Ilmaista polttoainetta ilmasta?
Sähköpolttoaineilla tarkoitetaan polttoaineita, jotka on tuotettu hajottamalla vettä sähköenergian avulla vedyksi ja hapeksi. Prosessia kutsutaan elektrolyysiksi. Vety voidaan käyttää sellaisenaan, mutta se voidaan myös muuttaa helpommin varastoitavaan ja nykyisiin käyttökohteisiin valmiiksi sopivaan muotoon eli synteettisiksi hiilivedyiksi, esimerkiksi metaaniksi tai jopa bensiiniksi ja dieseliksi. Keskustelu sähköpolttoaineista on kiihtynyt viime vuosina ja joskus sähköpolttoaineet, tai laajemmin power-to-X (PtX)-ratkaisut, esitetään lähes hopealuotina ilmastonmuutoksen hillintään.
Hiilivetyihin tarvitaan vedyn lisäksi hiiltä, jota voidaan ottaa hiilidioksidista. Pisimmälle viedyissä visioissa tuo hiilidioksidi erotetaan ilmasta, jonka liiallinen hiilidioksidin määrä on ilmastonmuutoksen keskeisin syy. Kun tarkoitus on päästä eroon nykyisistä hiilidioksidin lähteistä, ilmakehästä erottaminen onkin pitkällä aikavälillä hyvä tavoite. Nykyisin hiilidioksidi kannattaa kuitenkin erottaa pitoisuudeltaan suuremmista lähteistä, sillä se on halvempaa. Ilmastonmuutoksen kannalta hiilidioksidin erottaminen savupiipusta on yhtä hyödyllistä kuin ilmakehästä poistaminen, mikäli jälkimmäisessä vaihtoehdossa savupiipusta edelleen pääsisi hiilidioksidia ilmaan. Näin ollen hiilidioksidi kannattaa erottaa kohteista, jotka eivät ole poistumassa. Koska sähköpolttoaineet soveltuvat erityisen hyvin energian pitkäaikaiseen varastointiin, hiilidioksidia tulisi olla saatavilla erityisesti kesällä. Tällaisia kohteita ovat mm. monet teollisuuslaitokset ja jätteenpoltto.
Sähköpolttoaineiden ilmastovaikutusten osalta hiilidioksidin lähde on siis sivuseikka. Ilmaston kannalta ratkaisevaa on, millaiset vaikutukset vedyntuotanto aiheuttaa sähköntuotantoon ja sitä kautta päästöihin. Kaikki tuotettava synteettisen polttoaineen energia tulee vedyn kautta sähköstä, joten myös järjestelmän hyötysuhde riippuu ratkaisevasti elektrolyysin hyötysuhteesta. Kokonaishyötysuhdetta voi merkittävästi parantaa, mikäli elektrolyysin tuottama lämpö saadaan hyötykäyttöön. Vedyn rooli on ratkaiseva myös kustannusten kannalta. Useimmissa sähköpolttoaineiden tapauksissa tärkeimmät kustannustekijät ovat kulutetun sähkön hinta ja elektrolyysi-investointi. Näiden molempien kustannusten pitäisi laskea merkittävästi, jotta sähköpolttoaineiden laajamittainen käyttö yleistyisi ilman tukia. Hintojen lasku riittävälle tasolle vaatii kuitenkin sekä päästöttömän sähköntuotannon moninkertaistamista että suuren kokoluokan elektrolyysiratkaisujen teknologista kypsymistä. Näihin päästään rohkeiden ja julkisesti tuettujen demonstraatioprojektien kautta.
Päästöttömän energiantuotannon riittävään lisäämiseen ja PtX-ratkaisuihin tarvitaan Suomen tasolla miljardien investoinnit. Nämä vaativat poliittista ohjausta toteutuakseen ilmastonmuutoksen hillinnän kannalta riittävän nopeasti ja laajasti. Tuohon suuntaan kannattaa kuitenkin pyrkiä. Suomen tulee hoitaa osansa ilmastonmuutoksen hillinnästä, mutta lisäksi meillä on erinomainen mahdollisuus tehdä se kansantaloudellisesti kannattavalla tavalla. Kauppataseen kannalta olemme nykyisin selkeä energian tuoja ja käytämme miljardien eurojen arvosta tuontipolttoaineita joka vuosi.
Aurinko- ja tuulivoima ovat vähiten vastustettuja tapoja tuottaa lisää sähköä kasvaviin tarpeisiin. Niitä on saatavilla helposti yli tarpeidemme, jopa Suomessa. Ongelma on tuotannon ja käytön ajallinen kohtaavuus, tai pikemmin sen puute. Tarvitaan energian varastointia. Akut soveltuvat hyvin lyhytaikaiseen varastointiin, mutta pohjolassa korostuu tarve varastoida kesästä talveen. Siihen ratkaisuna on vety. Elektrolyysit sopivat erinomaisesti tasaamaan aurinko- ja tuulivoiman tuotantovaihteluita energiasysteemin näkökulmasta, ja tuotetut sähköpolttoaineet toimivat liikenteen päästöjen vähentäjinä samalla kun sähköautot yleistyvät. Sähköpolttoaineista vetypitoisin hiilivety on metaani. Metaania käyttävät kaasuautot ovat jo nyt kaupallista teknologiaa ja taloudellisesti kannattavia investointeja uutta autoa harkitseville.
Sähköautojen valikoiman kasvaessa ja hintojen laskiessa kaasuautojen tarve henkilöliikenteessä vähenee joskus. Metaani tulee silti olemaan vielä pitkään erinomainen vaihtoehto raskaan liikenteen tarpeisiin, laivoihin ja vieläkin pidemmällä tähtäimellä lopulta energiajärjestelmän tasaamiseen, eli talven lämmityspolttoaineiden tuotantoon kesällä. Siinä missä kaasuautoilu on taloudellisesti kannattavaa jo nyt, energian pitkäaikainen varastointi ja huippukuormien hiilineutraali tuotanto on kallista. Hiilineutraalissa tulevaisuudessa kalliitkin keinot on otettava käyttöön.
Vantaan Energian Power-to-Gas- eli sähköpolttoainehanke on tärkeä askel edellä kuvatulla polulla kohti hiilineutraalia ja energiaomavaraista Suomea. Hankkeessa yhdistetään edellä kuvatut sähköpolttoaineiden vahvuudet sekä ilmaston, että talouden kannalta tehokkaasti. Vantaan hankkeen käyttötalous ei ole pelkästään halvan sähkön varassa, vaan elektrolyysin lämpö hyödynnetään lämpöpumpun avulla kaukolämpönä ja mahdollisuuksia sivutuotteena syntyvän hapen hyödyntämistä selvitetään. Hankkeessa demonstroidaan samalla kertaa kaikki tarvittavat vaiheet hiilidioksidin erottamisesta liikenteen polttoaineisiin ja kaukolämmön huippukuormituksen kattamiseen. Onnistuessaan ratkaisu on monistettavissa useisiin vastaaviin kaukolämpöjärjestelmiin Suomessa. Lisäksi demonstrointi mahdollistaa kotimaisen osaamisen ja teknologian kehitystä ja sitä kautta uusia vientituotteita toimialalle, jonka kasvunäkymät näyttävät vahvoilta.
