Vedyn teknologisista mahdollisuuksista on puhuttu vaikka kuinka kauan, mutta viime vuosina “vetytalous” on noussut pelkästä teknologisesta ideasta laajemmaksi yhteiskunnalliseksi visioksi. Kuin “kiertotalous” tai “biotalous” aiemmin, se lupaa suorastaan yhteiskunnan aineenvaihdunnallista mullistusta. Investoinnit tähän visioon ovat kasvaneet voimakkaasti, ja poliittista pääomaa kerätään sen taakse hurjalla vauhdilla. Siksi juuri nyt on tärkeä hetki katsoa, mitä kaikkea vetytalous lupaa, mitkä lupaukset ovat uskottavia ja mitkä eivät. Vedyn rooli yhteiskunnissa kasvaa väistämättä, mutta kaikkia visioita ei kannata toteuttaa.
Vetykaasua koeputkessa. Kuvan lähde Wikimedia Commons.
Yhä useammilla EU-mailla on nykyään omia vetyohjelmiaan. Suomen uudessa hallitusohjelmassa visioidaan maan pyrkivän vetyvetoisesti “puhtaan energian suurvallaksi”, ja tämän rinnalle teollisuuden vetyklusteri julkaisi kesäkuussa oman strategiansa. Edellinen hallitus antoi valtionyhtiö Gasgrid Finlandin tytäryhtiö Vetyverkko Oylle tehtäväksi kansallisen vetyverkon kehittämisen ja visioita on myös putkistoista Itämeren alueelta manner-Eurooppaan. Alueellisia vetystrategioita ja kehittämisohjelmia on niin Pohjanmaalla kuin Kaakkois-Suomessakin. Saksa ja Italia ilmoittivat kesäkuussa edistävänsä maiden välistä “vetyvalmista” kaasuputkistoa, joka voisi tuoda maakaasua ja vetykaasua Afrikasta asti. Euroopan kaasutoimittajien yhteenliittymä on peräänkuuluttanut vetyputkien “selkärankaa” mantereelle. Maailmalla asiaa edistää taloudellinen yhteenliittymä Hydrogen Council, ja Yhdysvaltain IRA-ohjelmassa vedyllä on merkittävä rooli.
Jonkinlainen vetymullistus siis on väistämättä edessä, sillä niin paljon poliittista ja taloudellista pääomaa on pelissä. On kuitenkin vaarana, että vedyn teknologisia mahdollisuuksia ja sen tiettyjen käyttötapojen järkevyyttä yliarvioidaan niin, että luodaan ongelmallisia polkuriippuvuuksia tuleville vuosikymmenille. Ekologisessa siirtymässä ylimitoitetut investoinnit ja riippuvuus juuri tietynlaisesta infrastruktuurista voivat päätyä hidastamaan muutosta kohtalokkaasti ja ohjaamaan ainakin niukkoja energiavirtoja väärään suuntaan.
Vedyn merkitys nykyisten yhteiskuntien aineenvaihdunnassa on ennestään merkittävä ja tulee väistämättä kasvamaan. Mutta monissa käyttötarkoituksissa sen rooli on vielä spekulatiivinen ja osin hyvin ongelmallinen. Siksi on äärimmäisen tärkeää erotella toisistaan vedyn välttämättömyydet, hedelmälliset mahdollisuudet ja epätodennäköisimmät ja turhimmat käyttötarkoitukset. On hahmotettava mittaluokkia ja vedyn hyödyntämisen suhteita energia- ja resurssitehokkuuteen, sillä ekologisessa siirtymässä niukkuuden kysymykset tulevat aivan uudella tavalla polttaviksi. Vetytaloudesta ei pitäisi puhua epäkriittisesti erittelemättä, eikä optimistisia visioita tulisi nielaista sellaisenaan – perusteellisen kriittisen tarkastelun ja keskustelun aika on juuri nyt.
