Onnistuuko vihreä siirtymä?

Strategiset tavoitteet

Alun perin EU:n vetystrategia asetti tavoitteeksi vähintään miljoona tonnia (6 GW) vihreää vetyä vuoteen 2024 mennessä ja vähintään 10 miljoonaa tonnia (40 GW) vuoteen 2030 mennessä.[i] EU:n energiakriisin myötä vetytavoitteet kasvoivat 20 miljoonaan tonniin, josta omaa tuotantoa olisi 10 miljoonaa tonnia vuoteen 2030 mennessä[ii]. Osa näistä tavoitteista nojaa kansainväliseen vetykauppaan, vaikka vedyn laajamittainen liikuttelu ei ole kustannustehokasta.

Uusiutuvan energian direktiivissä (RED) asetetaan vaatimuksia myös vedyn tuotannolle. Vuoteen 2030 asti riittää kytkentä uusiutuvaan energiaan kuukausitasolla, kun taas sen jälkeen kytkennän on oltava tunti tunnilta. Vedyn tuottajien täytyy siis pystyä osoittamaan jokaiselta tunnilta, että elektrolyysilaitteiston käyttämä sähkö on tuotettu uusiutuvalla energialla vastaavalla hinta-alueella vastaavan tunnin aikana pääsääntöisesti ilman tukia rakennetulla uusiutuvalla sähköllä (lisäisyysvaatimus).[iii] Mikäli hinta-alueen päästöt ovat alle 18 g CO2eq/MJ, lisäisyysvaatimuksesta saa vapautuksen ja vedyntuottajan on solmittava pitkäaikainen sähkönhankintasopimus uusiutuvan vähäpäästöisen sähköntuottajan kanssa. Suomen kannalta tämä poikkeus on tervetullut, sillä tällä hetkellä Suomessa kulutetun sähkön päästöt ovat luokkaa 7 g CO2eq/MJ. [iv]

Liikenteen päästöjen vähentämisen ohjauskeinot

Fit for 55 -paketti tavoittelee merkittäviä vähennyksiä liikenteen päästöihin. Se edellyttää Euroopan keskeisille ajoreiteille henkilöautojen sähkölatausasemia 60 km välein, rekkojen ja bussien latausasemia 120 km välein ja vetylatausasemia 200 km välein vuoteen 2031 mennessä.[v] Tosin vetyrekkojen tuleminen ei ole selviö, esimerkiksi Scania on tarkastellut sekä vety- että sähkörekkoja ja arvioi, että vedyn käyttö tulee pitkällä aikajänteellä olemaan rajallista. Vedyn käyttö nimittäin edellyttää kolminkertaisen määrän uusiutuvaa sähköä verrattuna sähkörekkaan, koska energiahäviöt vedyn tuotannossa, jakelussa ja takaisin sähköksi muunnettaessa ovat yhteenlaskettuna niin suuret. Vedyn käyttö liikenteessä näyttääkin potentiaalisemmalta kaikista raskaimmassa liikkumisessa ja logistiikassa, jossa suora sähköistäminen ei ole teknisesti toteutettavissa.

Uusiutuvan energian direktiivi (RED) asetti vaihtoehtoisille liikenteen sähköpolttoaineille vähintään 1 %:n sitovan mandaatin (RFNBO, Renewable Fuels of Non-Biological Origin) vuoteen 2030 mennessä. Kaksinkertaisen laskennan periaatteet tosin pienentävät tätä tavoitetta.[vi] Lisäksi jokaisessa reaktiovaiheessa kuluu energiaa, syntyy kustannuksia ja lopputuotteen käsittelyn, kuljetuksen, varastoinnin ja käytön on oltava turvallista.

Uudet liiketoimintamallit

Teollinen vedyn tuotanto ja jatkojalostus ei käytännössä voi vaihdella suuresti tunti tunnilta tai päivä päivältä, vaan teollisuus edellyttää jatkuvatoimista prosessia, jossa kapasiteettia käytetään hallitusti ja tehokkaasti. Elektrolyysilaitteet voivat toki kestää vaihtelevuutta; esimerkiksi PEM-teknologiaan perustuvan laitteiston käynnistysaika vaihtelee sekunneista muutamaan minuuttiin ja kuormitusta voi muuttaa joustavasti. Pitkäaikaisessa käytössä elektrolyysereiden toiminnalle ja eliniälle tuskin kuitenkaan on eduksi voimakkaasti ja usein vaihteleva kuormitus.

