Energia & ilmastonmuutos

Hiilivedyt, eli hiilen ja vedyn yhdistelmät, ovat olennainen osa elämän edellytyksiä. Kuva: iStock

Puhdasta vetyä ydinvoimalla

Vety on paitsi maailman yleisin alkuaine myös potentiaalinen päästöttömän energian varastoija.

Vedystä on moneksi. Se on paitsi Lappeenrannasta kotoisin oleva täytetty lihapiirakka myös maailman yleisin alkuaine. Vaikka vety onkin yleisin alkuaine, niin vapaana sitä ei ole merkittäviä määriä juuri missään, sillä vety tarttuu helposti muihin aineisiin. Hiilivedyt, eli hiilen ja vedyn yhdistelmät, ovat olennainen osa elämän edellytyksiä. Myös vesi kuuluu näihin edellytyksiin, sillä se on käytännössä vedyn ja hapen yhdiste, H2O. Vety on myös tärkeä osa fossiilisia polttoaineita.

Vety on paljon muutakin. Se on monissa teollisissa prosesseissa käytetty aine. Vedyn suurimmat käyttökohteet ovat öljynjalostus ja typpilannoitteen valmistus. Vedystä saa tuotettua myös puhdasta, päästötöntä energiaa. Siitä on povattu tulevaisuuden energialähdettä jo vuosikymmeniä, ellei vuosisatoja.

Vety ei ole kuitenkaan energianlähde, koska sitä ei ole maapallolla vapaasti ammennettavissa. Energiantuotannon ja käytön kannalta vety onkin enemmän energian varasto kuin energianlähde. Se pitää erikseen irrottaa muista aineista, kuten vedestä tai hiilivedystä. Irrottaminen kuluttaa energiaa, ja hiilivetyjen tapauksessa se myös aiheuttaa kasvihuonekaasupäästöjä. Nykyisin lähes kaikki käyttämämme vety irrotetaan fossiilisista polttoaineista, kuten maakaasusta, öljystä ja kivihiilestä.

Puhdasta vetyä

Vetyä voidaan valmistaa myös ilman päästöjä. Nuoruudessani yläkoulun kemian tunnilla kokeiltiin elektrolyysiä, jossa sähkövirtaa johdettiin vesiastiaan. Elektrolyysissä sähkö pilkkoo vesimolekyylejä, joista irtoaa vetyä ja happea. Vapaan vedyn olemassaolo todettiin spektaakkelimaisesti viemällä vesiastian läheisyyteen palava tulitikku, sillä vety reagoi herkästi, jopa räjähtäen, avotuleen. Ongelmana puhtaan vedyn tuotannossa on kuitenkin se, että vedyn irrottaminen vedestä vie enemmän energiaa kuin mitä vedystä voidaan sen jälkeen saada.

Vetyä voidaan valmistaa myös ilman päästöjä.

Jos sähkö tuotetaan puhtaasti ydinvoimalla tai uusiutuvalla energialla, ja näin tuotetulla sähköllä valmistetaan vedestä vetyä, saadaan vähäpäästöisesti valmistettua vetyä. Sitä voi edelleen käyttää nykyisissä vedyn käyttökohteissa, sillä voi korvata fossiilisesta polttoaineesta valmistettua vetyä ja siitä voi kehittää uusia vedyn käyttökohteita, kuten vetyautoja. Sen voi jopa yhdistää hiilidioksidiin tai hiilimonoksidiin, eli häkään, jolloin saadaan hiilivetyjä, eli niitä samoja aineita, joilla automme ja lentokoneemme nykyisin kulkevat.

Jos hiilidioksidi kaapataan vaikkapa ilmakehästä, merivedestä tai sellutehtaan piipusta tulevasta ”uusiutuvasta” hiilidioksidivirrasta, voidaan puhua hiilineutraalista polttoaineesta. Tällaisen bensiinin tai lentokerosiinin hiili on siis otettu talteen ilmakehästä, johon se poltettaessa taas vapautuu.

Fossiilisten polttoaineiden tapauksessa maan kuoressa pysyvässä varastossa ollut hiili vapautuu ilmakehään ja lisää hiilidioksidipitoisuutta, mikä puolestaan pahentaa ilmastonmuutosta.