Perusasioita: vety energiataloudessa ja vedyn värit
Vety on jo nykyisellään laajassa käytössä yhteiskunnissa teollisuuden raaka-aineena tai katalyyttinä, ennen kaikkea öljyteollisuuden prosesseissa sekä ammoniakin ja metanolin tuotannossa mm. lannoiteteollisuudessa. Palaamme näihin käyttötapoihin tuonnempana, mutta koska vedystä puhutaan tällä hetkellä hyvin paljon osana energiantuotannon siirtymää, on hyvä muistuttaa tietyistä perusasioista. Vety ei ole tuulen, auringon, ydinvoiman, vesivoiman tai fossiilisten polttoaineiden kaltainen energianlähde. Ei siis ole olemassa “vetykaivoksia”, joista ammennettaisiin vetyä energiantuotannon polttoaineeksi. (Joskus tulevaisuudessa tällaisiakin saattaa olla, mutta tämä vedyn muoto on vielä niin spekulatiivinen ja marginaalinen, että siihen ei ole tarpeen syventyä. Niin ikään vedyn isotooppien käyttö fuusiovoimassa on oma kysymyksensä, mutta sekään ei kovin ajankohtainen.)
Energianlähteen sijaan vety tarjoaa mahdollisuuksia “energiavektorina”, siirtämisen, muuntamisen ja varastoinnin tapana. Sitä voi verrata siis tietyssä mielessä sähköön – sähköistyminen oli aikanaan vallankumouksellinen energiatalouden muutos, vähintään yhtä tärkeä kuin polttomoottorin yleistyminen. Niiden välillä on kuitenkin merkittäviä eroja, joista ilmiselvin on tietysti sähkön ja vedyn olomuodossa: siirrettävä virta ja kuljetettava ja säilöttävä kaasu. Energiataloudellisesti sähkön käytön hyötysuhde on erinomainen, mutta sen siirtämisellä on maantieteelliset rajat (siirtolinjojen häviöiden kasvaessa) ja sen pitkäaikainen säilöminen on hyvin hankalaa.
Vedyn energiakäytössä hyötysuhde taas on heikko, sillä energiahäviöitä tapahtuu runsaasti niin vedyn tuottamisessa kuin sen energiakäytössä – eli käytännössä polttamisessa. Vetyä kuitenkin voidaan säilyttää pidempään ja kuljettaa kauemmas. Professori Ugo Bardi onkin kuvannut vetytalouden historian esseessään, miten alkujaan vetytalouden unelma luotiin, kun visioitiin maailman energiatalouden pyörittämistä muutamien massiivisten ydireaktorien (hyötöreaktorien) varassa. Huonolla hyötysuhteella ei olisi väliä runsauden maailmassa – vastaavanlaisia visioita rakennetaan nyt optimististen uusiutuvan energian näkymien varaan.
Toinen avainkysymys vedyn energiataloudellisessa roolissa on, millä tavalla vetyä tuotetaan – on tullut tavaksi puhua vedyn väriskaalasta. Tilanne on jopa hieman hupaisa, sillä uusia vedyn värejä kehitellään koko ajan lisää eri tuotantotapoja erottelemaan, mutta tässä yhteydessä keskitymme olennaisimpiin eroihin.
Saastuttavimmat tuotantomuodot, musta ja ruskea, perustuvat kivihiileen ja ruskohiileen. Harmaa perustuu maakaasuun. Vetyä erotetaan suoraan fossiilisista polttoaineista kaasutusprosessissa (sitä voidaan erottaa myös erilaisista biomassoista), ja prosessi tuottaa hyvin paljon ilmastopäästöjä. Valtaosa maailman vedystä tuotetaan näillä tavoilla – alle prosentti on muuta. Globaali noin 100 miljoonan tonnin vetytuotanto saa aikaan noin 2 prosenttia maailman kasvihuonekaasupäästöistä (arvioissa on hieman heittoa, mutta mittaluokka on tämä).
