Eikö Power-to-X olekin vain uusi nimi vetytaloudelle?

Ilmastokysymykset | Climate Questions 🇫🇮 Suomi
, ,
#1

Luin Helsingin Sanomista Piia Elosen artikkelin (23.7.), jossa esiteltiin uutta ihmeellistä ratkaisua maailman energiaongelmiin. Tarvitaan pieni puuttuva palanen, ja niin fossiilisista polttoaineista voidaan luopua.

Jos oikein ymmärrän, tuo puuttuva palanen on vetyatomi. Jos meillä olisi vapaata vetyä, voisimme tehdä mitä haluamme, mutta tuon vedyn tuottaminen vaatii tuhottomasti energiaa.

Viittaan jo aikaisemmin toisessa yhteydessä lainaamaani kirjaan ”Tulevaisuuden lyhyt historia”, jossa sanotaan:

”Jostain syystä vuosituhannen vaihteessa tehdyt suunnitelmat maailmanlaajuisesta vetytalouteen siirtymisestä ovat kuin poispyyhittyjä, vaikka juuri vetytalous olisi vaihtoehto fossiilitaloudelle. Vedyn noin kolminkertainen lämpöarvo painoyksikköä kohden verrattuna polttoöljyyn antaa vahvan pohjan kehitystyölle. Tämän suuren energiatiheyden ja saasteettomuuden luulisi kiinnostavan erityisesti lentoliikennettä. Riittävä panostus saasteettoman vedyn tuotannon ja siirron tutkimukseen olisi johtanut nopeasti fossiilisen energian käytön vähenemiseen maailmanlaajuisesti, varsinkin jos tuolle pahalle hiilidioksidille olisi asetettu haittavero. Kuitenkin suunnitelmat vetytalouteen siirtymisestä jäivät kuin varkain unohduksiin, ja maailma innostui hiilinieluista ja sähköautoista.”

Ja toisaalla kirjan fiktiivisessä osiossa sanotaan:

”Eivätkä vihreät poliitikot uskaltautuneet puolustamaan vetytaloutta, kun se vuosituhannen alussa haudattiin kaikessa hiljaisuudessa, vaikka saasteettomasti tuotettu vety olisi ollut aito vaihtoehto fossiilitaloudelle. Vedyn korkea lämpöarvo painoyksikköä kohden olisi antanut vankan potentiaalin ratkaista monet ongelmat. Vedyn tuottaminen elektrolyysiprosessin avulla vedestä loputonta aurinkoenergiaa käyttäen olisi ollut ongelmatonta. Ja siellä missä uusiutuvaa energiaa ei ole rajattomasti, olisi tuotanto voinut tapahtua korkean hyötysuhteen omaavalla höyryelektrolyysillä ydinvoimaa käyttäen. Vedyn ongelmallinen varastointi ja siirto olisi voinut tapahtua öljytuotteiden tapaan vedynkantaja-aineen avulla (esimerkiksi metanoli, metaani tai ammoniakki).”

Eli kysymys kuuluu: Onko ”Power-to-x” itse asiassa snobbailua vetytaloudella?

#2

Kiitos hyvästä kysymyksestä.

Voidaan tosiaan perustellusti väittää, että power-to-x on vetytalous uusissa vaatteissa. Erojakin toki on. Yksi vetytalouteen siirtymisen ongelmista on ollut kattavan vedyn jakelu- ja loppukäyttöinfrastruktruurin puute. Laajamittainen vedyn käyttöönotto vaatisi siis mittavia investointeja vetyajoneuvoihin, vetylaivoihin ja vedyllä toimiviin lentokoneisiin. Lisäksi vedyn laajamittainen jakelu ja varastointi tulisi ratkaista.

Power-to-X tarjoaa tähän ongelmaan ratkaisun muuntamalla vedyn hiilidioksidin avulla hiilivedyksi (esim. synteettinen diesel, kerosiini ja bensiini, tai synteettinen maakaasu) joita voidaan jaella ja käyttää olemassa olevalla kalustolla.

Tällä ns. infrastruktuuri-yhteensopivuudella on kuitenkin hintansa. Power-to-X ratkaisut edellyttävät vedyn tuotannon lisäksi investointeja CO2-talteenottoon sekä laitteistoon, joka muuntaa vedyn ja hiilidioksidin synteettiseksi polttoaineeksi. Lisäksi muunnosprosessissa noin 20 % vedyn energiasta muuttuu lämmöksi. Voidaankin sanoa, että se mikä infrastruktuurissa säästetään osittain menetetään tuotantovaiheessa.

Perinteinen vetytalous ja Power-to-X voidaan kuitenkin nähdä nykyään toisiaan täydentävinä ratkaisuina joilla molemmilla on yhteinen tavoite - vaihtoehtojen tarjoaminen fossiilisille polttoaineille.

Ilkka Hannula
Vanhempi tutkija, VTT

#3

“Airbus julkisti eilen maanantaina kolme vedyn voimin lentävää konseptikonetta. Yhtiö pitää vetyä “poikkeuksellisen lupaavana” vaihtoehtona tulevaisuuden lentopolttoaineeksi. Siitäkin huolimatta, että vielä viisi vuotta sitten vetypropulsio ei ollut Airbusin suunnitelmissa lainkaan.” ( Mtv 23.9.)

