kemikaalien raaka-aine.

Johtava asiantuntija Jyrki Alkio työ- ja elinkeinoministeriöstä toteaa vetyä tarvittavan erityisesti sellaisilla yhteiskunnan toimintalohkoilla, joissa päästöttömyys on muilla keinoilla vaikea toteuttaa. Akkujen varassa kulkevat sähköautot toimivat hyvin henkilöliikenteessä.

– Raskaaseen liikenteeseen soveltuvat vetyyn perustuva polttokennotekniikka ja vedystä valmistetut sähköpolttoaineet paremmin. Valtamerialuksissa voidaan käyttää polttoaineena vedyn johdannaista ammoniakkia, Alkio selittää.

– Käyttäessämme tulevaisuudessa tuulivoimaa paljon nykyistä enemmän korostuu vedyn kyky varastoida energiaa ja tasata tuulettomista päivistä johtuvia tuotannonvaihteluita.

Puhtainta ”vihreää vetyä” saadaan hajottamalla vettä vedyksi ja hapeksi elektrolyysissä sähköenergian avulla.

Puhtainta ”vihreää vetyä” saadaan hajottamalla vettä vedyksi ja hapeksi elektrolyysissä sähköenergian avulla, käyttämällä siinä päästöttömiä energialähteitä. Suuren sähkönkulutuksen vuoksi hinta muodostuu korkeaksi. Siksi suurin osa maapallon vedystä on tuotettu maakaasusta ”harmaana vetynä”, mistä on aiheutunut hiilidioksidipäästöjä.

Vihreän vedyn tuottaminen on kallista myös huonon hyötysuhteen takia. Vedyn valmistuksessa sähkön energiasta noin 35 prosenttia muuttuu enemmän tai vähemmän hukkalämmöksi. Jos vety taas poltettaisiin sähköntuotannoksi, siitä voisi saada enimmillään 50 prosenttia talteen.

”Enemmän kuin hiilineutraali”

Vedystä ja hiilidioksidista valmistetaan Power-to-X -teknologioiden avulla hiilineutraaleja polttoaineita, esimerkiksi synteettistä metanolia ja siitä jatkojalostettua kerosiinia lentokoneisiin.

Power-to-X (P2X) tarkoittaa sähkön muuntamista toisiksi tuotteiksi, kuten energiatuotteiksi, kemikaaleiksi tai jopa proteiineiksi.

Tutkimusjohtaja Petteri Laaksonen LUT-yliopiston energiajärjestelmien tiedekunnasta näkee tällä alueella huikeita mahdollisuuksia.

– Voimme tehdä vedystä ja hiilidioksidista korvaavia aineita bensiinille, kerosiinille ja dieselille. Metanoli soveltuu myös kemianteollisuuden raaka-aineeksi. Siitä voidaan valmistaa muoveja, liuottimia ja liimoja, Laaksonen luettelee tuotteita, joiden valmistaminen on aiemmin perustunut fossiilisten raaka-aineiden käyttöön.

– Jos käytämme valmistukseen ilmasta ottamaamme typpeä, saamme ammoniakkia, josta voidaan taas tehdä lannoitteita ja polttoainetta valtamerilaivoihin.

Jotta tämä kaikki voitaisiin toteuttaa, hiilidioksidia pitäisi ottaa talteen. Laaksosen mukaan Suomessa on isoja biopohjaisia hiilidioksidilaitoksia: kaikki sellutehtaat. Niistä on kerättävissä 24 miljoonaa tonnia hiilidioksidia, millä voimme valmistaa yli kaksinkertaisen määrän tarvitsemiamme polttoaineita.

– Se on paljon enemmän kuin että me energian suhteen tulisimme hiilineutraaleiksi tai omavaraisiksi. Me voimme jopa viedä energiatuotteita. Me muutumme moderniksi öljyvaltioksi, puhtaan energian OPEC-maaksi, Laaksonen maalailee.

RIITTÄÄKÖ SÄHKÖMME KULUTUKSEEN?

Elinkeinoasioiden päällikkö Lauri Muranen SAK:sta oli mukana TEM:n viime vuonna asettamassa työryhmässä etsimässä keinoja energia-alan sektori-integraation edistämiseen.

– Jos katsotaan teollisuuden toimialojen omia tiekarttoja, yhtä hyvin kemianteollisuudessa kuin metallinjalostuksessakin nähdään tarve päästöttömästä vedystä valtavaksi, Muranen sanoo.

Teollisuudessa kehityksen ajurina toimivat myös historiallisen korkeiksi nousseet päästöoikeuksien hinnat. Teollisuus on Murasen mukaan saanut pitkään näitä oikeuksia ilmaiseksi, mutta ilmaisjaosta luovutaan 2030-luvulla. EU:n Fit for 55 -ilmastopaketti on tuomassa hiilitullit torjumaan hiilivuotoa. Hiilitullit kohdistuvat viiteen tuotekategoriaan, joista yksi on teräs.

SSAB lähtikin hyvissä ajoin kehittämään omaa fossiilitonta terästään. Ruotsalaisessa prosessissa fossiiliperäinen koksi korvataan raudan pelkistämisessä vedyllä, joka tuotetaan vedestä päästötöntä sähköä käyttämällä. Teräsyhtiö on aloittamassa laajamittaisen tuotannon vuonna 2026. Tämä on herättänyt toiveita kyseisen tekniikan tuomisesta SSAB:n Raahen terästehtaalle.