Astetta puhtaampi tuotanto on edelleen maakaasupohjaista, mutta tässä sinisessä vedyssä päästöjä pyritään vähentämään hiilen talteenotolla (carbon capture, CC). Sinisen vedyn vähäpäästöisyys ei kuitenkaan ole yksinkertainen asia, kuten esimerkiksi Australian entinen pääministeri Malcolm Turnbull totesi tuoreessa kannanotossaan. CC-teknologia kaappaa talteen vain osan päästöistä, 80–90%, ja pyrittäessä kohti päästöjen nettonegatiivisuutta nämä jämäpäästötkin ovat ongelma. CC ei myöskään eliminoi maakaasun tuotantoon, kuljetukseen ja varastointiin sitkeästi liittyviä metaanipäästöjä – ja koska metaani on voimakas lyhytikäinen ilmastokaasu, ongelma on merkittävä. Kolmas kysymys on, pyritäänkö kaapattu hiilidioksidi varastoimaan (carbon capture and storage, CCS) vai kierrättämään toisiin käyttötarkoituksiin (carbon capture and use, CCU). Esimerkiksi synteettisten hiilivetyjen tuotantoon käytettäessä hiilidioksidi voi päätyä korvaamaan fossiilisia polttoaineita ja siten osaltaan vähentämään uusia päästöjä. Mutta mitä kiireellisemmäksi ilmastopäästöjen vähentäminen muuttuu aikataulun kiristyessä (eli mitä hitaammin toimet etenevät), sitä vähemmän varaa tällaiseen “hiilen kierrätykseen” on. Polttoainekäytössä hiili päätyy joka tapauksessa lopulta ilmakehään. Sinisen vedyn “puhtaus” on siis erittäin suhteellinen kysymys.
Vetytalousinnossa onkin puhuttu yhä enemmän vihreästä vedystä. Tällöin vetyä tuotetaan erottamalla se vedestä elektrolyysin avulla – prosessi on monille meistä tuttu koulun fysiikan luokasta. Mikäli käytettävä sähkö on vähäpäästöistä, voidaan puhua vihreästä vedystä. Vihreän vedyn osuus maailman vedyntuotannosta on nykyään häviävän pieni – jopa olematon – mutta juuri sen kasvua visioidaan hurjaksi.
Tällä hetkellä maakaasusta tuotettava harmaa vety on halvinta, mutta vihreän oletetaan halpenevan nopeasti sekä vähäpäästöisen sähköntuotannon lisääntyessä että elektrolyysilaitteistojen halventuessa (ks. tuore ennuste). Hurjimmissa unelmissa pyritään maailman elektrolyysikapasiteetin monisatakertaistamiseen.
Vedyn käyttö: nykytilanne ja unelmat
Kuten edellä mainittiin, vedyllä on jo ennestään merkittävä rooli raaka-aineena ja katalyyttinä teollisissa prosesseissa, noin 100 miljoonaa tonnia vuodessa globaalisti. Näihin käyttötarkoituksiin on tulevaisuudessa näkyvissä erisuuntaisia muutospaineita. Öljyteollisuudessa vetyä käytetään jalostusprosessissa ja petrokemian tuotannossa, ja koska tämä vastaa noin kolmannesta vedyn nykykäytöstä, öljyn käytön vähentyminen pienentää tätä osuutta. Lannoitteiden tuotanto on toinen merkittävä käyttötarkoitus, ja tähän liittyy kahdensuuntaisia paineita. Yhtäältä lannoitteiden ylikäyttöä olisi vähennettävä maailmassa, toisaalta monilla alueilla lannoitteita tarvitaan satojen nostamiseksi – erilaiset ekologisesti kestävämmän viljelyn muodot voivat vähentää tätä tarvetta, mutta tiellä on monenlaisia poliittisia, taloudellisia ja tuotannon historiaan liittyviä esteitä (viljelytapojen muutos on hidas prosessi).
Teollisuuskäytössä suurimpia kasvuodotuksia liittyy varmaankin teräksen tuotantoon. Heti alkuun on muistettava, että vetyä käytetään jo nykyään maailmassa terästuotannossa – se on neljänneksi suurin teollinen käyttömuoto. Vihreän vedyn käyttö alalla on kuitenkin vasta lastenkengissään, eli valtaosa on saastuttavammin tuotettuja vedyn muotoja. “Vihreän” teräksen tuotannossa pitäisi käyttää minimaalisen ilmastokuorman vetyä – nyt määrittelykamppailuja käydään siitä, tulisiko sen olla vihreää vetyä vai kelpaisiko myös sininen, ongelmineenkin. Mittakaavoista kertoo IEA:n arvio, jonka mukaan koko maailman terästuotannon siirtyminen puhtaimmalle polulle 15-kertaistaisi sektorin vedyntarpeen. Onkin selvää, että terästuotannon ympäristövaikutusten suitsimisessa entistäkin enemmän huomiota tulisi laittaa teräksen käytön vähentämiseen (esimerkiksi rakennusten pitkäikäisyys, korjattavuus ja käytön muokattavuus) ja kierrättämisen voimakkaaseen edistämiseen. Pitäytyminen business as usual -ennusteissa paisuttaa arvioita vedyn tarpeen kasvusta. Tämä kuvastaa hyvin sitä, miten materiaalivirtojen tarkastelua ei ole sisäistetty vielä alkujaankaan tarpeeksi ekologisen siirtymän näkymiin.
