Koko elollinen luonto perustuu hiilen, vedyn ja hapen yhdisteisiin. Asiantuntijoiden mukaan vety on ratkaisu hiilineutraaliustavoitteiden saavuttamiseksi.

Väritön, hajuton ja mauton vety on maailmankaikkeutemme yleisin alkuaine. Sitä löytyy lähes kaikesta vedestä kasvillisuuteen – valtaosa auringostakin on vetyä. Harva tulee arjessa ajatelleeksi, että vety ja sen yhdisteet ovat elintärkeitä maapallon elämälle.

Vaihtoehtoisen energianlähteen löytämisen tarve fossiilisille polttoaineille on ilmiselvä ja todellinen. Uusiutuvat sähkön tuotantomuodot, kuten tuuli- ja aurinkoenergia, tarjoavat mahdollisuuden fossiilisista polttoaineista luopumiselle, mutta sähköä ei pysytä sellaisenaan kaikkialla hyödyntämään eikä se sovellu energian laajamittaiseen ja pitkäaikaiseen varastointiin.

Sähkö voidaan muuttaa kemialliseksi energiaksi esimerkiksi hajottamalla vettä elektrolyysin avulla. Vetyä voidaan käyttää sellaisenaan tai sitä voidaan jalostaa synteettisiksi polttoaineiksi. Uusiutuvasta sähköstä valmistettu vety on puhdas sekä tehokas keino varastoida ja käyttää energiaa. Sen saanti ja markkinatilanne ovat vakaalla pohjalla. Vetytaloutta tutkitaan ja kehitetäänkin aktiivisesti eri tahoilla.

Ilmastotavoitteet tarvitsevat vetyä

"Ilman vetyä emme tule selviämään hiilineutraaliustavoitteista", toteaa Tuomo Rinne, teknologiajohtaja vihreän vedyn tuotantoon erikoistuneesta P2X Solutions Oy:stä.

Vetytalouden kehitystä ajavat etenkin ilmastotavoitteet ja niiden takana oleva lainsäädäntö, jonka tavoitteena on fossiilisten polttoaineiden käytön vähentäminen. Uusiutuvalla energialla, esimerkiksi aurinko- tai tuulivoimasta tuotettu vihreä vety on täysin hiilidioksidivapaata. Lisäksi vety tarjoaa mahdollisuuden puhtaan energian varastointiin tavalla, johon muut energiamuodot eivät pysty.

Tuomo Rinne, Pertti Kauranen, Hanna Kalenoja

"Energian varastointi ja siirtäminen on merkittävä haaste. Vety ja sen avulla tuotettavat synteettiset polttoaineet tarjoavat sähköverkon rinnalle vaihtoehtoisen mahdollisuuden energian siirtämiselle ja mahdollistavat sähköenergian laajamittaisen pitkäaikaisvarastoinnin", Tuomo Rinne täsmentää.

Vedylle, joka alun perin löydettiin jo 1700-luvulla, keksittiin 1900-luvun alkuun asti vain harvoja käyttötapoja. Nykyään vetyä hyödynnetään laajasti teollisuudessa niin raaka-aineena kuin energianlähteenäkin.

"Vedystä on pitkä käyttökokemus, mutta olemme silti uuden alussa. Energiamäärät, joista teollisuuden tarpeiden yhteydessä puhutaan, ovat todella suuria", Pertti Kauranen, energiavarastoinnin professori LUT-yliopistosta kertoo.

Vety soveltuu käyttövoimaksi kaikkeen liikkuvaan

Ensimmäiset isot askeleet kohti vetytaloutta on jo otettu. Harjavaltaan on nousemassa Suomen ensimmäinen teollisen mittakaavan vihreää vetyä tuottava tuotantolaitos. Laitoksen 20 megawatin sähköteho kuulostaa tavallisen kuluttajan korvissa valtavalle. Sen kuluttama sähköteho riittäisi yli 70 000 keskimääräisen kerrostalokodin sähköenergiatarpeisiin. Laitoksen tuottamalla vedyllä pystyisi puolestaan ottamaan käyttöön yli 15 000 vetykäyttöistä henkilöautoa.

Muitakin hankkeita on jo vireillä eri puolille Suomea. Esimerkiksi Mikkelin seudulle on suunnitteilla vetylaitos, jonka teho nousee yli 40 megawattiin laitoksen toisen vaiheen valmistuttua vuoteen 2030 mennessä. Tällöin yli 40 prosenttia Etelä-Savon Energian kaukolämmöstä voitaisiin tuottaa hukkalämmöillä kustannustehokkaasti.

Vedyn rooli liikkumisen energianlähteenä on myös vahvassa kasvussa. Asiantuntijoiden mukaan vety soveltuu käyttövoimaksi kaikkeen, mikä liikkuu – niin maalla, merellä kuin ilmassakin. Hyvä esimerkki täysin puhtaasta, vetyyn perustuvasta liikkumisesta on maailman merillä seilaava ainutlaatuinen Energy Observer -alus, joka tuottaa itse kaiken energiansa tuuli- ja aurinkovoimasta sekä polttokennoista.

