Blogi: Tieto käyttöön!

Miksi skenaariot vedyn käytön kehityksestä Euroopassa vaihtelevat niin paljon?

Leena Sivill Julkaisupäivä 21.6.2021 10.31 Blogit

Hallitustenvälisen ilmastopaneelin IPCC:n globaalit ilmastoskenaariot ja Pariisin ilmastosopimus vuodelta 2015 ovat käynnistäneet vetytalouden uuden tulemisen 2010-luvulla. Päästövähennystavoitteista on siirrytty 2020-luvulle tultaessa hiilineutraalisuustavoitteisiin ja nettonollapäästötavoitteisiin, jolloin kaikki keinot on otettava käyttöön. IPCC:n skenaarioissa lähtökohtana on, että puhtaasti tai vähähiilisesti tuotettua vetyä tarvitaan sellaisiin käyttötarkoituksiin, joita on vaikeaa tai mahdotonta sähköistää tai korvata muilla hiilineutraaleilla energialähteillä suoraan.

Tästä seuraaviin jatkokysymyksiin, mm. miten integroida puhtaan tai vähähiilisen vedyn tuotanto nykyisiin energiajärjestelmiin, on haettu vastauksia ja reunaehtoja erilaisten Euroopan kehitystä kuvaavien energiaskenaarioiden avulla. Näiden tuloksena vetykeskustelu on laajentunut alkuperäisestä viitekehyksestään lämmitykseen, sähköntuotantoon sekä liikennesektorilla kaikkiin segmentteihin. Tämä nostaa vedyntuotannon tarvetta välttämättömiä käyttötarkoituksia suuremmaksi, jolloin on tarve pohtia, millä ehdoilla ja edellytyksillä vedyntuotanto näihin käyttötarkoituksiin voisi olla perusteltua.

Seuraavassa esitellään yhteenveto ilmasto- ja energiapoliittisissa keskusteluissa usein viitatuista erilaisista Euroopan energiaskenaarioista. Yhteenveto liittyy valtioneuvoston selvitys- ja tutkimustoiminnassa maaliskuussa 2021 käynnistettyyn ’Vetytalous – mahdollisuudet ja rajoitteet’ -hankkeeseen, jonka tavoitteena on lisätä kansallista ymmärrystä vetytalouden mahdollisista tulevaisuuksista Suomessa.

Vety Euroopan energiaskenaarioissa

Tutkimusorganisaatioiden, edunvalvontaryhmien ja julkisen sektorin toimijoiden toimesta julkaistut Euroopan laajuiset energiaskenaariot on esitetty vuoden 2015 jälkeen usein suhteessa Pariisin ilmastosopimuksen päästövähennystavoitteisiin, joilla ilmaston lämpeneminen rajattaisiin alle 2°C tai 1,5°C tasolle vuoteen 2100 mennessä. Ensimmäinen alle 2°C tavoite vaatii hiilidioksidipäästöjen alentamista 90 % vuoden 1990 tasosta. Jälkimmäinen 1,5°C tavoite edellyttää päästöjen nettonollatavoitetta vuoteen 2050 mennessä.

Euroopan energia- ja ilmastopoliittisessa keskustelussa yleisesti viitattuja Euroopan laajuisia energiaskenaarioista ovat esittäneet mm. Euroopan komissio (EC), Euroopan komission ja vetyalan toimijoiden yhteinen tutkimus- ja kehitysyhteistyöjärjestö Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), riippumaton kansainvälinen energia-alan asiantuntijajärjestö World Energy Council (WEC), ilmastotavoitteiden edistämistä ajava European Climate Foundation (ECF) sekä erilaiset Euroopassa toimivat edunvalvontayhteenliittymät. Näistä skenaarioista on esitetty valikoitu yhteenveto kuvassa 1 alla.

Kuva 1. Energian loppukäyttö, vedyn ja synteettisten polttoaineiden osuudet loppukäytöstä ja saavutettavat kasvihuonekaasupäästöjen vähenemät Euroopan energiaskenaarioissa vuoteen 2050 mennessä. Vedyn raaka-ainekäyttö sisältyy energian loppukäyttöön useimmissa skenaarioissa. WEC:in skenaariossa ovat mukana EU28, Norja, Liechtenstein ja Islanti; muissa skenaarioissa alueena on EU28.