Raahen tehdas aiheuttaa noin 7 prosenttia kaikista Suomen päästöistä ja on näin maamme suurin yksittäinen päästölähde. Jotkut ovat myös pelänneet SSAB:n sulkevan tehtaan päästösyistä, mutta sellaisesta yhtiö ei ole ilmoittanut.

– Muutos Raahessa maksaisi miljardeja euroja. Sen lisäksi vedyn tuottamisessa puhutaan niin valtavasta sähkönkulutuksesta, että se karkeasti vastaisi yhden Hanhikiven ydinvoimalan tuotantoa, muistuttaa Alkio.

Voimme joutua muuttamaan sähkömarkkinoidemme rakennetta, jotta saisimme investointeja liikkeelle.

Muranen tarttuu dramaattisesti kasvavaan sähköntarpeeseen. Jos oletamme Suomen teollisen rakenteen muistuttavan tulevaisuudessakin nykyistä, se tarkoittaa, että meillä on edelleenkin paljon erilaista energiaintensiivistä teollisuutta. Kasvavaa kulutusta lisää liikenteen sähköistyminen, mutta on huomioitava myös siirtyminen öljylämmityksestä esimerkiksi maalämpöön.

Suomen vuotuinen sähkönkulutus kasvaa TEM:n mukaan nykyisestä 85 terawattitunnista (TWh) jopa 150 TWh:n tasolle 20–30 vuoden aikana. Muranen epäilee, kyetäänkö haasteeseen vastaamaan.

– Voimme joutua muuttamaan sähkömarkkinoidemme rakennetta, jotta saisimme investointeja liikkeelle.

Laaksonen pitää TEM:n arviota pienenä. Hänen mielestään tarvitsemme jatkossa sähköä 250–300 TWh enemmän. Laaksonen kuitenkin luottaa Suomen kykyyn houkutella sijoittajia edullisen sähkön vuoksi.

TARVITAANKO VALTION VETY-YHTIÖTÄ?

Alkio mainitsee Saksan investoivan 8 miljardia euroa vetytalouden edistämiseen, mikä on ”järkyttävä summa”. Sekin, että Suomessa varattiin 150 miljoonaa näihin hankkeisiin, on merkittävä sijoitus.

Hallitus teki budjettiriihessään syksyllä linjauksen, jonka mukaisesti vuoden loppuun mennessä selvitetään, onko tarvetta perustaa valtiollinen vety-yhtiö varmistamaan riittävä vedyn tuotanto ja jakelu maassamme. Linjaus on herättänyt vastustusta elinkeinoelämän taholta.

Muranen pitää valtion vahvempaa roolia perusteltuna murrostilanteessa, jossa yhteiskunnan sähköntarve ja vihreän vedyn kysyntä tulevat nopeasti moninkertaistumaan. Siirtymävaiheen ajaksi voitaisiin tarvita julkisen ja yksityisen sektorin yhteinen ”mankalayhtiö”, joka takaisi teollisuudelle lyhyemmässä ajassa riittävästi kohtuuhintaisella sähköllä tuotettua vetyä.

Mankala-periaatteella toimivat yritykset perustavat voittoa tuottamattoman osakeyhtiön yhteistä tarkoitusta varten. Energia-alalla osakeyhtiön osakkaat rahoittavat voimalaitoksen rakentamisen ja ylläpidon. Vastavuoroisesti ne saavat laitoksesta sähköä omakustannushintaan. Olkiluodon ydinvoimalan omistava Teollisuuden Voima tuottaa osakkailleen sähköä tällä periaatteella. Murasen mukaan näin on toteutettu myös suuri osa tuuli- ja vesivoimahankkeista.

– Malli voisi toimia vedyntuotannossakin. Vetyä prosesseissaan tarvitsevat yhtiöt, oli kyseessä sitten SSAB:n kaltainen teräsjätti tai polttoaineita valmistava energiayhtiö St1, löisivät hynttyyt yhteen.

– Kun tarvitaan isoja investointeja, ne kykenisivät yhdessä hallitsemaan paremmin niihin liittyviä riskejä.

Alkio tarjoaa keskusteluun toisenlaista näkökulmaa. Valtio on suurin omistaja vetyä valmistavassa ja käyttävässä Nesteessä. Neste on myös keskeinen toimija vuosi sitten perustetussa yritysten yhteenliittymässä, vetyklusterissa.

– Toinenkin valtionyhtiö, Fortum, on osoittanut kiinnostusta vetyyn. Voisiko valtio tavoitella vetyyn kohdistuvia päämääriään näissä yhtiöissä, vai onko vielä tarvetta jonkin erillisen organisaation perustamiseen?

Alkio ja Muranen ovat samaa mieltä siitä, että mikäli yksikään suomalainen yritys ei lähtisi näitä välttämättömiä investointeja toteuttamaan, valtion olisi tarpeellista ottaa siinä aktiivisempi rooli.

Laaksonen ei kaipaa valtiota mukaan teolliseen toimintaan. Hän ehdottaa tarkoitukseen Ilmastorahasto Oy:tä. Valtion kehitysyhtiö Vaken pohjalle viime vuonna perustettu erityistehtäväyhtiö keskittyy ilmastonmuutoksen torjumiseen, teollisuuden vähähiilisyyden vauhdittamiseen ja digitalisaation edistämiseen.

– Se lähtee rahoittamaan kohteita, joihin jokin yritys on jo päättänyt laittaa rahaa. Valtio tukee sitä kakkossijoittajana. Pitkällä aikavälillä toiminnan tulee kuitenkin olla kannattavaa.