Vedyn kysyntä on kasvanut yli kolminkertaiseksi vuodesta 1975. Vety tuotetaan lähes kokonaan fossiilisista polttoaineista ja sen tuotantoon menee 6 prosenttia maailman maakaasusta ja 2 prosenttia kivihiilestä. Vedyn tuotanto aiheuttaa hiilidioksidipäästöjä noin 830 miljoonaa tonnia vuodessa.
Tällä hetkellä on noin 50 tavoitetta, toimeksiantoa ja poliittista kannustinta, jotka tukevat suoraan vetyä. Tämän seurauksena ympäristöystävällisen vedyn tuotanto on herättänyt enemmän kiinnostusta ja sen tuotanto on kasvussa.
Vety H2
Vety on maailman yleisin alkuaine. Se on väritön, hajuton ja helposti syttyvä kaasu. Se on myös kevyin kaikista kaasuista. Vety atomilla on korkea reaktiivisuus, koska sen elektronikuoresta puuttuu vain yksi elektroni, jotta se olisi täysi. Tämän seurauksena sitä esiintyy todella paljon sitoutuneena muihin aineisiin ja yhdisteisiin kuten veteen, eläin- ja kasviperäisiin aineisiin sekä maaöljyyn. Vety palaa täysin päästöttömästi ja sen palamistuotteena syntyy vettä.
Vedyn palamisreaktio= 2H2+O2->2H2O
Alla olevassa taulukossa on vertailtu vetykaasun ja metaanin aineominaisuuksia.
Mihin vetyä käytetään
Vety toimii energian siirtäjänä ja varastona kuten fossiiliset polttoaineetkin. Teollisuus on suurimpia vedyn käyttäjiä. Käyttökohteita ovat öljynjalostus, ammoniakin, metanolin sekä teräksen tuotanto. Näissä prosesseissa käytetystä vedystä noin 95 % tuotetaan fossiilisen polttoaineen reformoinnilla, joka aiheuttaa vuosittain noin kaksi prosenttia maapallon hiilidioksidipäästöistä.
Vedyn energiasisältö massayksikköä kohti on erittäin hyvä, jopa kolminkertainen verrattuna bensiiniin tai dieselöljyyn. Vetyä voi käyttää kaasuturbiinien polttoaineena, jolloin siitä saadaan sähköä. Sitä voidaan käyttää myös polttokennoissa, mutta tämä on tällä hetkellä kallis vaihtoehto.
Sähköntuotannossa vety on yksi johtavista uusiutuvan energian varastoinnin vaihtoehdoista. Kun tuulivoimatuotannossa on ylituotantoa, se voidaan elektrolyysin avulla varastoida vedyksi ja tällöin käyttää myöhemmin, kun sähköä on heikosti saatavilla. Vetyä voi käyttää myös synteettisen metaanin tuotantoon.
Merenkulun ja lentoliikenteen vähähiilisten polttoainevaihtoehtojen määrä on rajallinen. Tämä tarjoaa mahdollisuuden vetypohjaisille polttoaineille
Vedyn valmistus
Vedyn tuottaminen vaatii paljon energiaa, sillä sitä ei esiinny yksinään vaan se on aina liittynyt johonkin toiseen atomiin. Vetyä voidaan tuottaa erottamalla sitä maakaasusta tai sitä voidaan valmistaa vedestä sähkön avulla.
Vety voidaan luokitella sen valmistustavan ja siitä syntyvien ilmastopäästöjen mukaan:
Vihreä vety: Vety tuotettu elektrolyysiprosessissa, johon käytetty vain uusiutuvia energian lähteitä.
Harmaa vety: Vety on peräisin fossiilisista polttoaineista. Esim. maakaasun höyryreformointi.
Sininen vety: Vety tuotetaan pääosin maakaasusta, mutta tuotantoprosessissa otetaan hiilidioksidi talteen ja hyödynnetään
Keltainen vety: Vety tuotetaan elektrolyysiprosessissa verkkosähköllä.
Pinkki vety: Vedyn tuottamisessa hyödynnetään ydinvoimaa ja se tuotetaan ilman CO2-päästöjä.
Turkoosi vety: Vety tuotetaan pyrolyysin avulla. Sivutuotteena syntyy kiinteää hiilimustaa, joka on helppo säilöä ja sillä voi olla kaupallista arvoa.
Power to X
Power to x teknologialla voidaan ylimääräistä energiaa varastoida kaasuun tai nesteeseen, joka voidaan kuljettaa eri käyttötarkoituksiin. P2x- teknologialla voidaan uusiutuva sähköenergia muuttaa vedyksi tai muiksi polttoaineiksi ja jopa kemikaaleiksi tai materiaaleiksi. Ydinteknologia P2X:ssä on elektrolyysi.
Vihreä vety
Vihreällä vedyllä tarkoitetaan ympäristöystävällisesti tuotettua vetyä. Vihreä vety tuotetaan elektrolyysiprosessilla. Tässä prosessissa vesimolekyylit hajotetaan sähkön avulla happi- ja vetymolekyyleiksi. Kun tähän prosessiin käytetään energianlähteenä aurinko- ja tuulienergiaa, vältetään ilmastopäästöjen syntyminen.
Vihreää vetyä voidaan tuottaa myös pieniä määriä suoraan uusiutuvista raaka-aineista, kuten biometaanista höyryreformoinnin avulla ja pyrolyysiprosessin avulla biomassoista. Vihreän vedyn tuotanto on noin viisi prosenttia vedyn kokonaistuotannosta. Koska sen tuotannosta ei aiheudu lainkaan hiilidioksidipäästöjä pidetään sitä keskeisenä tekijänä energiamurroksessa.
Tulevaisuuden näkymät
Vetyä on käytetty energianlähteenä jo yli kahdensadan vuoden ajan, ja se nähdään myös yhtenä tulevaisuuden energiajärjestelmien kulmakivistä. Koska vetyä voidaan käyttää monipuolisesti raaka-aineena, energiankantajana, polttoaineena ja väliaineena energian varastointiin, siitä povataan tärkeää tekijää ilmastokriisin estämisessä. Vedyllä pystytään korvaamaan fossiilisten raaka-aineiden ja energianlähteiden käyttö useissa sovelluksissa.
Vety on tärkeässä roolissa teollisuuden hiilestä irtautumisessa, sillä se mahdollistaa kemikaalien ja teräksen hiilipäästöttömän jalostamisen ja tuotannon sekä se antaa toisen vaihtoehdon hiilettömään liikenteeseen. Elektrolyysilaitteiden yleistyessä ja yksikkökokojen kasvaessa vedyntuotannon kustannukset laskevat jatkuvasti. Vuonna 2020 koko maailman vedyn tuotannosta oli käytössä alle 200 megawattia elektrolyysikapasiteettia.
Haasteet
Suurimpia haasteita on vedyn varastointi ja siirto sen kemiallisen koostumuksen takia, koska vety reagoi helposti eri materiaalien kanssa tulee materiaalivalinnoissa olla tarkkana. Vedyn varastoinnissa paineen tulee olla myös hyvin korkea 250–300 bar:ia. Lupaavimpia vedyn varastointipaikkoja on maanalaiset suolaesiintymät. Maakaasua varastoidaan samalla tavalla ja näitä samoja paikkoja voidaan hyödyntää vedyn varastointiin. Vetyä pystyy varastoimaan myös kallioluoliin tai ammoniakkina, nestemäisinä orgaanisina yhdisteinä tai nestemäisenä vetynä.
Niin kuin maakaasun kuljetuksessa myös vedyn kuljetuksessa paras tapa on kaasuputki. Kaasuputki on erilainen kuin maakaasun kuljetukseen käytettävä putki. Vedyn kuljetukseen soveltuvaa putkistoa on jo tuhansia kilometrejä eri puolilla maailmaa. Vetyä voidaan kuljettaa myös rekoilla tai laivoilla, mutta kustannukset nousevat huomattavasti verrattuna kaasuputkien käyttöön.
Lähteet: ova.ttl.fi/vety, iea.org/reports/the-future-of-hydrogen, fortum.fi/Vetytalous tulee -ennemmin tai myöhemmin, cnbc.com/2022/01/06/what-is-green-hydrogen-vs-blue-hydrogen-and-why-it-matters.html, energiauutiset.fi/kategoriat/markkinat/valmiiksi-vetya-varten,vamk.fi/Energiaa-verkkolehti/Vedyn haasteet ja mahdollisuudet energiantuotannossa, Vedyn haasteet ja mahdollisuudet energiantuotannossa -Energiaa-verkkolehti (vamk.fi), commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/industry-and-green-deal_fi
