Pirkanmaa etsii rooliaan kansallisissa ja kansainvälisissä vetyarvoketjuissa

Käynnissä olevien tuulivoimahankkeiden toteutuessa Pirkanmaalla tuotetaan vuodesta 2030 lähtien vuotuisesti noin 7000 GWh sähköä tuulivoimalla. Jos Pirkanmaan kokonaissähkönkulutus olisi vuonna 2030 sama kuin vuonna 2019 eli noin 6000 GWh, Pirkanmaalla voisi jäädä vedyn tuotantoon vuotuisesti noin 1000 GWh ylimääräistä sähköä, jos ostosähköstä, joka ei toistaiseksi ole täysin fossiilitonta, luovuttaisiin kokonaan. Tällä sähkömäärällä saisi valmistettua noin 380 GWh eli 0,38 TWh vetyä. Vertailun vuoksi Vetyklusterin julkaiseman vetytalousstrategian mukaan Suomessa on vuonna 2035 mahdollista tuottaa yhteensä 12–98 TWh vetyä.

Sitran arvion mukaan sähkönkulutus kasvaa Suomessa yli 20 prosenttia vuoteen 2035 mennessä, jos Suomessa toteutetaan siihen mennessä hiilineutraalitavoitteen edellyttämät toimet. Pirkanmaalla tämä tarkoittaisi sähkönkulutuksen kasvamista noin 7200 GWh:iin. Tällöin vihreää vetyä ei voisi tuottaa ilman, että sähköä ostettaisiin ulkopuolelta vastaamaan maakunnan kokonaissähköntarvetta. Tämä voi olla lainsäädännön kannalta este vedyntuotannolle Pirkanmaalla, sillä toistaiseksi EU edellyttää vuodesta 2028 eteenpäin, että vedyn tuotantoon käytettävän uusiutuvan energian on oltava ”ylimääräistä”, jotta sillä tuotettu vety voidaan luokitella vihreäksi.

Uusiutuvasti tuotetun sähkön “ylimääräisyydelle” on asetettu lukuisia ajallisia ja maantieteellisiä edellytyksiä. Vetylaitokselle sähkön tuottavan voimalan tulee esimerkiksi olla aloittanut toimintansa enintään 36 kuukautta ennen siltä sähkön ostavaa vedyntuotantolaitosta, ja yhteistyötä tekevien voimaloiden ja vetylaitoksien on sijaittava samalla sähkön tarjousalueella. Suomi on yhtä tarjousaluetta, jolloin uusiutuvasti tuotetun sähkön ylimääräisyys määritellään ensisijaisesti koko Suomen tasolla, eikä ostosähkön käyttö Pirkanmaalla välttämättä estä paikallisesti tuotetun sähkön käyttöä vedyn tuotantoon. On kuitenkin mahdollista, että kansallinen lainsäädäntö tulee asettamaan EU:ta tiukempia maantieteellisiä reunaehtoja vedyntuotannolle, mikä tulee vaikuttamaan Pirkanmaan vedyntuotantopotentiaaliin. Kansallisen sääntelyn kehittyminen riippuu sähköverkosta ja uusiutuvasti tuotetun sähkön “ylimääräisyyden” muista kriteereistä.

Jos sähkönkulutus ei jostakin syystä kasvaisi tai ostosähköstä ei tarvitsisi luopua kokonaan, nykyhetkestä katsotusti ylimääräisellä 1000 GWh:lla puhdasta sähköä voitaisiin tuottaa Pirkanmaalla vuonna 2030 noin 380 GWh tai 11,4 miljoonaa kiloa vetyä vuodessa. Laskussa on oletuksena, että vety tuotettaisiin nykyisenlaisilla Alkali- ja PEM elektrolyysereillä, jotka tarvitsevat yhden vetykilon tuotantoon noin 50 kWh sähköä. Yhdessä kilossa vetyä on noin 33,3 kWh energiaa, eli vetymäärän tuotantoon käytetystä sähköstä voidaan hyödyntää toistaiseksi 67 prosenttia. Tulevaisuudessa elektrolyysereiden hyötysuhde luultavasti kasvaa, mikä voi lisätä vedyn tuotantopotentiaalia Pirkanmaalla.

Toinen laskussa käytetty oletus on, että Pirkanmaalla käytettävät elektrolyyserit toimisivat 5000 tuntia vuodessa. Nykyiset elektrolyyserit voivat tuottaa vetyä 2000–7500 tuntia vuodessa, joten oletuksena on, ettei käytössä olisi kaikista tehokkaimmat ja siten kalleimmat elektrolyyserit.