Teollisten käyttötapojen kasvuennusteilla ei kuitenkaan voitaisi kannatella nykyisen laajuista vety-hypeä, vaan se nojaa hyvin pitkälti vedyn rooliin energiajärjestelmissä. Juuri näihin kysymyksiin pitäisi suhtautua kriittisellä varovaisuudella ja epäilyksellä. Huono hyötysuhde on erityinen ongelma vihreän vedyn kanssa. Kun sähköä käytetään elektrolyysissä vedyn tuotantoon, tapahtuu väistämättä merkittävää hävikkiä. Ja kun vetyä käytetään energian tuotantoon, se tapahtuu polttamalla, mihin niin ikään kuuluu termodynaamisella vääjäämättömyydellä häviöitä. Koko prosessin hyötysuhde on siten helposti kertakaikkisen onneton.
Tämä on kriittisen tärkeä kysymys nyt, kun olemme uuden historiallisen sähköistymisen vaiheen äärellä. Irrottauduttaessa fossiilisista polttoaineista sähkön käyttö lisääntyy väistämättä hurjasti. Kun saastuttavaa vanhaa tuotantoa ajetaan alas ja uutta vähäpäästöistä rakennetaan, ja kun sähkön kokonaiskulutus kasvaa, kohdataan vaikea pullonkaula. Kuten aiemmassa blogikirjoituksessa pohjustimme, sähköistyminen antaa kuitenkin mahdollisuuksia helpottaa tilannetta. Sähkön käyttö on lukuisissa käyttötarkoituksissa tehokkaampaa, eli hyötysuhteeltaan fossiilisia polttoaineita parempaa.
Energiasta saadaan irti enemmän työtä. More bang for your buck, kuten amerikkalaiset sanoisivat. Vähemmällä energialla voidaan saada aikaan enemmän. Parhaimmillaan sähköistäminen siis lieventäisi historiallisen pullonkaulan ongelmaa, kun kokonaisenergiabudjettia voitaisiin laskea. Vedyn suuri rooli energiajärjestelmissä sen sijaan voisi toimia jopa tätä pyrintöä vastaan.
Ainoastaan tietyissä rajatuissa asioissa työtä saadaan aikaan helpommin tai tehokkaammin polttamalla kuin sähköllä. Tällaisia voivat olla jotkin korkeaa lämpötilaa vaativat teolliset prosessit. Sähkö ei vielä myöskään teknisten rajoitteiden vuoksi sovellu moniin käyttötarkoituksiin – niinpä vedystä on puhuttu paljon esimerkiksi raskaan liikenteen, lentoliikenteen ja laivakuljetusten yhteydessä. Monet näistä asioista ovat kuitenkin jatkuvassa muutoksessa teknologian kehittyessä – esimerkiksi mainitussa vihreässä terästuotannossa on näkyvissä myös teknologiapolkuja, joissa vedyllä ei olisi moista roolia, ja sähkörekkoja kulkee jo maanteillä.
Hyötysuhde ja teknologiset mahdollisuudet sekä näkyvissä oleva teknologian kehitys luovat näin ollen vedyn käytön järkevyyden hierarkian. Tämä asia on ollut suomalaisessa julkisessa keskustelussa näkyvillä hyvin vähän. Michael Liebreich, BloombergNEFin perustaja, on yhteistyökumppaneineen luonut alla olevat “vedyn tikapuut”, joiden ylemmillä puolapuilla ovat välttämättömät käyttömuodot. Mitä alemmaksi kuljetaan, sitä huonommaksi vaihtoehdoksi vety käy.