"Vetyä voidaan hyödyntää myös raide- ja raitiovaunuliikenteessä. Esimerkiksi vaikeasti sähköistettävillä rataosuuksilla polttokenno on hyvä vaihtoehto, kun pyritään täysin päästöttömään raideliikenteeseen", Hanna Kalenoja, liikenteen erityisasiantuntija Tieliikenteen Tietokeskuksesta kertoo.

Päästöttömään raideliikenteeseen tähtää muun muassa FCH2Rail-yhteenliittymä, joka kehittää itsenäisenä voimanlähteenä toimivaa hybridiyksikköä juniin. Autonvalmistaja Toyota on toimittanut polttokennomoduuleita projektin seuraavaa vaihetta varten. Hybridiyksikön on tarkoitus yhdistää raideverkon ajojohtimista saatu sähkö erikseen toimivan polttokennomoduulin tuottamaan sähkötehoon. Projektin tarkoituksena on selvittää, voiko vetykäyttöinen hybridiyksikkö toimia päästöttömän raideliikenteen ratkaisuna.

Asiantuntijat uskovat vedyn hyödyntämisen autoilussa yleistyvän raskaan liikenteen kautta. Raskas liikenne on hankalasti sähköistettävää. Asiantuntijoiden mukaan harvakin jakeluverkosto olisi riittävä raskaan liikenteen tarpeisiin.

"Hyötyajoneuvoliikennettä suunnitellaan tarkasti, jopa viikkoja ja kuukausia etukäteen. Vedyn tankkausverkosto voi olla harvakin, kunhan se on suunniteltu strategisesti oikein", Hanna Kalenoja toteaa.

Maailmalta vetytankkausasemia jo löytyy, ja vetyä hyödynnetään käyttövoimana henkilöautoliikenteessäkin. Esimerkiksi Pariisissa on otettu taksikäyttöön jo useita satoja Toyota Mirai -vetyautoja.

"Suomalaiseen autokantaan tarvitaan myös ajoneuvoja, jotka eivät ole akkusähköstä riippuvaisia", Kalenoja painottaa.

2050 ennusteessa 15–20 prosenttia polttokennoautoja

Kun vetytankkausasemia saadaan raskaan liikenteen käyttöön, voivat myös yksityisautoilijat hyödyntää samaa jakeluverkostoa. Kalenoja uskoo vetyautojen houkuttelevan alkuvaiheessa teknologiaorientoituneita edelläkävijöitä.

"Ensi vuosikymmenen alussa rekisteröintiosuudet kasvavat alkuun pääkaupunkiseudulla. Demografisesti samat käyttäjäryhmät, jotka omaksuivat ensimmäisinä sähköautoilun, ovat todennäköisesti vetyautoilun ensimmäisiä käyttöönottajia. Käyttäjissä korostuvat 30–40-vuotiaat miehet, jotka ovat kiinnostuneita teknologiasta", hän arvioi.

Tavallisen autoilijan näkökulmasta vetyauto on hyvin lähellä polttomoottoriautoa esimerkiksi tankkausnopeuden suhteen, ja siirtyminen polttomoottoriautosta vetyautoon voikin olla jopa helpompaa kuin siirtyminen täyssähköautoon. Vetykäyttöinen polttokennoauto on itse asiassa sähköauto, jonka erona niin kutsuttuihin akkusähköautoihin on vain tapa, jolla liikkumiseen tarvittava energia varastoidaan autossa.

"Tien päälle jääminen on pelottava ajatus. Vetyauton toimintamatka, joka on vastaava kuin tavanomaisella polttomoottoriautolla, on selkeä etu sähköautoon verratessa", Hanna Kalenoja summaa.

Tuomo Rinne on samoilla linjoilla ja lisää, että suurin hyöty vedystä on ajossa, jossa lataamisesta on haittaa.

"Polttokennossa lämpöä syntyy sivutuotteena, mikä voi olla jopa hyödyksi kylmissä olosuhteissa, kuten Suomen talvessa", Rinne lisää.

Lähes kaikissa käyttövoimaennusteissa on nähtävissä vihreän vedyn kasvua. Henkilöautopalkin voidaan odottaa värähtävän 2030–2040-luvuilla. EU:n komission vuoden 2050 ennusteessa 15–20 prosenttia autokannasta on polttokennoautoja.

Akkujen kierrätyksen toteutuminen kriittisessä roolissa

"Nyt luodaan verkkoa ja teknologiaa. Pitkän aikavälin ennusteissa polttokennon osuuden henkilöautoissakin arvioidaan kasvavan. Kehitys riippuu myös kilpailevien teknologioiden, kuten synteettisten polttoaineiden edistysaskeleista ja toisaalta siitä, miten akkuteknologia kehittyy. Akkujen kysyntä on valtava, ja niiden kierrätyksen toteutuminen on kriittisessä roolissa", arvioi Hanna Kalenoja.

Suomessa sähköverkko on hyvässä kunnossa, mutta monessa muussa maassa raja voi tulla nopeammin vastaan.