Vihreän vedyn tuotantopotentiaalin laskeminen luotettavasti on hyvin haastavaa, koska siihen vaikuttavat lukuisat tuntemattomat muuttujat, kuten yhteiskunnan tuleva taloudellinen tilanne ja sähköistyminen, teknologian ja sen hinnan kehitys, vaihtelevat sääolosuhteet sekä muuttuva lainsäädäntö. Laskemani suuntaa antava arvio Pirkanmaan vedyntuotantopotentiaalista kertoo kuitenkin sen, ettei Pirkanmaan rooli vedyn arvoketjuissa tule painottumaan alkutuotantoon. Käsittelen Pirkanmaan erilaisia vedyntuotantoskenaarioita tarkemmin syyskuun lopussa Ilmastokevät blogisarjassa Pirkanmaan liiton nettisivuilla.

Pirkanmaan pitää pyrkiä kääntämään vedyn alkutuotannon vähäisyys edukseen profiloitumalla tulevaisuudessa vahvasti arvoketjun muihin osiin, mutta mihin? Tarkastellaan ensin, mitä vetytoimintaa maakunnassa on jo käynnissä.

Pirkanmaalla on käynnissä ja käynnistymässä monipuolista vetytoimintaa

Kemiran tehtaalla Sastamalassa syntyy selluteollisuudessa hyödynnettävän natriumkloraatin valmistuksen sivutuotteena vetyä, josta tuotetaan tällä hetkellä päästötöntä kaukolämpöä Äetsän asukkaille. Pirkanmaalla on tahtotila löytää vedylle jatkossa muitakin, mahdollisesti taloudellisempia käyttökohteita. Nordic Ren-Gas on muun muassa rakennuttamassa Tarastenjärvelle vuonna 2026 tuotantonsa aloittavan Power-to-Gas-tuotantolaitoksen, joka tulee tuottamaan vuotuisesti 35 000 tonnia uusiutuvaa synteettistä metaania, 18 000 tonnia vetyä ja 600 GWh hukkalämmöstä tuotettua kaukolämpöä. Tuotantolaitos tulee osaksi Ren-Gas:n tavoittelemaa tuotantoverkostoa, jolla voidaan tuottaa vuoteen 2030 mennessä noin 20 prosenttia raskaan liikenteen Suomessa käyttämästä polttoaineesta ja 8 prosenttia koko maan kaukolämmön tarpeesta.

Pirkanmaalla on lisäksi suunnitteilla raskaalle liikenteelle suunnattu vetytankkausasema, joka integroidaan osaksi Lempäälässä sijaitsevan LEMENEn älykästä energiajärjestelmää, joka pystyy tarvittaessa itsenäiseen saareketoimintaan irtautumalla valtakunnan verkosta. Vetytankkausaseman yhteyteen tulee pienimuotoinen vedyntuotantolaitos. Projektista vastaavat Flexens Oy Ab ja Vireon Suomi Oy.

Muusta vetytoiminnasta Pirkanmaalla vastaa muun muassa Tampereen korkeakouluyhteisö. Tampereen yliopistossa tutkitaan vedyn valosähkökemiallista valmistustapaa, kun taas TAMK:ssa kehitetään uusia komposiittimateriaaleja ja niiden testausmenetelmiä vetytankkisovelluksiin. Lisäksi monet toimijat tekevät tällä hetkellä omia vetyselvityksiään selvittääkseen mahdollisuutensa kiihtyvässä vetytaloudessa.

Pirkanmaalla on monia vetytalouden edellyttämiä vahvuuksia

Monenlaiset toimijat Pirkanmaalla yrityksistä julkisiin organisaatioihin ovat osoittaneet mielenkiintoa vetyekosysteemiin osallistumista kohtaan. Pirkanmaan vahvuudet vedyn kannalta liittyvätkin voimakkaasti monipuoliseen osaamiseen. Pirkanmaalla on monia niin korkeakoulutusta, ammattikoulutusta kuin täydennyskoulutusta tarjoavia toimijoita vastaamaan energiamurroksen osaajavaatimuksiin ja sen edellyttämään TKI-työhön.