Esimerkiksi auton käyttövoimana sähkön hyötysuhde on noin tuplasti vetyä parempi. Lähinnä Japanissa ollaan hämmentävästi veikattu vetyhevosvoimia, mutta sielläkin näkyy merkkejä suunnan kääntymisestä. Tämä ei tarkoita, että sähköistyminen autoliikenteen ratkaisuna olisi automaattisesti kaikkiaan hyvä ratkaisu. Aivan kuten teräksen kohdalla, mittakaavalla on väliä. Mikäli nykyisen kaltainen ja kasvava henkilöautokeskeinen liikenne sähköistettäisiin yksi yhteen, edessä olisi varmasti mittavia materiaalien niukkuuteen ja niiden tuotannon ympäristövaikutuksiin liittyviä ongelmia (tosin esimerkiksi akkuteknologiassa uudet polut ovat mahdollisia, ja natriumpohjaiset akut ovat nousemassa merkittäväksi vaihtoehdoksi litiumpohjaisille). Laajapohjaisemmin ekologisesti kestävä liikenne vaatisi voimakkaampaa suuntaa kohti julkista ja kevyttä liikennettä sekä erilaisia tapoja henkilöautojen käytön jakamiseen.
On huomattava, että “vedyn tikapuiden” kaavio tarkastelee ennen kaikkea vedyn käytön kilpailukykyisyyttä, joten siitä ei voi suoraan lukea hyötysuhdetta eikä suhteutusta energiasiirtymässä syntyvään niukkuuteen, mutta se antaa hyvää osviittaa. (Adam Tooze käsittelee kaavion toista versiota Chartbook-uutiskirjeen esseessään.)
Michael Liebreich nostaa kirjoituksessaan esiin myös sen, miten fossiilienergiateollisuus tahtoo puhua ennen kaikkea sellaisista heikkotehoisista käyttömuodoista, joissa vety kilpailee sähköistymisen kanssa, kuten vedyn käytöstä liikenteessä tai jopa sen sekoittamisesta kotitalouskaasuun. Teollisuudella on tähän luonnollisesti oma intressinsä. Olemassa olevan vedyn tuotannon ja käytön “vihertämisestä” puhutaan huomattavasti vähemmän – koska siellä ei moista kilpailuasemaa ole.
Tähän liittyy tärkeä polkuriippuvuuden kysymys: päätyykö “vetytalous” edistämään kokonaisvaltaista siirtymää vähäpäästöisen energian hyödyntämiseen ja tukemaan uutta sähköistymisen vaihetta – vai pitääkö vetyinfrastruktuurin voimakas rakentaminen yllä “polttamisen polkua” ja korkeaa energiabudjettia? Juuri tästä on pitkälti kyse, kun puhutaan “vetyvalmiin” (hydrogen ready) infrastruktuurin rakentamisesta. “Vetyvalmis” tarkoittaa käytännössä infrastruktuuria, kuten putkistoa, joka soveltuisi sekä maakaasun että vedyn hyödyntämiseen. Tällöin vahvistettaisiin myös sinisen vedyn houkuttavuutta, pidennettäisiin maakaasun tuotannon elinkaarta ja hidastettaisiin uudenlaisen energiatalouden syntymistä. Vetytalous ei siis automaattisesti aja tarpeeksi nopeaa ja perustavaa energiasiirtymää.
Onkin erittäin tärkeä olla tarkkana sen kanssa, millaisilla argumenteilla vetytalouden puolesta puhutaan. Kovin usein mainitaan, että vety istuisi hyvin kaasuteollisuuden vanhaan runkoon – mutta käytännössä se vaatisi vedyn erilaisten ominaisuuksien vuoksi uutta infrastruktuuria. Molekyylikoostumuksensa vuoksi vety vuotaa harmillisen helposti läpi maakaasua varten valmistetuista putkistoista ja säiliöistä. Vety myös helposti haurastuttaa metalleja.