"Sähköautoilu on hankalaa, jos on julkisten latauspisteiden varassa. Esimerkiksi Kiinassa yhtenä motiivina vetyautolle on se, että suurkaupungeissa ei ole mahdollista rakentaa riittävää latausinfrastruktuuria pelkästään sähköautoille. Vetytankkausasemat helpottavat sähköverkon kasvattamisen painetta", Pertti Kauranen toteaa.

Ihmismieli hakee helposti yhtä voittavaa ratkaisua, vaikkei sellaista välttämättä olisi. Asiantuntijat uskovat monimuotoisuuteen, jossa vedyllä on rooli muiden käyttövoimien rinnalla.

"Missään maassa energiainfrastruktuuria ei rakenneta tyhjän päälle, vaan optimiratkaisut tulevat aina osittain nojaamaan nykyiseen järjestelmään. Tälläkin hetkellä on olemassa useita ratkaisuja ja uskon tulevaisuuden olevan monimuotoinen", Tuomo Rinne toteaa.

Kalenoja ja Kauranen jakavat Rinteen näkemyksen.

"Julkista keskustelua hallitsee ”valitse puolesi” -mentaliteetti, mutta liikenteen energiajärjestelmässä monimuotoisuus on vahvuus. Tarvitaan monenlaisia vaihtoehtoja erilaisiin käyttötarkoituksiin ja ajorutiineihin. Myös huoltovarmuuden kannalta on tärkeää, että liikenteessä käytetään erilaisia käyttövoimia."

"Uskon myös monimuotoisuuteen. Liian montaa infrastruktuuria ei kannata ylläpitää, mutta näkisin useita tulevaisuudessakin", Kauranen täydentää.

20 vuoden kuluttua Suomen autokannasta jopa 20 prosenttia vetyautoja

Liikenteen käyttövoimamurros on tapahtunut nopeasti, ja vetyautoilun yleistyminen on asiantuntijoiden mukaan vain ajan kysymys.

"Meidän ennusteemme mukaan vuonna 2040 Suomessa on noin 90 000 vetyautoa, eli noin kolme prosenttia koko autokannasta. Sen jälkeen vetyautojen yleistyminen kiihtyy", Kalenoja toteaa ja jatkaa, että yleistymistä hidastaa Suomen autokannan poikkeuksellisen pitkä kierto.

"Suomessa autokannan kiertoon kuluu noin yksi sukupolvi. Kuilu muihin Pohjoismaihin on viitisen vuotta. Kiertoa voisi nopeuttaa sähkö- ja vetyautojen mahdollisesti tarjoamat merkittävästi edullisemmat käyttökustannukset."

Rinne ennustaa rohkeasti, että 20 vuoden kuluttua Suomen autokannasta jopa 20 prosenttia kulkee vedyn voimalla. Niin hän kuin muutkin asiantuntijat pitävät vetyautoa potentiaalisena vaihtoehtona myös omassa käytössä tulevaisuudessa.

"Ennusteeni 20 prosenttia on korkea luku, mutta haluan sillä korostaa, että koko päästöttömän maantieliikenteen infrastruktuuria ei voida maailmassa rakentaa puhtaasti akkukäyttöisten sähköautojen ja nykyisen litiumiin perustuvan akkukemian varaan. Materiaalien saatavuus tulee muodostumaan ongelmaksi. Vetykäyttöisissä ajoneuvoissa akkumateriaalien tarve on merkittävästi pienempi. Käyttövoimaa merkittävämpi kysymys on lopulta auton soveltuvuus omaan käyttöön", Rinne toteaa.

Vety väylänä päästöttömään tulevaisuuteen

Toyota uskoo vedyn olevan suunta tulevaisuuteen ja jatkaa vetyteknologian kehittämistä niin kevyen kuin raskaan kaluston osalta. Toyota Mirai -henkilöautoja, joiden päästöinä on vain puhdasta vettä joko höyrymäisessä tai nestemäisessä olomuodossa, tuodaan jatkuvasti suuria määriä sellaisiin käyttökohteisiin, joissa aito nollapäästöisyys on etu. Esimerkiksi Pariisissa ja Barcelonassa on otettu käyttöön ympäristövyöhykkeitä, joilla saa ajaa vain vähäpäästöisillä tai täysin lähipäästöttömillä autoilla.

"Pyrkimyksenämme on, että Suomenkin teillä liikkuisi 100–200 Mirai-henkilöautoa jo lähivuosina", Heikki Freund, Toyota Auto Finland Oy:n toimitusjohtaja toteaa.

Vety-yhteiskunta ei synny itsestään. Suomessa vuonna 2021 toimintansa aloittanut Kansallinen vetyklusteri tuo useita vetytalouden kehittämisen kannalta merkittäviä yrityksiä yhteen. Kun vedyn laaja-alainen hyötykäyttö on arkipäivää, hyötyy siitä myös tieliikenne.

Toyota toimii aktiivisesti yhteistyössä niiden tahojen kanssa, jotka haluavat mahdollistaa täysin päästöttömän tulevaisuuden. Kun maailma alkaa olla valmis vedylle, Toyota on sitä jo.

Tämä artikkeli on osa Toyotan Beyond Zero -juttusarjaa, jossa tutkitaan tulevaisuuden liikkumismuotoja.