Vetytalous ja vedyn tuotanto eri teknologioilla : Teknistaloudellinen vertailu

Abstract

Vetytalous tulee todennäköisesti olemaan osana ratkaisua ilmastonmuutokseen. Tämä vaatii kuitenkin paljon nykyistä puhtaamman vedyn tuotannon. Työssä tutkitaan vetytaloutta ja vedyn tuotantoteknologioita nykyisin sekä tarkastellaan lähitulevaisuuden vedyn tuotantoteknologioiden kehitystä. Työn tavoite on selvittää teknistaloudellisen tarkastelun avulla tärkeimpien käytössä olevien tuotantoteknologioiden keskinäistä tilannetta sekä tarkastella erilaisten tuotantoteknologioiden ja vetytalouden kehitystä tulevina vuosikymmeninä. Työ jakautuu kolmeen osaan. Kirjallisuustutkimusosa esittelee vetytaloutta ja erilaisia vedyn tuotantoteknologioita perustuen sekä uusiutuviin että fossiilisiin tuotantotekniikoihin. Kirjallisuustutkimusosan perusteella valitaan kaksi tärkeintä käytössä olevaa vedyn tuotantoteknologiaa, joita vertaillaan teknistaloudellisesti työn vertailututkimusosassa. Tutkimus osoittaa, että nykypäivän ja lähitulevaisuuden kannalta merkittävämpiä vedyn tuotantoteknologioita ovat höyryreformointi (engl. Steam Methane Reforming, SMR) ja alkalinen elektrolyysi. Tulevaisuustutkimusosassa tarkastellaan vetyteknologioiden kehitystä lähitulevaisuudessa ja pohditaan IRENA:n (International Renewable Energy Agency) sekä IEA:n (International Energy Agency) skenaarioiden avulla vetytalouden reittiä kohti vuosisadan puoliväliä. Työssä havaittiin, että vaikka tuotantoteknologioita on useita erilaisia, perustuu kaupallinen tuotanto vain muutamaan. Teknistaloudellisen vertailun perusteella SMR on elektrolyysiä kustannustehokkaampi ja hyötysuhteeltaan parempi tuotantoteknologia. Verrattuna elektrolyysiin SMRteknologia aiheuttaa kuitenkin paljon ilmastolle haitallisia hiilidioksidipäästöjä. Elektrolyysiä skaalataan isommaksi ja sen odotetaan olevan kilpailukykyinen SMR:n kanssa 2030-luvulla. Fossiilisista tuotantoteknologioista halutaan eroon ja tulevaisuuden vetytalous tulee perustumaan uusiutuvaan energiaan ja elektrolyysiin, mutta kehitys kestää vuosikymmeniä. Siirtymävaihe vihreään vetytalouteen edellyttää fossiilisten tuotantoteknologioiden sekä hiilidioksidin talteenottoteknologian hyödyntämistä. Kehittyvän vetytalouden myötä IEA:n ennusteiden mukaan vuonna 2030 vedyn tuotanto kasvaa yli kaksinkertaiseksi nykyisestä 90 miljoonasta tonnista 200 miljoonaan tonniin. Vuoteen 2030 mennessä vety halutaan Euroopan Unionissa luontaiseksi osaksi integroitua energiajärjestelmää ja vuonna 2050 tavoitteena on vedyn laajamittainen käyttö kaikilla vaikeasti dekarbonasoitavilla sektoreilla, kuten raskaassa liikenteessä, kemianteollisuudessa ja rauta- sekä terästeollisuudessa.