Vihreä vety ilmastonmuutoksen torjunnassa – ”Tuotannosta syntyvän hukkalämmön hyödyntäminen on matalimmalla roikkuva hedelmä”
Puhtaan eli vihreän vedyn rooli Suomen sekä koko Euroopan hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä tulee olemaan merkittävä.
VTT:n tiloihin on rakennettu konttiin 50 kilowattinen elektrolyysijärjestelmä. Kuva: Mikko Kauppinen
Vihreää vetyä voidaan tulevaisuudessa käyttää monin tavoin ilmastonmuutoksen torjunnassa. Vihreällä vedyllä tulee olemaan merkittävä rooli etenkin teollisuuden päästöjen vähentämisessä. VTT:n erikoistutkija Olli Himanen on työskennellyt vedyn parissa lähes 25 vuotta. Hän sanoo, että Suomessa on hyvät lähtökohdat vihreän vedyn tuotantoon.
– Meillä on paljon korkean teknologian yrityksiä, puhdasta sähköä ja pitkä historia vedyn käyttämisestä teollisuuden parissa. Meillä on myös paljon yrityksiä, jotka voivat valmistaa komponentteja vedyn valmistuslaitteisiin. Sähkön kantaverkko vahva ja ennustettava regulaatio, mikä edesauttaa investointeja. Suomella on hyvät mahdollisuudet vihreän vedyn tuotantoon, Himanen sanoo.
Meillä on paljon potentiaalia tuulivoiman lisäämiselle, ja sähkön siirtoverkko on vahva.
Suomessa ja Ruotsissa terästehtaat muodostavat noin 10 prosenttia hiilidioksidipäästöistä. Himanen sanoo, että eri teollisuudenaloja voidaan ”puhdistaa” vihreän vedyn avulla.
Optimaaliset lähtökohdat
Vihreä vety, joka tuotetaan vedestä elektrolyysillä käyttäen uusiutuvaa energiaa, kuten tuuli- tai aurinkoenergiaa, ei tuota lainkaan hiilidioksidipäästöjä.
– Tällä hetkellä maakaasulla valmistettu vety on huomattavasti halvempaa, mutta regulaatio ajaa sitä kohti, että teollisuuden on siirryttävä vihreään vetyyn.
Himanen arvioi, että 5–10 vuoden sisällä vihreä vety on laajemmin käytössä.
– Suomessa käytetään vetyä tällä hetkellä teollisuudessa yli satatuhatta tonnia vuodessa. Ongelmana on se, että vety valmistetaan maakaasusta, öljystä tai vastaavista fossiilisista polttoaineista.
Vety on vihreää silloin, kun sen valmistukseen käytetään päästötöntä sähköä. Suomessa on hyvät lähtökohdat vihreän vedyn valmistukseen myös siksi, että täällä on sähkö puhdasta ja Euroopan edullisimmasta päästä. VTT:llä Espoon Otaniemessä tehdään mallinnusta ja laskentaa sekä koelaitteistoja. Vetylaitteistoja on Otaniemen toimipisteessä rakennettu useita.
– Me keskitymme vihreän vedyn teknologioiden kehittämiseen. Parhaillaan on käynnissä esimerkiksi Business Finlandin rahoittama tutkimushanke, jossa on mukana parikymmentä suomalaista yritystä, jotka ovat kiinnostuneita vetyteknologiasta. Nämä yhteishankkeet ovat hedelmällisiä, loistavia paikkoja kehittää uutta. Yhteistyöyritykset ovat kiinnostuneita käyttämään elektrolyysiä omissa prosesseissaan tai mahdollisesti valmistamaan komponentteja elektrolyysereihin.
– Meillä on edelleen paljon potentiaalia tuulivoiman lisäämiselle, ja sähkön siirtoverkko on vahva.
Valmistuskapasiteetin pitää kasvaa
Puhtaan sähkön lisäksi Suomessa on paljon korkean teknologian yrityksiä.
– Ja yrityksillä on tahtotila siirtyä puhtaaseen teknologiaan.
Laitteistojen hintojen pitää laskea, eli valmistuskapasiteetin pitää kasvaa voimakkaasti, jotta vihreän vedyn valmistaminen on järkevää. VTT:llä tehdään myös ongelmanratkaisua.
