Jaa

Lukuaika: 10 minuuttia

ITM Power -yhtiön valmistama elektrolyyseri, jolla tuotetaan vetyä. Kuva: Bubble60 / Wikipedia Commons.

Euroopan unioni on asettanut vetyyn paljon odotuksia ilmastonmuutoksen torjunnan, teollisuuspolitiikan ja jopa energiaomavaraisuuden vauhdittajana. Tämä toistaiseksi marginaalinen energiamuoto vaikuttaakin välttämättömältä osalta tulevaisuuden energiajärjestelmää, jossa lähes kaikki ilmastopäästöt on poistettava.

Google-haut vedylle nousivat viiden vuoden huippuunsa ympäri Eurooppaa heinäkuussa, kun uusi EU-komissio julkaisi unionin ensimmäisen vetystrategian. Strategia on komission tunnustus siitä, että ilmastotavoitteet vaativat aiemmin uskottua enemmän tukipolitiikkaa ollakseen realistisia. Näistä tukikeinoista vety on tärkeimpiä. Strategia ratsastaa protektionismilla ja tukeutuu mahdollisuuksiin vähentää ilmastotoimien kokonaiskustannuksia sekä parantaa jossain määrin maanosan energiaturvallisuutta.

Päästöjen vähentäjä

Vety on nopealla vilkaisulla sangen epätodennäköinen ilmastopolitiikan pelastaja. Sen tuotannosta koituu jopa 800 miljoonan hiilidioksiditonnin vuosittaiset päästöt, mikä on enemmän päästöjä kuin esimerkiksi koko Saksalla. Vedyn rooli maailmantaloudessa on muutamaa kemianteollisuuden käyttökohdetta lukuun ottamatta mitätön. Maailman energiankäytöstä se vastaa muutamaa prosenttia.

Vety on kuitenkin herättänyt paljon mielenkiintoa tänä vuonna ilmastotavoitteiden suuren kunnianhimon ja kiireellisyyden takia. Ilmastopaneeli IPCC:n mukaan ilmaston lämpenemisen rajoittaminen 1,5 asteeseen tarkoittaisi (netto-)hiilidioksidipäästöjen vähentämistä nollaan vuoteen 2050 mennessä ja kaikkien kasvihuonekaasujen osalta vuoteen 2067 mennessä. Lämpenemisen rajoittaminen kahteen asteeseen siirtäisi ajankohtia noin 30 vuotta eteenpäin.

Vety on herättänyt viime aikoina paljon mielenkiintoa ilmastotavoitteiden kunnianhimon ja kiireellisyyden takia. Klikkaa twiitataksesi

EU on asettanut itselleen vielä tiukemman tavoitteen: kasvihuonekaasujen nettopäästöjen nollaamisen vuoteen 2050 mennessä. Tavoitteen saavuttaminen tarkoittaisi, että EU:n alueella ihmisten aiheuttamia kasvihuonekaasupäästöjä olisi vain sen verran, mitä ihmisten toimilla myös sidotaan. 

Vaikka kyse on siis nettopäästöistä eikä täydellisestä päästöttömyydestä, on selvää, että esimerkiksi energia- ja teollisuuskäytön on oltava lähes päästöttömiä nettonollan saavuttamiseksi.  Kompensaatioiden hankkiminen näin suuressa mittakaavassa olisi vaikuttavuudeltaan ja kustannuksiltaan sekä epävarmaa, että poliittisesti kyseenalaista. 

Vuosi 2050 saattaa vaikuttaa kaukaiselta, mutta monen teollisuudenalan investointisykleissä mitattuna se on jo käsillä. Näin on esimerkiksi terästeollisuuden kohdalla, jossa tuotantokaluston käyttöikä voi ulottua jopa 40 vuoden päähän.

Miten vety liittyy kunnianhimoisiin ilmastotavoitteisiin? Keinot energiantuotannon ja teollisuusprosessien päästöjen vähentämiseen ovat sähköistäminen, biopolttoaineiden käyttö, hiilidioksidin talteenotto sekä fossiilisten polttoaineiden korvaaminen vedyllä. Sähköistäminen on useimmissa tapauksissa edullisin tapa, ja kolme muuta keinoa ovat tarpeen niihin kohteisiin, joissa sähköistäminen on liian kallista tai jopa mahdotonta. Useasti sähkönkäytön vaikeudet johtuvat siitä, että prosessissa vaaditaan erittäin korkeita lämpötiloja, helppoa energian varastointia tai muita ominaisuuksia, joita sähköllä ei ole. 