Lisäksi Pirkanmaalla on monipuolisesti prosessiteknologia- ja valmistavan teollisuuden toimijoita, kuten moottoreiden, tiivisteiden, venttiilien, kompressorien, pinnoitteiden, mittauslaitteiden ja työkoneiden valmistajia, sekä monipuolista metalli- ja metsäteollisuutta, jolla voisi olla kytköksiä vetytalouteen. Muun muassa International Renewable Energy Agency eli IRENA on arvioinut, että juuri välineiden ja koneiston valmistajille on paljon taloudellista potentiaalia vetytaloudessa. Pirkanmaalla toistaiseksi alkaneissa vetyhankkeissa loppukäyttäjät löytyvät pääasiassa liikennesektorilta.

Muita Pirkanmaan vahvuuksia ovat sen keskeinen sijainti ja hyvät kulkuyhteydet niin teiden, raiteiden kuin lentoliikenteen välityksellä; ennen vetyputkiverkostoa ja vedyn massakuljetuksia vetyä tullaan todennäköisesti kuljettamaan pääasiassa paineistetuissa säiliöissä rekoilla ja raiteilla. Tampere-Pirkkalan lentoasema taas on vetytalouden kannalta varsin mielenkiintoinen tutkimuskohde pidemmällä aikavälillä.

Pirkanmaalla on edellä mainittujen vahvuuksien lisäksi hyväkuntoinen sähköverkko ja paljon vettä elektrolyysiä varten. Maakunnassa on myös olemassa oleva bio- ja maakaasuputkisto, joka voi helpottaa vedyn siirtoinfrastruktuurin kehittämistä riippuen Gasgridin suunnitelmista sekä erinomainen kaukolämpöverkko, jonne siirtää elektrolyysistä syntyvä hukkalämpö. 

Minkälaisia haasteita Pirkanmaalla on ratkaistava?

Pirkanmaalla on luonnollisesti myös haasteita voitettavanaan vetytalouden vauhdittamiseksi. Vetytalouden kehittymisessä on vielä epävarmuustekijöitä, joista seuraa etenkin yritysmaailmaa koskeva muna-kana-ongelma. Kuka uskaltaa valmistaa puhdasta vetyä ennen kuin sille on suurta kysyntää? Entä kuka uskaltaa tai kykenee kehittämään vetyä tarvitsevia tuotteita ennen kuin puhdasta vetyä on runsaasti saatavilla? Onko osaavaa työvoimaa saatavilla riittävästi? Selkeitä linjoja ei ole vielä myöskään julkisille toimijoille muun muassa siitä, miten vetyä pitäisi kaavoittaa. Asiasta ei ole oikeuskäytäntöä, eikä Suomessa esimerkiksi ole säädetty lailla siitä, millainen turvaetäisyys vetyputkistoille pitäisi varata.

Pirkanmaa kohtainen haaste on se, että maakunnan sähkönsiirtoverkossa on heikkouksia juuri potentiaalisimmilla tuulivoima-alueilla eikä alueella ole runsaasti tilaa tuuli- tai aurinkovoimalaitoksille, mikä rajoittaa vihreän vedyn tuotantopotentiaalia. Myöskin maakunnan sijainti, kuten etäisyys satama-alueista saattaa asettaa omat rajoitteensa vetytaloudelle.

Tämän hetken merkittävimmät teollisuusalueet, jotka ovat vedyn maakuntatasoisen kaavoituksen näkökulmasta potentiaalisimpia paikkoja vetylaitoksille, sijaitsevat myös pääasiassa erillään potentiaalisista tuulivoima-alueista, mikä voi lainsäädännön ja sähköverkon kannalta olla haaste. Niin hallinnollisesti kuin verkon kannalta kevyin tapa tuottaa vihreää vetyä olisi nimittäin yhdistää vedyn tuotantolaitos suoraan (enintään 36 kuukautta vanhaan) tuuli- tai aurinkovoimalaan, jolloin vedyntuotantoon tarvittavaa sähköä ei tarvitsisi kuljettaa sähköverkossa ollenkaan. Fingridillä on onneksi suunnitelmia vahvistaa Pirkanmaan sähkönsiirtoverkkoa, jotta sähkönsiirtovaikeudet eivät muodostu vetytaloudelle esteeksi.

Lopuksi 

Pirkanmaalla on hyvät mahdollisuudet edistää puhtaan vedyn merkityksen kasvattamista energiamarkkinoilla ja löytää roolinsa kansallisissa ja kansainvälisissä vetyarvoketjuissa. Pirkanmaan vetyekosysteemin painotus niissä tulee selviämään siihen osallistuvien toimijoiden löytäessä toisensa hankkeen aikana, jolloin ekosysteemi muodostuu. Alustavasti maakunnan vetytalouspotentiaalia on kuitenkin tunnistettu etenkin liikenteen, prosessiteknologiateollisuuden sekä tutkimus-, kehitys- ja innovaatiotyön parista.

