Vihreän vedyn ja synteettisen metaanin elinkaaripäästöt ja kestävyystodentaminen

Abstract

Vetytaloutta esitetään yhtenä ratkaisuna hiilipäästöjen vähentämiseen ja ilmaston lämpenemisen hidastamiseen. Uusiutuvaa sähköenergiaa voidaan varastoida vetyyn, jota voidaan jatkojalostaa synteettisiksi polttoaineiksi hyödyntämällä talteenotettua hiilidioksidia ja vähentäen siten fossiilisten polttoaineiden tarvetta. Tässä diplomityössä käsitellään vihreän vedyn ja synteettisen metaanin elinkaaripäästöjä sekä kestävyyden todentamista yhteistyöyrityksen tuotantolaitoksen näkökulmasta. Päästölaskenta toteutetaan SimaPro-elinkaariarviointiohjelmalla.

Alkaalielektrolyyserillä tuotetun vetykilon elinkaaripäästöjen arvoksi saadaan päästömallinnuksessa 1,26 kgCO2e. Merkittävimmät päästöihin vaikuttavat tekijät ovat tuotannon suorat vetypäästöt, sähkön tuotannon ja jakelun infrastruktuuri sekä elektrolyyserin valmistus. Suorille vetypäästöille ei ole vielä määritelty virallista päästökerrointa, mutta Euroopan komission tutkimuskeskuksen mukaan arvo on 11±5 kgCO2e vetykiloa kohti. Uusiutuvalle sähkölle raportoitavat, RFNBO-vaatimusten mukaiset päästöt ovat nolla, mutta kun huomioidaan koko elinkaari, myös uusiutuvan sähköntuotannon ja jakeluinfrastruktuurin rakentamisesta ja materiaaleista syntyy päästöjä: aurinkosähköstä enemmän kuin tuulivoimasta, jolla puolestaan on vesivoimaa suuremmat päästöt. Synteettisen metaanin elinkaaripäästöt ovat päästömallinnuksen mukaan 2,30 kgCO2e metaanikiloa kohti. Suurimmat tekijät ovat hiilidioksidin talteenotto ja vedyn tuotanto.

Vihreän vedyn päästöjä voidaan vähentää minimoimalla vetyvuodot jakeluketjussa sekä optimoimalla tuotantoa niin, että suoria vetypäästöjä syntyisi mahdollisimman vähän. Yksi vaihtoehto on polttaa vety soihdussa vedeksi ennen ilmakehään päästämistä. Tuotantolaitoksen mahdollisimman korkea käyttöaste vähentää yksittäisen vetykilon päästöjä, kuten myös vähäpäästöiset materiaalit laitteiden ja rakennusten valmistuksessa. Metaanin päästövähennystoimenpiteitä ovat vedyntuotannon päästövähennystoimien lisäksi metaanivuotojen ja soihdutettavan metaanimäärän minimointi sekä uusiutuvan energian käyttö ja kemikaalien resurssitehokas kulutus hiilidioksidin talteenotossa.

RFNBO-tuotteisiin liittyvä regulaatio edellyttää tuotanto- ja jakeluketjun jäljitettävyyttä ja erien kestävyysominaisuuksien dokumentointia. Tuotannon päästökerroin ja sähkön alkuperätakuut tulee pystyä liittämään tuotettuun vetyerään. Kestävyystodentamisen haasteita ovat esimerkiksi kaasun massan määrittäminen ainetaseessa sekä datanhallinta, jonka merkitys korostuu tuotantovolyymin kasvaessa ja etenkin vuonna 2030 alkavassa tuntikohtaisessa tarkastelussa.

Elinkaaripäästöjen rooli kestävyystodentamisessa on pieni: RFNBO-vaatimusten mukaisiin raportoitaviin päästöihin sisällytetään vain osa kaikista vedyn ja metaanin elinkaaren aikaisista päästöistä. Kaikkien elinkaaripäästöjen huomioiminen ei ole raportoinnissa tarkoituksenmukaistakaan: esimerkiksi laitteiden valmistuksen tai sähköinfrastruktuurin päästöjä ei huomioida RFNBO-päästöissä.