Jokaisella vähennyskeinolla on omat heikkoutensa ja vahvuutensa. Vedyn vahvuuksiin kuuluvat fossiilisia polttoaineita ja etenkin sähköakkuja suurempi energiasisältö suhteutettuna massaan, melko helppo liikuteltavuus nykyisessäkin infrastruktuurissa, kyky korvata fossiilisia polttoaineita petrokemian ja raskaan teollisuuden prosesseissa, palaminen ilman kasvihuonekaasupäästöjä sekä suhteellinen yleisyys. Vaikka vety käsittää vain muutaman prosentin maailman energian loppukäytöstä, sen käsittelystä on teollisuudella jo vuosikymmenten kokemus. Myös kotitaloudet ympäri Eurooppaa käyttivät vahvaa vetyseosta lämmitykseen ennen maakaasun tuloa. 

Vedyn vahvuuksiin kuuluvat mm. korkeampi energiasisältö, helppo liikuteltavuus nykyisessäkin infrastruktuurissa ja suhteellinen yleisyys. Klikkaa twiitataksesi

Heikkouksia on niin ikään monia: Vetyä ei juurikaan esiinny luonnossa sellaisenaan, joten se täytyy valmistaa, mihin kuluu hieman enemmän energiaa kuin mitä vedyssä itsessään on. Vety on siis energiamuoto, ei varsinainen energianlähde, ja sen kyky vähentää päästöjä riippuu vahvasti itse vedyn tuotantotavan päästöistä. 

Päätuotantotapoja on kaksi: höyryreformointi ja elektrolyysi. Elektrolyysi vaatii paljon sähköä, joten jos vedyllä aiotaan vähentää päästöjä, on tuon sähköenergian oltava uusiutuvilla tai ydinvoimalla tuotettua. Höyryreformointi taas vaatii kumppanikseen hiilidioksidin talteenoton ollakseen ilmastolle edullinen vedyntuotantotapa.

Lisäksi vetymolekyylit karkaavat ja syttyvät helpommin kuin esimerkiksi maakaasu, mikä asettaa korkeat, joskaan ei ennennäkemättömät, vaatimukset eri laitteiden turvallisuudelle. Energian varastoiminen vetynä maakaasun sijasta vaatii jopa kahdeksan kertaa enemmän tilaa, joskin painetta kasvattamalla ongelma hälvenee.

Alla olevan jaottelun mukaisista kategorioista noin puolessa vety on yksi lupaavimmista päästövähennyskeinoista, ja eri arvioiden mukaan se voisi vähentää 20–35 prosenttia kokonaispäästöistä.

Globaalit kasvihuonepäästöt

Lähteet: Our world in data; kirjoittaja.

Energiaturvallisuuden nostaja

Ilmastotavoitteiden lisäksi yksi tärkeä houkutin vedyn ja uusiutuvan energian tukemisessa on energiaturvallisuuden parantaminen. Toisin kuin esimerkiksi Yhdysvallat, Eurooppa on hyvin riippuvainen energian tuonnista, koska Euroopassa on hyvin vähän omaa energiantuotantoa mutta runsaasti energiankulutusta. Laaja vedyn tuotanto, jolla korvataan fossiilisia polttoaineita suuressa mittakaavassa, voisi siten vähentää tuonnista johtuvaa riippuvuutta. EU-komissio kytkeekin ilmastotavoitteet useasti energian tuonnin vähentämiseen.

Toisaalta riippuvuuden vähentäminen yhdellä alueella voi kasvattaa sitä toisaalla. Ilmastopolitiikka on globaalia, ja nykyisin nettonollatavoitteet kattavat jo kolme neljäsosaa maailmantaloudesta. Erityisesti Kiinan uusi nettonollatavoite on merkityksellinen, sillä maassa on runsaasti nuorta raskasta teollisuutta ja muita vaikeasti sähköistettäviä aloja. Täten on helppo uskoa, että vetyyn tullaan panostamaan myös Kiinassa. Maan kokoon liittyvät skaalaedut ja valtion tuet saattavat tehdä paikallisista vetyteknologioiden, kuten elektrolyysereiden, valmistajista eurooppalaisia kilpailukykyisempiä, kuten aurinkopaneelien kohdalla kymmenisen vuotta sitten kävi. 

