Vihreällä tai vähäpäästöisellä vedyllä tarkoitetaan sellaista vetyä, joka tuotetaan vedestä uusiutuvan sähkön avulla. Tämä kiinnostaa monia päästöttömyytensä ansiosta: sen avulla on mahdollista vähentää teollisuuden päästöjä, ja sitä voidaan käyttää myös energian varastointiin. Tällä hetkellä suurin osa teollisuudessa käytettävästä vedystä tuotetaan fossiilisista polttoaineista, kuten maakaasusta.
Suomi haluaa vuosikymmenen loppupuolella tuottaa vientiin vihreää vetyä, myös Saksaan. Vedyn käyttäminen hiilineutraaliin talouteen siirtymisessä ei ole kuitenkaan ongelmatonta, koska vedyn tuotanto tulee kalliiksi ja siitä tulee olemaan niukkuutta. Suomalaiset haluavat käyttää vähäpäästöistä vetyä myös oman tuotantonsa kehittämiseen, mikä saattaa vaikuttaa myös saksalaisiin työpaikkoihin. Saksalaisen Rosa Luxemburg -säätiön tutkija Uwe Witt avaa tätä keskustelua kaksiosaisessa blogikirjoituksessaan, jonka tässä ensimmäisessä osassa keskitytään lähinnä siihen, mitä vetytalous on. Toinen osa käsittelee aihetta Suomen kannalta.
Vähäpäästöisellä vedyllä (H2) ja sen johdannaisilla on tulevaisuudessa tärkeä rooli hiilineutraaliin talouteen siirtymisessä etenkin viidellä käyttöalueella:
- Kun sähköä ei voida merkittävästi tehokkaammin käyttää suoraan tai akkujen avulla tai se olisi mahdollista vain valtavilla kustannuksilla (kuten lento- tai meriliikenteessä). Vetyä voidaan käyttää kahdella tavalla: polttokennoissa sekä nestemäisissä tai kaasumaisissa synteettisissä polttoaineissa (synfuels) – yhdessä hiilidioksidin (CO2) kanssa.
- Vety toimii myös pitkäaikaisena energian varastointiväliaineena energiahuollon turvaamiseksi vetykaasuturbiineilla, ennen kaikkea talvisin, kun tuulta ja auringonvaloa ei ole saatavilla (tästä tilanteesta käytetään nimitystä dunkelflaute).
- Teollisuudessa vety korvaa maakaasun polttoaineena korkean lämpötilan prosesseissa, joissa selvästi tehokkaammat lämpöpumput saavuttavat rajansa.
- Vetyä tarvitaan materiaaliprosesseissa syntyvien kasvihuonekaasujen vähentämiseksi, esimerkiksi raakaraudan tuotannossa koksien korvikkeena (ks. jäljempänä). Vähäpäästöisellä vedyllä voidaan myös tehdä ammoniakin tuotannosta ilmastoneutraalia. Toistaiseksi tässä prosessissa käytetty vety on saatu maakaasusta, jolloin vapautuu hiilidioksidia.
- Vedystä ja hiilestä valmistetut hiilivety-yhdisteet korvaavat kemianteollisuudessa maakaasua ja -öljyä raaka-aineina (biogeenisten raaka-aineiden lisäksi, joiden potentiaali on hyvin rajallinen) esimerkiksi muovituotteiden valmistuksessa.
Ollakseen kestäviä, tulee edellä mainittujen käyttötapojen perustua vihreän sähkön avulla tuotettavaan vetyyn. Tarvittaessa vihreä vety voidaan sen jälkeen sitoa hiilen kanssa synteettisten polttoaineiden (synfuels) tuottamiseksi. Tähän tarvittavaa hiilidioksidia saadaan kuitenkin ilmastoneutraalisti ainoastaan ilmakehästä, koska kaikki muut ajateltavissa olevat lähteet vapauttavat hiiltä ilmakehään (esimerkiksi fossiilisista lähteistä tai jätteiden poltosta peräisin oleva hiilidioksidi). Näin ollen ne ovat poissuljettuja, koska tällä tavoin ei synny hiilen kiertokulkua.
Kallisarvoinen vihreä vety
”Vihreän” vedyn tuotanto vihreän sähkön avulla elektrolyysiprosessilla on erittäin energia- ja kustannusintensiivistä, eikä tilanne näytä olevan lähitulevaisuudessa muuttumassa. Jos vetyä ei käytetä puhtaassa muodossaan, vaan sitä muunnetaan hiileen yhdistämällä nestemäiseksi tai kaasumaiseksi, lisääntyy energian kulutus huomattavasti. Vihreä sähkö on kuitenkin arvokas hyödyke ja siihen käytettävissä olevat alueet ja tarvittavat raaka-aineet ovat niukkoja ja usein erimielisyyttä herättäviä – niin lähellä kuin kaukana.
Tieteessä vallitsee siksi laaja yksimielisyys siitä, että vihreää vetyä ja siihen perustuvia synteettisiä polttoaineita (Power to Liquid, PtL) tulisi käyttää vain siellä, missä muita vaihtoehtoja ei ole. Periaatteessa etusijalle on asetettava suora sähköistäminen ja energiansäästö, eli akkusähkökäyttö, liikenteen siirtäminen kiskoille sekä lämpöpumput ja korkeat standardit korjausrakentamisessa. Myös Saksan liittohallitus näkee asian periaatteessa näin, mutta se on ainakin toistaiseksi pitänyt avoimena mahdollisuuden vedyn käyttöönottoon myös henkilöauto- ja rakennusalalla. Saksan liberaalipuolue (FDP) osana liittohallitusta sekä oppositiopuolueet Saksan kristillisdemokraattinen liitto (CDU) ja Sahra Wagenknecht -liittouma (BSW) kamppailevat jopa aktiivisesti synteettisten polttoaineiden ja vetylämmitysjärjestelmien puolesta pelastaakseen populistisesti polttomoottorit ja kaasulämmitysjärjestelmät. Tämä vaatisi kuitenkin samaa lopputulosta varten 5–10 kertaa enemmän vihreää sähköä kuin sähköautot tai lämpöpumput.
Kun keskustelut vihreän vedyn tuotannosta alkoivat joitakin vuosia sitten, kävi pian selväksi, että vihreä vety tulee olemaan niukka ja kallis resurssi. Saksassa tieteen ja politiikan kentällä asiaan kriittisesti suhtautuvat puhuvat siksi vihreästä vedystä myös ”energiakäänteen samppanjana”. Vaikka arviot Saksan tulevasta vedyntarpeesta vaihtelevat edelleen suuresti, on selvää, että noin 70–80 prosenttia vedystä jouduttaisiin tuomaan maahan, koska Saksassa on hyvin rajallisesti pinta-alaa vihreän sähkön laitosten rakentamiseen.
Ilman vihreää sähköä vaihtoehtona olisi niin sanottu sininen vety. Sinistä vetyä saadaan nykyään yleisen käytännön mukaan maakaasun höyryreformoinnilla erottamalla se vedyksi ja hiilidioksidiksi jopa 1000 celsiusasteen lämpötiloissa. Tuloksena olevaa hiilidioksidia ei kuitenkaan vapautettaisi ilmakehään, kuten nykyään, vaan puristettaisiin ja varastoitaisiin merenpohjaan (Carbon Capture and Storage – CCS). Tämä teknologia on kuitenkin Saksassa erittäin kiistanalainen ja on kyseenalaista, onko sillä vähäpäästöisessä vedyntuotannossa aidosti merkitystä.
Saksa ostosmatkalla
Saksa on allekirjoittanut vetysopimuksia potentiaalisten toimittajamaiden kanssa, joissa on suotuisammat ilmasto-olosuhteet vihreän vedyn tuottamiseen. Tällä hetkellä listalla ovat Egypti, Australia, Chile, Intia, Kanada, Namibia, Saudi-Arabia, Yhdistyneet arabiemiraatit ja Algeria. Suunnitelmat ovat olemassa kuitenkin toistaiseksi vain paperilla tai ovat mittakaavaltaan pieniä. Lisäksi erityisesti maahantuonti globaalista etelästä herättää kysymyksiä siitä, miten sosiaalinen ja ekologinen kestävyys huomioidaan. Arepo Consult on Rosa Luxemburg -säätiön toimeksiannosta laatinut tutkimuksen, jossa tarkastellaan vedyn maahantuomisen ekologisia ja sosiaalisia vaikutuksia Länsi-Afrikan valtioissa ja Marokossa.