Kuvasta 1 nähdään, että energian loppukäytön on useimmissa skenaarioissa ajateltu  vähenevän vuoteen 2050 mennessä noin neljänneksellä nykyisestä tasolle 9 000 TWhLHV. Ainoastaan WEC:in skenaariossa energian loppukäyttö kasvaisi. Vedyn ja synteettisten polttoaineiden määrät vaihtelevat skenaarioissa nollasta enintään 26 %:iin energian loppukäytöstä.

Vedyn loppukäyttö eri sektorien kesken vaihtelee suuresti skenaariosta riippuen (ks. kuva 2 alla). Tämän perusteella esitetyistä energiaskenaarioista voidaan todeta seuraavaa:

  • Euroopan komission ja sen alla toimivan FCH JU:n skenaarioissa vedyn ja sähköpolttoaineiden käyttö jakautuu tasaisesti eri loppukäyttösektorien kesken, josta syystä rakennusten lämmityskäyttö korostuu näissä skenaarioissa enemmän kuin muissa. Euroopan komission skenaarioissa on toisaalta tarkoituksella testattu keskenään erilaisia lähestymistapoja ja niiden yhdistelmiä, joista on valittu kuvassa 1 esiteltäväksi vain kaksi vetypainotteista ja yksi yhdistelmäskenaario.

  • FCH JU:n skenaariota ovat olleet laatimassa Euroopan vetyalan yritykset. Vedynkäyttö on tässä skenaariossa odotetusti korkealla.

  • ECF korostaa energiankäytön tehostamista kaikilla loppukäyttösektoreilla, eikä tue vedyn käyttöä rakennusten lämmitykseen. Vety ja synteettiset polttoaineet nähdään ennen kaikkea liikenteen ratkaisuna.

  • Öko-Institut (selvityksen rahoittajana Euroopan parlamentin Greens/EFA-ryhmä) näkee mahdollisuuksia liikenteen laajamittaiseen vedyn ja synteettisten polttoaineiden käyttöön meri- ja lentoliikenteessä. Muilla sektoreilla korostuvat muut toimenpiteet.

  • Maakaasusektorin infrastruktuuritoimijat painottavat vedyn käyttämistä sähköntuotantoon ja teollisuuteen. Vedyn määrä nousee skenaariossa lähes Euroopan komission ja FCH JU:n vetypainotteisimpien skenaarioiden tasolle, mikä tukisi vetyinfrastruktuurin rakentamisen tavoitetta.

  • WEC:in skenaario poikkeaa eniten muista skenaarioista: energiankäyttö kasvaa ja vedyllä olisi vain pieni rooli. Annetuilla luvuilla ei saavutettaisi Pariisin sopimuksen tavoitteita, joten skenaario toimii esimerkkinä tehottomista politiikkatoimista.

  • WindEurope ja Eurelectric keskittyvät puhtaan sähköntuotannon ja sähköistämisen edistämiseen. Vedyn rooli jää vähälle huomiolle.
     

Kuva 2. Vedyn ja synteettisten polttoaineiden loppukäyttö sektoreittain valikoiduissa Euroopan laajuisissa energiaskenaarioissa vuonna 2050.

Vedyn ja synteettisten polttoaineiden osuudet eri sektoreilla vaihtelevat pääasiassa seuraavista oletuksista johtuen:

  • Teollisuuden nykyisen fossiilisiin energialähteisiin perustuvan vedynkäytön korvaamista puhtaalla tai vähähiilisellä vedyllä ei kaikissa skenaarioissa huomioida (WEC, WindEurope), mikä rajoittaa näiden skenaarioiden käytettävyyttä. WindEuropella oletuksena on tältä osin hiilidioksidin talteenotto ja  WEC:in skenaariossa hiilidioksidipäästöt pienenevät suhteessa vähemmän kuin muissa skenaarioissa.

  • Tietyissä skenaarioissa vetyä käytettäisiin huomattavia määriä rakennusten lämmitykseen. Tätä perustellaan vedyn syöttämisellä maakaasun sekaan maakaasuverkkoihin liittyneille lämmityskäyttäjille ja siirtymisellä 100 % vetyverkkoihin myöhemmin. Osassa skenaarioista oletuksena on siirtyminen maakaasusta suoraan muihin vaihtoehtoisiin energioihin.

  • Painotus vedyn käytölle sähkön varastointiin ja sähköjärjestelmän säätämiseen vaihtelee. Korkean sähköntuotannon skenaarioissa oletetaan, että vety voisi toimia jopa vuodenaikavarastona.