EU:n strategiassa esitetty tavoite johtajuudesta vetyteknologioiden, kuten elektrolyysereiden ja polttokennojen, valmistamisen osalta kumiseekin onttouttaan. On täysin auki, mitä suhteellisia etuja eurooppalaisilla yhtiöillä tällä alalla on. Vähentyvä riippuvuus itse energian tuonnin osalta voikin kääntyä osittain riippuvuudeksi energiateknologian tuonnista.

On myös epäselvää, kuinka ratkaisevasti vetytalous todella vähentää Euroopan energian tuontiriippuvuutta. Huolimatta protektionistisesta perussävystään EU:n vetystrategiassa on nimittäin myös kansainvälinen ulottuvuus. Tämä on valtavan sähköntuotanto- ja elektrolyyserikapasiteetin rakentaminen Pohjois-Afrikkaan, josta vetyä voitaisiin tuoda Eurooppaan putkia pitkin. Painotus on erikoinen, sillä putkiston ja tuotantokapasiteetin rakentaminen poliittisesti epävakaalle alueelle voisi ennemminkin heikentää kuin vahvistaa energiaturvallisuutta, etenkin kun tarkoituksena on korvata globaaleilta markkinoilta ostettavia ja laivoilla kuljetettavia energianlähteitä. Pohjois-Afrikka-vaihtoehto lienee tuotu mukaan siksi, että ennusteiden mukaan tarvittavat vedyn volyymit ovat niin suuria, ettei Euroopan tuuli- ja aurinkoenergian potentiaali riitä tuotantoon – siis omavaraisuus jää haaveeksi. 

Hyvin karkea laskelma tarvittavista energiamääristä osoittaa haasteen suuruuden: jos EU:n nykyisestä sähköntuotannosta korvataan fossiiliset polttoaineet päästöttömillä vaihtoehdoilla, tarvitaan vuosittain noin 1 100 terawattituntia (TWh) lisää CO2-vapaata sähköntuotantoa. Luvussa on mukana sekä sähkön suorakäyttö että sähkön kulutus elektrolyysereissä, joilla tuotetaan sähköntuotannossa tarvittu vety. 

Sähkö vastaa viidennestä energiankulutuksesta. Jäljellä on siis noin 9 000 TWh fossiilista energiaa. Jos loppu puhdistetaan niin, että hieman yli puolet energiankulutuksesta päädytään sähköistämään ja vedyn osuus asettuu noin viidennekseen, tarvitaan noin 7 600 TWh/v lisää puhdasta sähköntuotantoa. Muilla keinoilla, kuten energiatehokkuudella, biopolttoaineilla ja hiilidioksidin talteenotolla jää puhdistettavaksi vielä viidennes energiankulutuksesta.

Kokonaisuutena Eurooppa tarvitsisi siis liki 9 000 TWh/v lisää CO2-vapaata sähköä, mikä yksinomaan tuuli- ja aurinkoenergiaa käyttämällä tarkoittaisi nykyisen tuotannon 19-kertaistamista. Määrä on niin suuri, että sen rakentaminen törmäisi jo maantieteellisiin rajoitteisiin. Esimerkiksi uusi EU:n merituulistrategia tähtää 300 gigawatin merituulikapasiteettiin vuonna 2050, joka tuottanee noin 1 000 TWh sähköä vuodessa.

Laskelman karkeudesta huolimatta on selvää, että urakka on liian valtava, jotta Eurooppa voisi vedynkään avulla irroittautua roolistaan energian tuojana. Eurooppa tarvitsee myös jatkossa runsaasti tuontienergiaa, ja energiaturvallisuudesta on huolehdittava suhteita luomalla ja ylläpitämällä, ei pyrkimyksillä omavaraisuuteen.

Euroopan energiaturvallisuudesta on huolehdittava suhteita luomalla ja ylläpitämällä, ei pyrkimyksillä omavaraisuuteen. Klikkaa twiitataksesi
Taloudelliset hyödyt

Uusiutuvat energianlähteet vaativat tyypillisesti fossiilisia verrokkejaan enemmän pääomaa ja työvoimaa, mikä helpottaa julkisten tukien perustelemista näiden rakentamiseen. Se, että Euroopan valtiot ja EU itse voivat lainata rahaa alhaisella korolla, helpottaa tukipolitiikkaa. Tukia ei tarvitse rahoittaa välittömästi muuta taloutta verottamalla. 