Useimmiten teollisuuslaitokset tavoittelevat edullisia pitkäaikaisia sähkösopimuksia, joilla mahdollistetaan kannattava vedyn tuotanto ja investoinnin toteutuskelpoisuus. Samanaikaisesti uusiutuvan energian tuottajat ja toimittajat haluavat turvata riittävän hyvän sähkön keskimääräisen hinnan, jotta tuuli- tai aurinkovoimainvestointi on tuottava ja sähköä voidaan toimittaa kannattavasti. Eri sektoreiden toimijat ovatkin uuden edessä, kun heidän pitää löytää yhteensovitettava ansaintamalli, joka huomioi sekä voimakkaasti vaihtelevan sähkön hinnan että hankalasti ennustettavat vedyn kysynnän haasteet.

Suuria hankkeita suunnitteilla

Suurimmat ilmastohyödyt saadaan esimerkiksi korvaamalla kemianteollisuudessa fossiilista vetyä uusiutuvalla tai käyttämällä vetyä puhtaamman teräksen valmistuksessa. Esimerkiksi Neste tavoittelee fossiilivapaata jalostamoa vuoteen 2030 mennessä hyödyntämällä mm. kiertotalousratkaisuja ja uusiutuvaa, vihreää vetyä, jota on tarkoitus valmistaa Porvoossa elektrolyysitekniikalla jalostamon käyttöön (120 MW)[vii]. Terästeollisuudessa SSAB ja Blastr Green Steel suunnittelevat vihreän teräksen valmistusta Raaheen tai Inkooseen. Nämä hankkeet ovat monimutkaisia useiden miljardien investointeja, joissa tarvitaan valtavasti uusiutuvaa sähköä tuottamaan vihreää vetyä. Viimeaikaiset uutisoinnit mm. elektrolyysereiden hintakehityksestä ja regulaation tuomista kustannuksista eivät kuitenkaan lupaile teollisuudelle halpaa vetyä, päinvastoin. [viii]

Meillä on vielä mutkia matkassa, kun ohjaamme vihreän siirtymän suuria suunnitelmia kohti käytännön liiketoimintaa. Me insinöörit tietysti mielellämme taklaamme teknistaloudellisia haasteita, mutta tässä murroksessa direktiivit, mandaatit ja kestävyysvaatimukset taitavat asettaa suurimmat haasteet hankkeiden etenemiselle. Mottomme voisi olla: houkuttelevalla toimintaympäristöllä, kansainvälisesti kilpailukykyisellä osaamisella ja monialaisella yhteistyöllä kohti vihreämpää huomista!

Kirjoittajat:

Marita Niemelä johtaa Rejlersin Sustainable Energy Solutions -toimialaa. Hänellä on laaja tekniikan, liiketoiminnan ja tieteen tausta sekä yli 30 vuoden kokemus energia-, jalostus-, kemia- ja metsäteollisuudesta.

Aki Pesola vastaa Rejlersillä teknisestä johdon konsultoinnista. Hänellä on pitkä kokemus energia- ja teollisuussektorien kehittämisestä uusien, kestävien teknologioiden avulla.

LISÄÄ AIHEESTA TEKNINEN JOHDON KONSULTOINTI >>

[i] https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/ip_20_1259

[ii] https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-systems-integration/hydrogen_en

[iii] https://www.kslaw.com/news-and-insights/eu-regulatory-challenges-complicating-the-development-of-international-green-hydrogen-projects

[iv] Sähköntuotannon ja -kulutuksen CO2-päästöarviot - Fingrid

[v] https://ec.europa.eu/transport/infrastructure/tentec/tentec-portal/site/maps_upload/SchematicA0_EUcorridor_map.pdf

[vi] https://www.transportenvironment.org/wp-content/uploads/2023/09/RED-III-Fact-sheet-hydrogen-efuels-RFNBO-1.pdf

[vii] https://thyssenkrupp-nucera.com/2023/10/10/thyssenkrupp-nucera-and-neste-sign-agreement-to-reserve-production-capacities-for-120-mw-water-electrolyser-at-nestes-refinery-in-finland/

[viii] https://www.hydrogeninsight.com/production/cost-of-green-hydrogen-unlikely-to-fall-dramatically-in-coming-years-admit-developers/2-1-1523281