Vedyn tuotannosta syntyvän hukkalämmön hyödyntäminen on matalimmalla roikkuva hedelmä.
– Meillä on täällä Otaniemessä esimerkiksi korkealämpötilaelektrolyyseri, joka toimii noin 700 asteen lämpötilassa. Elektrolyyserissä syntyy vetyä vedestä ja sähköstä. Hyötysuhde on korkea, eli vetyä saadaan vähemmällä sähköllä kuin muilla teknologioilla.
Järjestelmä ei ole kaupallinen, mutta prosessi on samanlainen kuin teollisuuden kokoluokan laitteessa.
– Haemme osa-alueita, miten tämä teknologia saataisiin edullisemmaksi ja vedyn hintaa alhaisemmaksi. Teemme paljon myös suoria toimeksiantoja yrityksille, autamme ratkomaan tiettyjä ongelmia. Me haluamme olla VTT:llä tätä ketjua auttamassa.
Paljon potentiaalia
Himanen sanoo, että elektrolyysiteknologiassa on paljon potentiaalia, mutta Suomessa ei ole vedyn siirtämiseen soveltuvaa laajaa kaupunkikaasuverkostoa. Jossain maissa, joissa jokaiseen taloon tulee kaasuputki, voi toimia polttokennojärjestelmiä pienessäkin mittakaavassa.
– Meillä sähkö on edullista, niin se tuskin tulee olemaan lähitulevaisuudessa konkreettista Suomen osalta, että meillä olisi kiinteistöissä laajamittaisesti omia polttokennojärjestelmiä.
Himanen sanoo, että vihreän vedyn tuotannosta syntyvän hukkalämmön hyödyntäminen on matalimmalla roikkuva hedelmä.
– Rakennuksiin liittyvä suorin linkki vihreän vedyn osalta on hukkalämmön hyödyntäminen kaukolämmöksi. Hyötysuhde sähköstä vetyyn on noin 60–70 prosenttia, loppu menee lämmöksi. Tämä lämpö voitaisiin hyödyntää kaukolämpöverkostossa.
Tekniikka on siis jo olemassa, mutta tällä hetkellä laitteiston korkea hinta muodostuu kompastuskiveksi.
– Kiinteistössä sähkön käyttäminen sähkönä on huomattavasti järkevämpää. Kriittinen infra, datakeskus tai sairaala tai vastaava, jossa sähköt eivät saa katketa missään olosuhteissa, nämä kiinteistöt voisivat mahdollisesti hyödyntää polttokennoa varavoimalähteenä.
Tällä hetkellä Suomen suurin vedyn käyttäjä on Kilpilahden jalostamo.
– Jos ja kun sinne tulee vihreän vedyn tuotantoa, niin ylimääräinen lämpö varmasti hyödynnetään. Iso vedyn tuotantolaitos, joka on sähköteholtaan 200 megawattia, synnyttää noin 100 megawatin edestä lämpöä.
Joustava kuorma lisääntyy
Teollisuuden sähköistyminen ja elektrolyysillä valmistettavan vedyn tuotanto tulee lisäämään sähkön käyttöä, mutta samalla se tulee lisäämään joustavaa kuormaa.
– Joustavan kuorman avulla kulutusta voidaan leikata silloin, kun hinta on korkealla. Se tulee osaltaan tasaamaan sähkön hinnan vaihteluja.
Teollisuusyritysten vetyklusteri on ennakoinut, että lähivuosina vetyyn liittyviä työpaikkoja syntyy noin 10 000.
– Vedyn tuotantolaitteiden valmistus, suunnittelu, luvitus, turvallisuusasiat, rakentaminen, käyttöönotto, operointi, näihin teemoihin liittyvät työt tulevat lisääntymään. Pitää ymmärtää energiamarkkinaa, vedyn loppukäyttöprosesseja, tuotantomenetelmiä, niiden ohjaamista ja säätöä. Mitä materiaaleja voidaan käyttää, eli mitkä materiaalit sopivat yhteen ja mitkä eivät. Tarvitaan automaatio-osaamista, ohjelmointia ja optimointia. Turvallisuuteen liittyy paljon lainsäädäntöä ja laitteiston luvittamista. Kokonaisuus on todella moniulotteinen.
Lue myös:
