Sektori-integraatio ja vetytalous osana kestävää energiajärjestelmää

Nykyisten ilmastohaasteiden seurauksena maailmalla etsitään uusia kestäviä ja ympäristöystävällisiä ratkaisuja osaksi energiantuotantoa. Vetytalous ja sektori-integraatio nousevat esiin merkittävinä tekijöinä, kun tavoitellaan kestävää energiajärjestelmää, joka tukee energiamurrosta ja ilmastotavoitteita.

Ympäristöhaasteet ja ilmastotavoitteet vauhdittamassa siirtymistä nykyisestä energiajärjestelmästä

Ilmastonmuutos ja päästöjen vähentäminen ovat isoja haasteita. Viime vuosikymmenten aikana Euroopassa on otettu askeleita oikeaan suuntaan: päästölukemat olivat pudonneet yli 31 % 1990- luvun tasolta jo vuonna 2022. (EEA 2024.)

Suurin yksittäinen vaikuttava tekijä on ollut fossiilisten polttoaineiden korvaaminen uusiutuvilla energianlähteillä. Tavoitteina on saavuttaa 55 % alhaisemmat päästöt 1990- luvun lukemiin verrattuna vuoteen 2030 mennessä ja hiilineutraalius vuoteen 2050 mennessä. (EEA 2024.)

Tavoitteisiin pääsy vaatii energiajärjestelmien kehitystä, ja sektori-integraatio nähdään yhtenä ratkaisuna.

Sektori-integraation hyödyt osana tulevaisuuden energiajärjestelmää

Sektori-integraatiolla tarkoitetaan eri energiasektoreiden, kuten sähkön, lämmön ja liikenteen yhdistämistä siten, että ne toimivat yhtenäisesti edistäen tehokasta ja kestävää energian käyttöä (European Comission 2021).

Energiantuotannon muutos fossiilisista polttoaineista kohti uusiutuvia energianlähteitä on lisännyt puhtaan sähköenergian merkitystä energiasektorilla. Esimerkiksi tuulivoiman osuus sähköntuotannosta on yli kolminkertaistunut Suomessa viimeisen viiden vuoden aikana (Suomen Tuulivoimayhdistys 2023).

Kun yhä suurempi osuus sähköstä tuotetaan uusiutuvia energianlähteitä hyödyntäen, muutoksessa korostuu sektori-integraation tärkeys. Kuvassa 1 on esitetty rinnakkain nykyinen ja tulevaisuuden integroitu energiajärjestelmä.

Sektori-integraatio voi käytännössä tarkoittaa esimerkiksi tilannetta, jossa rakennuksen aurinkojärjestelmän sähköenergian tuotantoa hyödynnetään sähköauton akun lataukseen. Akustoon ladattua sähköenergiaa voidaan hyödyntää liikkumiseen tai tarvittaessa purkaa takaisin rakennuksen käyttöön.

Toinen käytännön esimerkki on ajoittaisen ylijäämäsähkön hyödyntäminen vedyntuotannossa. Elektrolyysissä vettä hajotetaan sähköenergian avulla, jolloin muodostuu happea ja vetyä. Vedyllä on monia käyttökohteita eri teollisuudenaloilla, mutta sitä voidaan käyttää myös energiavarastona.

Polttokennon avulla varastoidusta vedystä voidaan tuottaa sähköenergiaa. Edellä kuvatun kokonaisprosessin (sähkö-vety-sähkö) hyötysuhde on alhainen, noin 40–55 %, mutta hyötysuhde paranee, kun elektrolyysiprosessissa syntyvä hukkalämpö otetaan talteen (Kiviranta ym. 2023).

Uuden tutkimusympäristön rakentaminen

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun GENESIS-hankkeessa rakennetaan uusi energia-alan kestävä tutkimusympäristö, joka tukee sektori-integraation ja vetytalouden kehitystä. Tutkimusympäristöön hankitaan uusiutuvan energian tuotanto- ja varastointilaitteistoa.

Ympäristöön rakennetaan myös automaatiojärjestelmä, jonka avulla kokonaisuutta voidaan ohjata eri parametrien, kuten sähkön hinnan, perusteella. Järjestelmästä saatavan datan avulla voidaan tehdä myös simulointeja eri kokoluokan energiajärjestelmille.

Tutkimusympäristö tukee sekä alueen energiatekniikan tutkimuksen kehitystä että yritysten tutkimus- ja kehittämistoimintaa.

GENESIS-hankkeessa kehitetään kestävää tulevaisuutta energia-alalle uuden, kansainvälisen tason, energiatekniikan tutkimusympäristön avulla. Hanke on Euroopan Unionin osarahoittama Kymenlaakson Liiton koordinoimana. Hankkeessa mukana Ahlstrom Glassfibre Oy, Nanea Oy, Kymi-Solar Oy ja Dust Control Systems Oy.

Lähde

EEA. 2024. Climate change mitigation: reducing emissions. Saatavilla: Climate change mitigation: reducing emissions (europa.eu) [Viitattu 12.2.2024]

European Comission. 2021. EU strategy on energy system integration. Saatavilla: https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-systems-integration/eu-strategy-energy-system-integration_en [Viitattu 12.2.2024]

Kiviranta, P., Hyypiä, J., Keski-Luopa, M., Rahiala, S., Tynjälä, T., Inkeri, E. 2023. Vetyä, virtaa Kaakkoon – hukkalämmön hyödyntämispotentiaali. Saatavilla: https://www.theseus.fi/handle/10024/818932

Suomen Tuuluvoimayhdistys. 2023. Tuulivoima suomessa. Saatavilla: https://tuulivoimayhdistys.fi/tietoa-tuulivoimasta-2/tietoa-tuulivoimasta/tuulivoima-suomessa-ja-maailmalla/tuulivoima-suomessa [Viitattu 16.2.2024]