Power-to-X-tekniikat energiatuotteiksi

Abstract

Energiakriisin uhka ja ilmastonmuutoksen vaikutukset painostavat energiarakennetta muuttumaan. Tämän työn tarkoituksena on selvittää, mitkä mahdollisuudet Power-to-X-teknologialla tuotetuilla energiatuotteilla on tulevaisuuden energiantuotannossa. Power-to-X-teknologiassa pyritään hiilineutraaliin tuotantomuotoon ja hyödynnetään vetyä joko sellaisenaan tai muiden energiatuotteiden valmistamiseen. Pohditaan, millaiset mahdollisuudet vedyllä on toimia tulevaisuuden energiantuottajana ja -kantajana.

Työ sisältää kolme osaa. Kirjallisuustutkimusosassa esitellään vety yleisesti ja vedyn tuotantoa veden elektrolyysillä kolmella eri elektrolyysilaitteistolla. Veden elektrolyysi toimii pohjustuksena Power-to-X-teknologialle, josta kerrotaan tarkemmin seuraavassa alaluvussa. Tässä esitellyt Power-to-X-energiatuotteet toimivat tutkimuskohteena toisessa osassa, jossa suoritetaan niiden välinen taloudellinen vertailu. Toisessa osassa keskitytään elektrolysaattorien sekä koko Power-to-X-prosessin kustannuksiin. Pohditaan, mistä kaikesta tuotantokustannukset koostuvat. Kolmannessa osassa tutkitaan Power-to-X-teknologian riskejä ja mahdollisuuksia tekniikan, talouden sekä politiikan näkökulmista. Tehdään katsaus Suomen sekä Euroopan tämänhetkisiin Power-to-X-projekteihin sekä tulevaisuuden näkymiin.

Työssä saatiin tuotantokustannusten perusteella selville, että Power-to-X-tekniikat eivät ole vielä kilpailukykyisiä fossiilisilla polttoaineilla valmistettuihin energiatuotteisiin. Tekniikoista edullisimmaksi osoittautuu Power-to-Hydrogen-prosessi, koska se ei sisällä synteesiyksiköitä, jotka lisäävät kustannuksia. Power-to-Methane-prosessi on kallein, ja vastaavasti sen hyötysuhde on huonoin verrattuna muihin energiatuotteisiin. Prosessin kustannuksia saadaan vähennettyä, jos elektrolyysissä sivutuotteena syntynyt happi myydään. Metaanin ja metanolin tuotantoyksikkö kannattaa sijoittaa lähelle esimerkiksi lämpölaitosta, jolloin synteesiin tarvittava hiilidioksidi saadaan suoraan tehtaasta.

Power-to-X-laitoksia on kehitteillä pitkin Eurooppaa, mutta enimmissä määrin lännessä päin. Saksa on yksi johtajamaista Power-to-X-tekniikan suhteen. Suomessa on paljon kiinnostusta teknologiaa kohti, mikä näkyy yliopistoissa sekä yksityisissä yrityksissä. Pilottilaitoksia on kehitetty ja asennettu Suomen lisäksi myös muualle Eurooppaan. Kasvavan kiinnostuksen ja Euroopan komission asettamat tavoitteet edesauttavat vihreää siirtymistä sekä vedyn aseman vakauttamista energiasektorille.