Varsinkin elektrolyysillä tuotetun vedyn tukemisessa on myös positiivisia vaikutuksia uusiutuvan energian yleistymiseen. Yksi suurimmista hidasteista tuuli- ja aurinkoenergian nykyistäkin nopeammalle rakentamiselle on tuotannon korreloivuuden aiheuttama kannibalisaatioefekti. Esimerkiksi kun kaikki aurinkopaneelit tuottavat sähköä samaan aikaan, sähkön hinta laskee lähelle nollaa, jopa negatiiviseksi. Jos näin tapahtuu usein, aurinkopaneelit eivät enää kykene noutamaan markkinoilta hintoja, joilla niiden investointikustannukset katettaisiin. Uhka on olemassa kaikilla tuotantomuodoilla, jotka eivät voi joustaa sen mukaan, milloin sähköä tarvitaan.

Yksi parhaista keinoista helpottaa joustamattomaan tuotannon lisäämistä järjestelmään on joustava kulutus eli laitteet, jotka pystyvät nostamaan kulutuksensa niinä hetkinä korkealle, kun sähköä syntyisi muuten liikaa, ja tuottamaan tällä sähköllä jotain arvokasta. Elektrolyyserit ovat juuri tällaisia laitteita. Jos elektrolyysereitä on paljon ympäri Eurooppaa, ne helpottavat tuuli- ja aurinkoenergian lisärakentamista, sillä huoli kannattavuuden tuhoavasta kannibalisaatiosta on pienempi. 

Samalla elektrolyysillä tuotetun vedyn kustannusten sekä uusiutuvan sähkön kustannusten välille voi syntyä itseään ruokkiva kehä – uusiutuvaa sähköä tuotetaan enemmän, mikä helpottaa elektrolyyseri-investointeja, mikä jälleen helpottaa uusiutuvien lisärakentamista ja niin edelleen.

Kuinka paljon elektrolyysin lisääminen hyödyttää eurooppalaisia rahallisesti, on kuitenkin epäselvää. Uusista energiamuodoista keskustellessa sorrutaan helposti sokeaan innostukseen, jossa mittakaavat ja kritiikki unohtuvat. Vedystä kaiken ratkaisevana ihmelääkkeenä on kohistu monesti historiassa, ainakin 1970-luvulta alkaen. Tuolloin vedyn mahdollisuudet nähtiin erityisesti öljyn korvaajana, sillä moni vakavastikin otettava ajattelija uskoi öljyn loppuvan tai ainakin öljyn hinnan nousevan loputtomiin. 

Todellisuudessa energian hintoja ei voi ennustaa kovinkaan pitkälle, eivätkä raaka-aineet ole myöskään loppumassa. Voi myös ennakoida, että maailmassa, joka pyrkii eroon fossiilisista polttoaineista, näiden hinnassa on pikemminkin lasku- kuin nousupainetta, mikä puolestaan nostaa päästövähennystoimien, kuten vedyn, kustannuksia. Rahasampo vety ei siis ole olemaan. Se on kannattavaa vain verrattuna muihin päästövähennyskeinoihin.

Välttämätön osa tulevaisuutta 

Olisi vaikea kuvitella Euroopan perääntyvän nykyisistä, ennennäkemättömän tiukoista ilmastotavoitteista. Tavoitteiden kunnianhimo sekä toisaalta kiireellisyys johtavat siihen, että lähes nollapäästöihin tähtääviä ratkaisuja on tehtävä jo pian, nyt tarjolla oleviin keinoihin nojaten. Vety tukee erinomaisesti jo tehtyjä ratkaisuja, esimerkiksi helpottamalla uusiutuvan energiantuotannon lisärakentamista. Samalla vety täydentää sähkön roolia päästöjen vähentäjänä ja mahdollistaa vähennykset myös kohteissa, joissa sähköistäminen on vaikeaa.

Ilmastotavoitteiden rinnalle nostetut pyrkimykset ovat hatarammalla pohjalla. Energiaturvallisuuden tavoittelu omavaraisuuden avulla törmää nopeasti omien resurssien loppumiseen, ja epämääräisen ”teknologiajohtajuuden” idealisointi on liki varma tapa tuhlata julkisia varoja elinkelvottomiin hankkeisiin, ellei aitoja kilpailuetuja ole. Vasta ajan myötä nähdään, mitä tavoitteita vedyllä lähdetään tavoittelemaan.

Jaa