Irtautuminen fossiilisesta energiatuotannosta saa vauhtia meneillään olevasta energiakriisistä. Siirrymme nopeasti kohti vetytaloutta. Energiantuotannon raaka-aineet muuttuvat fossiilisista uusiutuviin. Tuulen ja auringon osuudet kasvavat vauhdilla. Niiden tuotanto on kuitenkin epätasaista: välillä voimalat tuottavat yli tarpeen ja välillä tuotanto on nollassa. Tarve sähkön varastointiin kasvaa.
Sähköä varastoidaan laajamittaisesti tuottamalla vedestä elektrolyysillä vetyä. ”Vihreä vety on sekä uusiutuva energialähde että tärkeä teollinen raaka-aine. Se korvaa myös maakaasusta valmistetun harmaan vedyn”, sanoo pohjoismaisen energia- ja meriteollisuusyritys Bertel O. Steen Power Solutionsin Suomen maajohtaja Jussi Mäkinen.
Kokenut kumppani turvaksi tulevaan
Kun vetylaitosta suunnitellaan, on tunnettava tarkoin vetylaitokselle sähköä syöttävän tuulivoimalan toiminta. Suunnittelukumppaniksi ja laitetoimittajaksi on turvallista valita alalla pitkään toimineet yritykset, joilla on kyky tuottaa huolto- ja ylläpitopalvelut sekä varaosat laitokselle pitkälle tulevaisuuteen.
Sähköntuotannon volyymi ja sen vaihtelut vaikuttavat siihen, millainen elektrolyyseri, kompressori ja vedyn varastointitekniikka valitaan. Elektrolyyserin koko mitoitetaan toki tarpeen mukaan, mutta samalla mahdollisimman suureksi. Näin siksi, että elektrolyyserin koon kasvaessa tuotantokulu vetykiloa kohden pääsääntöisesti pienenee.
”Tärkein vedyn hintaan vaikuttava tekijä on tutkimustemme mukaan sähkön tuotantokustannus, jonka jälkeen elektrolyyserin investointikustannus ja hyötysuhde näyttelevät merkittävää roolia”, Mäkinen sanoo.
Elektrolyysitekniikan valinta määrittää koko laitoksen toimintaa. PEM- eli protoninvaihtomembraanielektrolyysi on optimaalisin valinta, kun elektrolyysiä tehdään uusiutuvan energiantuotannon rinnalla. Se reagoi elektrolyysitekniikoista parhaiten sähköntuotannon muutoksiin. Sillä päästään näinä aikoina noin 74 prosentin hyötysuhteeseen ja jatkossa korkeampiin lukemiin.
Rolls-Roycen kesällä osaksi ostaman Hoeller Electrolyzerin innovatiivinen PEM-teknologia mahdollistaa aiempaa tehokkaamman elektrolyysin. Uutta tekniikkaa käytetään Rolls-Roycen tulevissa mtu-elektrolyysereissä.
Vetylaitos tuulipuistoon tai liki kaukolämpöverkkoa
Vetylaitoksen sijoituspaikaksi on erilaisia vaihtoehtoja. Kun laitos on lähellä tuulivoimaa, ei elektrolyysin hukkaenergiaa siirretä sähköverkossa tuulivoimalan ja vetylaitoksen välillä.
Vetylaitoksia sijoitetaan myös kaukolämpöverkon läheisyyteen eli sinne, missä hukkalämmölle on kysyntää. Hukkalämpöä haastavampi elektrolyysin sivutuote on happi, jolle on monessa paikassa hankala löytää käyttöä.
Vetytuotannon tarve kasvaa nopeasti
Fingridin elokuun lopussa julkaisemissa sähköjärjestelmävisioista yksi neljästä on ”Tuulella vetyä”. Siinä sähköntuotanto nousee Suomessa vuoteen 2045 mennessä 347 terawattituntiin vuodessa. Tästä tuulivoiman osuus on 85 prosenttia. Näin suuri tuotanto edellyttää mittavia investointeja vetylaitoksiin.
Suomessa suunnitellaan hyvällä sykkeellä vetylaitoksia ja uusiin investointeihin haetaan parhaillaan tukia muun muassa työ- ja elinkeinoministeriöstä. Olemme eurooppalaisittain hyvin hereillä.
”Ne toimijat, jotka rakentavat nyt ensimmäisinä vetylaitoksiaan pääsevät ensimmäisinä skaalaamaan tuotantoaan ja vastaamaan markkinoiden kasvavaan kysyntään vihreälle vedylle tai sähköpolttoaineille”, Mäkinen sanoo.