Sekoittaminen maakaasuun lämmityksessä on tästä hyvä esimerkki. Monissa Euroopan maissa kaasu on keskeinen kotien lämmitysmuoto, toisin kuin Suomessa, ja kaasuyhtiöt ajavat sekoittamista voimalla mm. Iso-Britanniassa. Nykyinen infrastruktuuri putkistoista kotien boilereihin sallii kuitenkin vain hyvin matalan sekoitusasteen (maksimissaan 20%), mikä tarkoittaa, että lämmityksen päästöt leikkaantuisivat parhaassakin tapauksessa vain muutamalla prosentilla. Korkeampi vedyn osuus tai siirtyminen vetylämmitykseen vaatisi koko infran uusimista. Koko pyrinnössä ei energiataloudellisesti ole mieltä, koska lämpöpumput ovat hurjasti tehokkaampi tapa tuottaa lämpöä pienemmällä energiasyötteellä. (Vetypolkua on yritetty perustella kuluttajilla lähinnä matalammalla alkusijoituksella uuteen boileriin, mutta käyttökustannukset olisivat väistämättä korkeammat ja vain kasvavat ilmastosäädösten tiukentuessa.)
“Vetyvalmis” infra siis itse asiassa vaatii melkoisia muutoksia. Ja vaikka vety on painoa kohti hyvin energiatiheää, tilavuutta kohden se ei ole, joten vety vaatii kuljetuksessa tiivistämistä suurella paineella sekä erittäin alhaisia lämpötiloja (tai muuntamista ammoniakiksi, mikä heikentää hyötysuhdetta entisestään). Vety on myös hyvin räjähdysaltista, kuten Hindenburgin onnettomuus muistuttaa. Zeppelinonnettomuudessa kuolemattomaksi muuttuneen huudahduksen “Oh the humanity!” ei soisi saavan uusia tilaisuuksia. Vetytalouden tekniset kysymykset vaatisivat oman tekstinsä, ja tiettyyn rajaan asti ne ovat ratkaistavissa, mutta nykyisissä vetyvisioissa mittakaava on niin iso, että ongelmat täytyy ottaa tosissaan. Riskit kasvavat mittakaavan myötä.
Toistaiseksi vetyä on luotu tarkoituksiinsa pääosin paikan päällä. Ei ole olemassa laajamittaista vedyn kaupan ja kuljetuksen järjestelmää – juuri siksi alussa mainitut visiot vetyputkien “selkärangasta”. Niin ollen ei ole kunnon kokemuksiakaan vedyn hallinnasta laajassa mitassa. Mitä suuremmaksi vedyn visioita paisutetaan, sitä isompi urakka uudessa infrastruktuurissa olisi. Ja jos infrastruktuuria rakennetaan ja tuetaan etupainotteisesti epärealististen visioiden varassa, luodaan tuttua “uponneiden kustannusten ongelmaa” (sunk costs). Kun kerran on investoitu kunnolla, ei järjestelmiä raaskita olla käyttämättä, vaikka siinä ei niin järkeä olisikaan.
Vety osana vähäpäästöistä energiajärjestelmää?
Vihreän vedyn tuottaminen vaatii valtaisat määrät vähäpäästöistä sähköntuotantoa, sillä kuten todettua, jo tuotantovaiheessa hävikki on merkittävää. Suhteessa “primäärienergiasta” irti saatavaan työhön tarvitaan siis käytännössä sitä enemmän ylikapasiteettia mitä isompi rooli vedyllä on energiajärjestelmässä. Mutta joskus hävikissä voi olla järkeä. Vedyn kohdalla on kaksi rinnakkaista näkymää.
Ensimmäisessä vetyä voidaan tuottaa sähköntuotannon edullisina ylijäämäaikoina. Eli silloin kun sähköä on runsaasti eikä käyttötapoja ole tarpeeksi, vetyä voidaan tuottaa joko erilaisiin teollisiin tarkoituksiin, polttoaineiden tuotantoon – tai energian välivarastoksi. Välivarastona vedyllä on tietyt hyvät puolensa kuten mahdollisuus säilyttää sitä pitkään ja kuljettaa sitä paikasta toiseen (mainitut teknologiset ongelmat tosin huomioiden). Huonona puolena on kaksisuuntaisen konversion – elektrolyysi ja polttaminen – surkea hyötysuhde. Energiatehokkaampia välivarastoinnin muotoja olisi olemassa, kuten vesipumppuvoima, mutta esimerkiksi Suomessa yhteiskunnalliset esteet sen hyödyntämiseen ovat kovat. Vesistöjen muutoksia pumppuvoimakäyttöön vastustetaan paljon, ymmärrettävästikin. Toisaalta: mitä pidemmälle ilmastonmuutos etenee ja mitä korkeammiksi ilmastokaasujen pitoisuudet ehtivät nousta, sitä todennäköisemmin joudutaan tekemään valintoja huonojen vaihtoehtojen välillä.