Fossiilinen vety kallistuu

Historiallisesti tarkasteltuna on ollut edullisempaa ottaa vety fossiilisista polttoaineista ja jalostaa bensiinit, dieselit ja kerosiinit suoraan raakaöljystä. Viime vuosina puhtaan vedyn tutkimus on kuitenkin edennyt vauhdilla ilmastonmuutoskeskustelun siivittämänä.

Jos ja kun elektrolyysereitä aletaan tuottaa massatuotantona, niiden hinta laskee. Mikäli päästöjen hinta samalla nousee, tulee fossiilisiin perustuvasta vedyntuotannosta kalliimpaa. Jossain vaiheessa nämä kaksi kohtaavat: halventuvasta puhtaasta vedystä tulee edullisempaa kuin kallistuvasta fossiilisesta vedystä. 

Matkaa tähän on kuitenkin vielä. Etenkin vaihtelevatuottoisiin uusiutuviin energialähteisiin perustuva vety voi jäädä harmillisen kalliiksi. Tämä johtuu siitä, että tuotantolaitokset tuottavat energiaa markkinoille vain silloin, kun tuulee tai paistaa, mutta kiinteät kulut, investointi sekä rahoituskulut pitää silti kattaa.

Ratkaisu pienreaktoreista?

Tähän asti suurin osa vetytutkimuksista on keskittynyt uusiutuviin energialähteisiin, sillä monille on tullut selväksi, että niiden vaihtelevuudesta johtuvalle ajoittaiselle ylituotannolle pitää tehdä jotain. Vähemmän on keskusteltu siitä, että puhdasta vetyä voi tehdä myös ydinvoimalla, jolloin laitoksia voidaan pitää käynnissä lähes jatkuvasti.

Silti uusien ydinvoimaloiden rakentaminen on ollut etenkin länsimaissa varsin kallista viime vuosina, vaikka voimalat ovat nykyisiin elektrolyysereihin nähden huomattavasti isompia teholtaan. Lisäksi ydinvoimalla tuotettu vety ei ole saanut esimerkiksi EU:ssa samoja tukia ja etuja kuin uusiutuvilla energialähteillä tuotettu vety, koska monet poliittiset päättäjät suhtautuvat nihkeästi ydinvoimaan. Yhdysvalloissa on jo kuitenkin useita hankkeita, joissa kehitetään puhdasta ”ydinvetyä”.

Yksi mahdollisuus on pyrkiä pienentämään ydinvoiman investointikustannuksia samalla tavalla kuin elektrolyysereidenkin eli suunnittelemalla voimalat kustannustehokkaiksi ja valmistamalla niitä massatuotannolla. Tähän soveltuvat parhaiten pienreaktorit, jotka ovat nousseet energiakeskusteluun viime aikoina.

Energia & ilmastonmuutos

Energia & ilmastonmuutos

Suomi tarvitsee lisää puhdasta sähköntuotantoa

Pelkästään sähköautojen yleistyminen lisää tulevaisuudessa Suomen sähköntarvetta vähintään Hanhikivi 1 -voimalaitoksen vuosituotannon verran. Puhtaan energiantuotannon kysyntää vauhdittaa myös tuontisähkön käytön vähentyminen.

Energia & ilmastonmuutos

Ydinvoima keskellä energiamarkkinoiden murrosta

Sitkeästi elävän myytin mukaan ydinvoima soveltuu vain sähkön tasaiseen tuotantoon. Ydinvoimalla voi kuitenkin tehdä myös kuormanseurantaa eli reagoida joustavasti kysynnän vaihteluihin.

Energia & ilmastonmuutos

Ilmastonmuutos veti Rauli Partasen mukaan energiakeskusteluun

Energia-asiantuntija ja -kirjailija Rauli Partanen on havainnut, että julkinen puhe ydinvoimasta rohkaisee sen kannattajat esiin. Hän on vuosia puhunut ja kirjoittanut ilmasto- ja energia-asioista kantaa ottavasti.

Energia & ilmastonmuutos

Ilmastonmuutoksen pysäyttämisen pitkä tie

Päästöjen kasvu pitää pysäyttää, jotta ilmastonmuutoksen kiihtyminen hidastuisi, mutta se ei vielä pysäytä ilmastonmuutosta. Mitä kaikkea pitäisi tapahtua, jotta hiilidioksidipitoisuus ilmakehässä olisi sopiva ihmiskunnalle?