Vetymurroksen eteen tehdään innokkaasti töitä ja on ilo huomata eri toimijoiden kasvava kiinnostus vetytalouden mahdollisuuksia kohtaan!

Tule mukaan tutustumaan Pirkanmaan vetyekosysteemiin BotH2nia goes Pirkanmaa Field Tourilla ja Vetyvoorumilla 19.-20.9.2023. Osallistuminen BotH2nian ja Pirkanmaan liiton yhteistapahtumiin on maksutonta. Ohjelma, muita lisätietoja ja ilmoittautuminen sivulla https://www.both2nia.com/fi/tapahtumat/tulevat-tapahtumat/both2nia-goes-pirkanmaa

Tämä kirjoitus on julkaistu aiemmin Pirkanmaan blogissa täällä: Pirkanmaan vetytalouspotentiaali on kirkastumassa - Pirkanmaan liitto

Pirkanmaan vetyekosysteemin LinkedIn-sivu: https://www.linkedin.com/company/pirkanmaan-vetyekosysteemi/

Lähteet 

Flexens Oy Ab. (2022). Flexens and HydRe collaborate to launch hydrogen transport in Finland: Letter of intent signed with Lempäälän Energia. Haettu 14.6.2023 osoitteesta: Flexens and HydRe collaborate to launch hydrogen transport in Finland: Letter of intent signed with Lempäälän Energia | Flexens 

International Renewable Energy Agency. (2022). Hydrogen Economy Hints at New Global Power Dynamics. Haettu 14.6.2023 osoitteesta Hydrogen Economy Hints at New Global Power Dynamics (irena.org)  

Lempäälän Energia Oy. LEMENE. Haettu 14.6.2023 osoitteesta LEMENE - Lempäälän Energia (lempaalanenergia.fi)

Kanellopoulos, K. & Blanco Reano, H. (2019). The potential role of H2 production in a sustainable future power system - An analysis with METIS of a decarbonised system powered by renewables in 2050. EUR 29695 EN, Publications Office of the European Union, Luxembourg, ISBN 978-92-76-00820-0, doi:10.2760/540707, JRC115958

Loyens & Loeff: Duncker, R. (3.3.2023). EU Rules for the classification of renewable hydrogen. Haettu 22.8.2023 osoitteesta EU Rules for the classification of renewable hydrogen | Loyens & Loeff (loyensloeff.com)

Hydrogen Cluster Finland. (2023). Clean hydrogen economy strategy for Finland. Haettu 22.8.2023 osoitteesta H2C-H2-Strategy-for-Finland.pdf (h2cluster.fi)

Ramboll Finland Oy: Rauhala, A-M., Korri, J., Jalovaara, J., Mutikainen, M. & Kopra, J. (2021). Pirkanmaan energiajärjestelmä -selvitys. Microsoft Word - Pirkanmaan energiajärjestelmä selvitys FINAL.docx (sttinfo.fi)

Remes, M. Kemira: Vedystä päästötöntä kaukolämpöä. Kemianteollisuus. Haettu 14.6.2023 osoitteesta Kemira : Vedystä päästötöntä kaukolämpöä | Kemianteollisuus.fi

Ren-Gas Oy. Puhtaiden P2X -kaasupolttoaineiden ja CO2-vapaan kaukolämmön yhteistuotantolaitos Tampereen Tarastenjärvelle. Haettu 14.6.2023 osoitteesta Tampere - Ren-Gas Oy

Sitra muistio © Sitra: Roques, F., Le Thieis, Y., Aue, G., Spodniak, P., Pugliese, G., Cail, S., Peffen, A., Honkapuro, S. & Sihvonen, V. (2021) Sähköistämisen rooli Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa Kustannustehokas polku kohti päästötöntä Suomea. Haettu 21.8.2023 osoitteesta Sähköistämisen rooli Suomen ilmastotavoitteiden saavuttamisessa - Sitra 

Pirkanmaan vihreän vedyn tuotantopotentiaalin arvioinnin pohjalla käytetyt oletukset elektrolyysereistä ym.: 

Goodall, C. (11.6.2021). Some rules of thumb of the hydrogen economy. Haettu 30.6.2023 osoitteesta: Carbon Commentary | Chris Goodall