Näkyvissä onkin iso riski, että vetyyn energiavarastona päädytään hyötysuhteeltaan huonoimpana vaihtoehtona, koska se ei kohtaa niin merkittävää vastustusta, koska sillä on fossiiliteollisuuden tuki ja koska ylipäätään hurjissa vetyvisioissa tuotettavalle vedylle vain on löydettävä jotain käyttöä.
Toisaalta monissa analyyseissä on varoitettu ensinnäkin siitä, että vain silloin tällöin – sähkön ylijäämäaikoina – käynnistyvillä elektrolyysereillä on paitsi teknisiä ennen kaikkea kannattavuusongelmia, eli tällainen varastointimuoto voisi vaatia ennakoimattoman paljon yhteiskunnan tukea (elektrolyysereitä on erilaatuisia, ja toiset sopivat paremmin satunnaiseen käyttöön, toiset jatkuvaan). Lisäksi jos sähköverkot saadaan kytkeytymään yhteen nykyistä paljon paremmin, erilaisia sähkön käytön joustoja saadaan edistettyä ja esimerkiksi sähköautojen akut toimivat pääasiallisen tarkoituksensa lisäksi välivarastoina, tällaiset sähkön ylijäämähetket voivat jäädä ennakoitua paljon harvinaisemmiksi. Vielä pidemmälle katsottaessa voidaan hyvin kuvitella myös tilanne, jossa ylijäämäsähköä joudutaan käyttämään esimerkiksi teknologiseen hiilen talteenottoon (direct air capture, DAC), etenkin mikäli hiilidioksidin pitoisuudet päästetään kohtalokkaan korkeiksi (ja pidemmällä aikavälillä pitoisuuksien laskeminen on joka tapauksessa välttämätöntä).
Toisessa näkymässä luodaan suuri määrä vähäpäästöistä sähkön tuotantoa nimenomaan vedyn tuotantoon – kaikenlaisiin mahdollisiin tarkoituksiin, jolloin mainittua satunnaisuuden tuomaa kannattavuusongelmaa ei ole. Satunnaisen tuotannon kilpailuasetelma jatkuvan tuotannon kanssa olisi lähtökohtaisesti huono. Ja esimerkiksi teollisissa käyttötarkoituksissa tarvitaan toimitusten tasaisuutta ja varmuutta. Mutta tässä taas vaarana on edellä kuvattu energiasiirtymän pullonkaula: vedylle pyhitetty tuotanto alkaa syödä liiaksi muuta yhteiskunnan käytössä olevaa sähköntuotantoa. (Vaikka se siis paperilla korvamerkittäisiin vetytuotantoon, kuten EU:ssa käynnissä olevissa määrittelykamppailuissa on ehdotettu. Kun uuden rakentamisen kapasiteetti on rajallinen, lopputulos voi olla sama, sanotaan “paperilla” mitä tahansa.)
Tässä tekstissä ei ole tilaa pureutua kysymykseen, millaisia luonnonvarojen kulutukseen ja maankäyttöön liittyviä rajoitteita vähäpäästöisen sähköntuotannon lisäämiselle on, mutta innokkaimmissa vetyvisioissa mahdollisuudet ilmeisesti nähdään melko rajattomina. Tässäkin on mukana iso riski.
Suuren mittakaavan jatkuvassa vetytuotannossa etulyöntiasetelma on sellaisilla alueilla, joilla runsas edullinen vähäpäästöinen sähkö yhdistyy kestäviin vesivaroihin. Tähän pohjataan nyt suomalaisia unelmia “puhtaan energian suurvallasta”, mutta on helppo nähdä, että maailmassa on todennäköisempiäkin tulevia tuotannon keskuksia. Saudi-Arabia on panostamassa asiaan hurjasti.