  • Liikenteen osalta kaikissa skenaarioissa oletetaan, että henkilöautot sähköistyvät. Vetyä saatetaan käyttää pieniä määriä polttokennoautoissa tämän rinnalla. Vetyä käytettäisiin lähinnä raskaassa pitkän matkan maantieliikenteessä ja meriliikenteessä. Meri- ja lentoliikenteessä hyödynnettäisiin lisäksi vedystä valmistettuja synteettisiä polttoaineita.

Poliittisen ohjauksen on suunnattava investoinnit oikeisiin käyttötarkoituksiin

Edellä esitetyissä energiaskenaarioissa heijastuvat intressiryhmien keskenään erilaiset tavoitteet, koska energiaskenaariot ovat luonteeltaan tarkasteluja erilaisista vaihtoehtoisista kehityspoluista, eivät ennusteita tulevaisuudesta. Yksittäisten intressiryhmien tavoitteista riippumatta ilmasto- ja energiapoliittiset ohjauskeinot tulisi perustaa yhteiskunnallisiin hyöty- ja kustannusnäkökohtiin. Skenaariotyössä haasteena ovat vedyn rinnakkaiset roolit eri loppukäyttösektoreilla ja sähkön ja vedyn tuotannon fyysinen sijoittaminen tähän kysyntään nähden. Sijainti vaikuttaa siihen, millaista infrastruktuuria vedyn kuljettaminen ja varastointi vaativat. Suurten investointipäätösten myötä tämä kustannus-hyötyoptimi jatkuvasti muuttuu. Samoin talouden ja markkinoiden kehittyminen, päästövähennysten toteutuksen nopeus ja oletukset tulevaisuuden teknologiavaihtoehdoista ja kustannustasoista vaikuttavat energiaskenaarioissa käytettäviin oletuksiin ajan myötä.

Energia- ja ilmastopoliittisten ohjaustoimenpiteiden suunnittelussa auttaa palaaminen IPCC:n ilmastoskenaarioihin ja sen muistaminen, että kaikki vety pitää tuottaa puhtaalla tai vähähiilisellä energialla. Vety siis kilpailee markkinapaikasta muiden puhtaiden ja vähähiilisten energiaresurssien ja raaka-aineiden kanssa. Vetykeskustelussa tullaan lopulta tuotteiden ja palvelujen elinkaarivaikutuksiin: millaisin päästöin tuote tai palvelu syntyy, mitä päästöjä käyttöön liittyy ja miten tuote tai palvelu on poistettavissa käytöstä. Vetytalouden poliittisten ohjauskeinojen suunnitteluun on siksi hyvä sisällyttää elinkaarinäkökulma energiaskenaarioiden lisäksi.

Vety ei ole itsetarkoitus, vaan väline saavuttaa ilmastotavoitteet siellä, mihin muut keinot eivät olisi vaikutuksiltaan ja kustannuksiltaan soveltuvampia. Esitettyjen lukujen valossa vetytalous on teollisuudelle ja teknologia- ja palvelualojen yrityksille suuri liiketoimintamahdollisuus, joka kuitenkin edellyttää hyvin suunniteltua poliittista ohjausta, jotta toteutus suuntautuu kokonaisuuden kannalta oikeisiin ratkaisuihin.

Lähteet

  • IPCC, 2007. AR4 Climate Change 2007: Mitigation of Climate Change. linkki

  • European Commission (EC), 2018, November. A Clean Planet for all - A European long-term strategic vision for a prosperous, modern, competitive and climate neutral economy. linkki

  • Fuel Cells and Hydrogen Joint Undertaking (FCH JU), 2019, February. Hydrogen Roadmap Europe. linkki

  • World Energy Council (WEC), 2019, September. World Energy Scenarios, European regional perspective. linkki

  • European Climate Foundation (ECF), 2018, September. Net Zero by 2050: from whether to how. linkki

  • Navigant, 2019, March. Gas for climate. linkki

  • Öko-Institute, 2017, February. The Vision Scenario for the European Union, Update for the EU-28. linkki

  • WindEnergy, 2018, September. Breaking new ground: Wind Energy and the Electrification of Europe’s Energy System. linkki

  • Eurelectric, 2018, May. Decarbonisation pathways. linkki

  • Eurostat, 2021. Euroopan energian loppukäyttö vuonna 2019.

Teksti: Leena Sivill, AFRY
Kuvituskuva: Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Lisää kommentteja