Sekä Saksan että kumppanuusmaiden elektrolyysitehokkuudesta voidaan sanoa, ettei toistaiseksi ole rakennettu lähes mitään, eikä edes lopullisia investointipäätöksiä (Final Investment Decision – FID) ole toistaiseksi tehty. Kansainvälinen energiajärjestö (IEA) julkaisi huhtikuussa ”Northwest European Hydrogen Monitor 2024” -raportin, jossa esitellään, miten pitkälle vetyhankkeet ovat Luoteis-Euroopassa tähän mennessä edenneet. Raportissa tarkastellaan vihreän ja sinisen vedyn hankkeita. Alue kattaa kymmenen maata, mukaan lukien Saksa, Benelux-maat (Alankomaat, Belgia, Luxemburg), Ranska, Norja ja Iso-Britannia. Raportin lopputulema oli samansuuntainen: energia-analyytikko Steffen Buckholdin raportista tekemän analyysin mukaan tähän mennessä suhteellisen varmat vihreän vedyn määrät (eli rakennetut laitokset tai lopulliset inventointipäätökset, tuontia lukuun ottamatta) voisivat korvata vain noin viisi prosenttia Luoteis-Euroopan fossiilisen vedyn tuotannosta vuonna 2030. Esimerkiksi terästeollisuudesta, perusteollisuudesta tai lento- ja meriliikenteestä tulevaan vihreän vedyn lisäkysyntään ei olisi tässä yhtäkään kiloa. Saksalaisen TransHyDe-tutkimusprojektin analyysin mukaan EU:n 27 jäsenvaltiota ja Iso-Britannia tarvitsevat yhteensä vähintään 700 terawattituntia (Twh) kaasumaista vetyä vuoteen 2050 mennessä.
Maailmanlaajuisesti tilanne ei juuri ole toisin: vain noin neljälle prosentille vuoteen 2030 mennessä odotetusta 38 miljoonasta tonnista vähäpäätöistä vetyä on tällä hetkellä rakenteilla tuotantolaitoksia tai tehty lopullinen investointipäätös (FID). Vertailun vuoksi: vuonna 2019 tuotettiin ja kulutettiin maailmanlaajuisesti 69 miljoonaa tonnia harmaata vetyä, lähes yksinomaan maakaasusta (eli ilmastolle haitallisesti hiilidioksidipäästöineen). Vetyhankkeiden nykytilanteen mukaan nykyisestä fossiilisen vedyn kysynnästä pystyttäisiin globaalisti korvaamaan vuoteen 2030 mennessä ilmastoystävällisesti vain kaksi prosenttia. Kansainvälinen energiajärjestö IEA näkee jopa lähes 35 prosentin laskun vetyelektrolyysiin tarkoitettujen tuuli- ja aurinkovoimaloiden rakentamisessa seuraavien neljän vuoden aikana edelliseen vuoteen verrattuna. Keskeisin syy tähän on epävarmuus vedyn hintakehityksestä, rahoitusehdoista ja sääntely-ympäristöstä.
Kuljetusongelmat: Putki laivan sijaan
Vihreän vedyn käyttöön liittyy haasteita myös fysikaalisista syistä: sitä ei voida kuljettaa taloudellisesti puhtaassa nesteytetyssä muodossa laivoilla, mikä rajoittaa voimakkaasti mahdollista tuontia ulkomailta. Tämä johtuu siitä, että vety tulisi jäähdyttää -243 asteeseen ja laivaa kohti voitaisiin kuljettaa vain pieniä määriä. Ei olekaan ihme, että maailmassa on toistaiseksi vain yksi vedynkuljetusalus: sisävesialuksen kokoinen vetytankkeri liikennöi pilottihankkeena Australian ja Japanin välillä.
Tutkimukset ovat suurelta osin yksimielisiä: ainoa realistinen vaihtoehto vähäkasvihuonekaasuisen vedyn kuljettamiseen on kaasumaisessa muodossa putkea pitkin. Vedyn tuonti laivalla kaukaisista maista voisi tulla kyseeseen ainoastaan vedyn johdannaisina, jotka ovat huomattavissa paremmin kuljetettavissa kuin puhdas vety. Kyseeseen voisivat tulla esimerkiksi vihreästä tai sinisestä vedystä valmistetut ammoniakki tai metanoli. Näiden johdannaisten tuottamiseen tarvitaan kuitenkin paljon energiaa, ja suuria määriä energiaa menisi hukkaan muunnettaessa johdannaisia takaisin puhtaaksi vedyksi Keski-Euroopassa. Siksi tämä vaihtoehto on järkevä ainoastaan, jos johdannaiset käytetään siinä muodossa, missä ne saapuvat kohdemaihin eli ammoniakkina tai metanolina. Niiden muuntaminen takaisin vedyksi olisi aivan liian tappiollista toimintaa.
Käännös: Jenni Kettunen
Tällä blogipalstalla Vasemmistofoorumi kutsuu eri alojen asiantuntijoita kirjoittamaan vasemmistoa kiinnostavista yhteiskunnallisista teemoista.
Kirjoittajat esiintyvät blogissa aiheidensa asiantuntijoina. He eivät edusta Vasemmistoliittoa eikä heillä tarvitse olla mitään sidoksia Vasemmistoliittoon.