Ongelmakenttää voi lähestyä toisestakin kulmasta: puhtaan sähkön tuotannon kasvu voi pysähtyä, jos sähkölle ei keksitä taloudellisesti kannattavaa käyttöä. Suomessa haetaan ulospääsyä tästä ongelmasta nyt voimakkaasti vedyn avulla. Mutta jos tulevaisuuden vetymarkkinoita uskotellaan suuremmiksi kuin niistä tulee, voidaan “veikata väärää hevosta”. Tällöin liian suurella innolla vetypolulle lähteneestä Suomesta voi tulla jonkinlainen energiantuotannon banaanivaltio. Yhtäältä kysymys on siitä, löytyykö vedylle tarpeeksi järkeviä ja tehokkaita käyttökohteita, joiden avulla Suomi voi hyödyntää sitä korkeamman jalostusasteen tuotantoon (kuten teräkseen). Toisaalta kysymys on siitä, löytyykö vedyn “bulkkimyynnille” hyvät markkinat vai jääkö vetäjälle lyhyt tikku käteen.
Lopuksi
Juuri nyt on siis paikka pysähtyä sekä arvioimaan uudelleen vedyn tuotannon ja kulutuksen ennusteita että priorisoimaan sitä, mihin vetyä kannattaa käyttää. On muistettava, että uusien käyttöideoiden lisäksi olisi saatava puhdistettua kaikki nykyinen vedyn tuotanto ja kulutus, joka on lähes täysin fossiilipohjaista. Sekin on hurja urakka.
Kysymys ei siis ole, tarvitaanko vihreää vetyä. Sitä tarvitaan väistämättä, koska vety on osa yhteiskunnan aineenvaihduntaa entisestään ja etenkin terästeollisuudessa se on lähes varmasti osa tulevia teknologiapolkuja. Mutta kuten Adam Tooze kirjoittaa Foreign Policy -lehdessä (maksumuuri) vedyn “kangastukset” voivat ajaa myös yhteiskuntia historian harhapolulle hetkellä, jolloin siihen ei olisi varaa.
“On kaikki syyt olettaa, että kymmeniä miljardeja dollareita, valtavasti poliittista pääomaa sekä arvokasta aikaa käytetään ‘vihreisiin’ energiainvestointeihin, joiden pääasiallinen houkutus on, että ne minimoivat muutosta ja pitävät niin pitkään kuin mahdollista yllä nykyisen hiilivetyihin perustuvan energiajärjestelmän rakenteita.”
Kuten Tooze toteaa, energiasiirtymässä on oltava myös kokeilua, jotta uutta voidaan oppia. Kaikenkattava vetyskepsis on siis harhaanjohtavaa. Kiireisessä ekologisessa siirtymässä ei kuitenkaan enää voida nojata vain teknologianeutraaliuteen ja kokeilla kaikkea kaikkialla, vaan niukkoja resursseja on ohjattava. Neutraaliuden sijaan tarvitaan jatkuvaa, tieteellisesti perusteltua ja kriittistä keskustelua siitä, mihin ollaan menossa. Ekologisessa siirtymässä tarvitaan suunnitelmallisuutta.
Nyt vetytalouden visiointia ei ohjaa tällainen tarkastelu, vaan pahimmillaan energiasiirtymän viivyttämiseen pyrkivät intressit ja valitettavan helposti ylimitoitetut arvioit vedyn potentiaalista. Tooze varoittaa, että jos voimakkaalla taloudellisella tuella ja poliittisella arvovallalla rakennetaan teknologista polkuriippuvuutta, joka sitten osoittautuukin mittakaavaltaan virhearvioksi (ja joissain käytömuodoissa jopa hyvin vaaralliseksi), se rapauttaa koko ekologisen siirtymän legitimiteettiä.
BIOS-tutkimusyksikkö
Lisälukemista:
https://www.carbonbrief.org/in-depth-qa-does-the-world-need-hydrogen-to-solve-climate-change/
https://about.bnef.com/blog/liebreich-separating-hype-from-hydrogen-part-one-the-supply-side/
https://about.bnef.com/blog/liebreich-separating-hype-from-hydrogen-part-two-the-demand-side/
Podcasteja aiheesta:
https://myenergy2050.com/the-massive-challenge-of-hydrogen-florian-kern-ep-63/
https://adamtooze.com/2023/05/12/ones-tooze-could-green-hydrogen-revolutionize-the-energy-sector/
https://www.thegreatsimplification.com/episode/63-paul-martin