Linkki Airbusin alkuperäiseen tiedotteeseen: https://www.airbus.com/newsroom/stories/these-new-Airbus-concept-aircraft-have-one-thing-in-common.html

Ovatkohan Airbus - asiantuntijat lukeneet ko kirjaa, vai mikä on saanut heidät uusiin ajatuksiin :smiley:

#4

" Power-to-X ratkaisut edellyttävät vedyn tuotannon lisäksi investointeja CO2-talteenottoon sekä laitteistoon…"

Ilmassa co2 kaasua on vain promillen osia. CO2-talteenotto polttolaitosten savupiipuista on mahdollista, mutta se ei tietenkään poista hiiltä ilmakehästä, koska se palaa polton jälkeen takaisin. Olisiko taloudellisempaa liittää vety typpeen, ja käyttää vedyn kantoaineena ammoniakkia?

#5

Hieman intuition vastaisesti, Power-to-X-ratkaisujen ilmastoystävällisyys ei perustu hiilidioksidin käyttämiseen raaka-aineena. Tämä johtuu siitä, että tuotteeseen sitoutunut hiilidioksidi vapautuu jälleen ilmakehään kun tuotteet käytetään (sähköpolttoaineet poltetaan). Lyhimmillään CO2 voi olla sidottuna ilmakehästä vain muutamia viikkoja. Hiilijalanjäljen kannalta onkin olennaisempaa se, miten energialähteenä käytetty sähkö on tuotettu. Mikäli sähkö on tuotettu hiilettömistä energialähteistä, myös tuotetun sähköpolttoaineen hiilijalanjälki on hyvin pieni. (tässä olen joskus käyttänyt analogiaa sähköauton lataamiseen: sähköauto on yhtä ympäristöystävällinen kuin sen lataamisessa käytetty sähkö).

Typen käyttö vedyn sitomisessa ammoniakkiin on mielenkiintoinen ratkaisu mm. siksi että typen määrä ilmakehässä on hyvin suuri (78 til-%,vrt CO2 0,04 %) ja talteenotto on siten edullisempaa. Mutta myös ns. sähköammoniakin hiilijalanjälki muodostuu lopulta käytetyn sähkön alkuperän perusteella, eikä hiilettömän tuotteen (ammoniakki) vuoksi.

#6

Juuri noin olen asian ymmärtänyt. Tämä ymmärrys minulle syntyi lukiessani koronakaranteenissa tuota mainitsemaani kirjaa. Se kysymys mihin etsin vastausta on: Onko tuo kirjassa sivulla 17 esitetty kaavio hiilenkierrosta vakavasti otettava?
Jos nimittäin on, tekee se todellakin minunkaltaisilleni tavalliselle ihmiselle helpoksi tajuta ilmastonmuutos. Kymmenen gigatonnia vuosittain lisää tasapainossa olevaan systeemiin! Jos näin on, se todellakin hätkäyttää!
Se, että kaavio on esitetty epätieteellisessä kontekstissa, ei tee sitä vääräksi. Sen jälkeen kun sisäistin tuon yksinkertaisen kaavion, minun on ollut helppo ymmmärtää ilmastokeskustelua. Kukaan ei toistaiseksi ole fakta-argumentein moittinut kaaviota. Siinä kun ei ole yksityiskohtia joilla saivarrella. Tuo perusfakta on esitettynä keskusteluketjussa ”miten kansantajuistaa ilmastokysymystä” ja sitä kommentoinut asiantuntija Sihto-Nissilä totesi kaavion vaativan perusteellisempaa perehtymistä. Ymmärrän kyllä, että tutkijoiden ja tiedeihmisten on vaikea koskea pitkällä tikullakaan fiktiivimaailman luomuksiin ja liian ylimalkaisiin sepustuksiin. Mutta jos ymmärrän oikein, tämä koko sivusto on perustettu lisäämään ymmärrystä ilmastokysymyksestä, joten juuri tuollaisella tasolla esitetyt faktat saavat meidät tavalliset ymmärtämään asiaa. Ja kun ymmärrämme, äänestämme päättäjiksi poliitikot, jotka eivät salli tuon 10 gigatonnin lisäystä. Alfatv:n haastattelussa viikko sitten Eero Paloheimo totesi lakonisesti, että vain äänestäjän pelko saa poliitikon toimimaan. Jos tuo 10 gigatonnia vuosittain on totta, on poliitikkojen toimittava.
Siis onko tuo kirjan (”tulevaisuuden lyhyt historia”) kaavio sivulla 17 periaatteellisessa mielessä oikein laadittu?

#7

Eikö vielä oleellisempaa ole että sähkön energian sitomiseen käytettävä sähkö ei kasvata kokonaissähkön tarvetta vaan siihen käytetään CO2-vapaata ylijäämä sähköä?

Nolla summa pelinä biosfäärissä olevan hiilen kierrättäminen niin ettei sen määrä ilmakehässä juuri muutu on huomattavan paljon helpompaa kuin maasta kaivetun fossiilisen määrän kontrollointi ilmakehässä ja hallittu keruu alas.

On huomattavan paljon helpompaa mitata puunkasvua ja verrata sitä poltetun puun määrään kuin arvioida uuden kivihiilen muodostumista poltettuun nähden.