Saammeko vedystä puhdasta voimaa tieliikenteeseen?

Tilastokeskuksen mukaan Suomen liikenteen kasvihuonekaasupäästöt vuonna 2023 olivat noin 9,4 miljoonaa hiilidioksidiekvivalenttitonnia eli noin 23 % maan kokonaispäästöistä. Luku on pienentynyt vuodesta 2005 noin 3,5 tonnilla. Kehityksen suunta on oikea, vaikkei sen vauhti riitäkään vielä tavoitteeseen eli päästöjen puolittamiseen vuoteen 2030 mennessä.

Suomessa tieliikenteen osuus kaikista liikennepäästöistä on peräti 95 %, joten tehokkain päästöjen vähennyskohde ovat autoilun käyttövoimat. Yhä useampi suomalaisauto kulkeekin jo akkusähköllä, jonka rinnalla mahdollisena fossiilisten polttoaineiden korvaajana nähdään vety. Maailmalla ja Suomessakin on tehty jo pitkään tähän suuntaavaa tutkimus- ja kehitystyötä, ja nyt vetyä ollaan ajamassa Euroopan teille myös EU:n lainsäädännöllä.

– AFIR eli Alternative Fuels Infrastructure Regulation -asetus velvoittaa EU:n jäsenmaat rakentamaan TEN-T-ydinverkolle raskaan liikenteen vedyn tankkauspisteitä 200 km:n välein. Näin luodaan tankkaukseen perusverkosto, joka on sitten toki avoinna myös henkilöliikenteelle, kertoo Teknologian tutkimuskeskus VTT:n johtava tutkija Jari Ihonen.

– EU:n uusiutuvan energian direktiivi puolestaan edellyttää, että vuonna 2030 vähintään 1 % liikenteeseen jaettavasta energiasta on ei-biologista alkuperää olevia uusiutuvia polttoaineita. Tämä tarkoittaa käytännössä vetyä tai vetyjohdannaisia. Niillä voidaan myös korvata toisen sukupolven biopolttonesteitä, joiden jakeluvelvoite on 5,5 %.

Ihonen pitää asetusta ja direktiiviä vedyn liikennekäytön suhteen merkittävinä askeleina, jotka voivat ennen pitkää tuoda myös Suomen teille ainakin kohtuullisen määrän vetyajoneuvoja. Tätä tukee myös Suomen etupainotteisuus direktiiviä soveltamisessa, jossa on säädetty vedyn direktiivin tai vetyjohdannaisten jakeluvelvoitteeksi vuonna 2030 jopa 4 %.

Vaihtoehtoina puhtaampi polttokenno ja edullisempi vetypolttomoottori

Vetyautoilla viitataan yleensä polttokennotekniikkaan, joka tuottaa päästöinä vain vesihöyryä ja lämpöenergiaa. Vaihtoehtoinen malli ovat vedyllä käyvät polttomoottorit. Niiden kehitystä vauhdittaa korkeapainesuoraruiskutusteknologia, jossa sytytykseen käytetään pientä määrää dieseliä. Tällöin palaminen ei ole täysin puhdasta, mutta hyötysuhteen nostamiseen päästään polttokennoja pienemmillä investoinneilla.

– Vetypolttomoottoreissa käytetään tavanomaisesta poikkeavaa ruiskutusjärjestelmää ja joitakin tiivisteratkaisuja, joiden päälle tulevat toki vetysäiliöiden kustannukset. Niissä on myös mahdollista hyödyntää esimerkiksi erilaisia vedyn ja dieselin seoksia, mikä tosin kasvattaa kompromissia päästöjen suhteen, toteaa Ihonen.

– Mutta vaikka polttokennot ovat puhtaampi ja hyötysuhteeltaan parempi vaihtoehto, näen myös vetypolttomoottorien kehityksen positiivisena, sillä nekin mahdollistavat vedyn käytön etenkin dieseliä korvaavana liikennepolttoaineena.

Vety palvelee parhaiten raskaita ja pitkiä kuljetuksia

Vaikka vety tarjoaa oikeisiin käyttökohteisiin ainutlaatuisia etuja, näkee Ihonen sen tulevaisuudessa pikemminkin akkusähköä täydentävänä vaihtoehtona. Aikoinaan huomio keskittyi ennen kaikkea vedyn puhtauteen, mutta nykyisin akkusähköllä päästään vielä pienempiin päästöihin ja suurempaan energiatehokkuuteen.

– Vedyn kiistaton etu akkuihin nähden on kuitenkin tankkauksen nopeus. Kun energiavirta raskaan liikenteen tankkauksessa on suuruusluokkaa 10 MW, ei siihen päästä millään megawattiluokan latauksellakaan, sanoo Ihonen.

– Toinen keskeinen etu on vetytankkien keveys verrattuna akkuihin. Se merkitsee suurempaa hyötykuormaa, joka on kuljetusratkaisuissa merkittävä kustannustekijä. Kun näitä vahvuuksia verrataan sähkön edullisuuteen ja parempaan puhtauteen, voivat ratkaisevaksi tekijäksi tulla käyttökohteen kokonaiskustannukset, sanoo Ihonen.

Akkuautoja paremman hyötykuorman lisäksi vedyn suuri energiatiheys mahdollistaa pitkät ajomatkat ilman välitankkauksia, mikä on kuljetuksissa tietenkin ihanteellinen yhtälö. Ihonen korostaakin vedyn soveltuvan ennen kaikkea raskaaseen liikenteeseen, joka muodostaa noin kolmasosan liikenteen päästöistä ja energiankäytöstä. Henkilöautoissa vedyn edut jäävät akkusähkön rinnalla vähäisiksi.

– Ne näkyvät vain erittäin korkean keskitehon erityiskäytössä. Jos joku haluaa ajaa Saksan autobahnia isolla bemarilla ja 9 kg:n vetysäiliöllä, voi hän kaahata kahtasataa aika paljon akkuautoa pidempään ja myös tankata nopeammin. Vastaavaa kovan kulutuksen ajoa on myös vaikkapa purjeveneen tai muun raskaan lastin vetäminen. Tietysti esimerkiksi taksikäytössä merkittävä tekijä on vedyn tankkauksen nopeus, joka lisää tuottavan ajoajan määrää.

Ratkaisevana tekijänä jakeluinfran kannattavuus

Vetytekniikka kehittyy hyvää vauhtia, mutta sen yleistymistä liikennekäyttöön jarruttaa osaltaan myös monitahoinen muna vai kana -asetelma. Vetyautoja ei kannata valmistaa ilman niiden käyttäjiä, joita taas ei tule ilman vedyn saatavuutta eli tankkausasemia.

EU pyrkii edistämään asiaa muun muassa aiemmin mainitulla AFIR-asetuksella ja direktiivillä, jotka tuovat TEN-T-verkolle raskaan liikenteen tankkausasemia ja jäsenmaille uuden jakeluvelvoitteen.

– Asetuksella vedynjakelu pyritään keskittämään taloudellisesti kannattaviin paikkoihin. Jos asemille tulee paljon raskasta liikennettä ja päivittäinen jakelu nousee tuhansiin kiloihin, saadaan jakelukustannukset järkevälle tasolle.

Henkilöliikenteen asemien lisääntymiseen Ihonen ei usko, sillä vähäisillä käyttäjämäärillä ei päästä samaan kannattavuuteen. Suuremmilla raskaan liikenteen asemilla vedystä voi tulla edullisempaa. Ne palvelisivat siten myös vetyhenkilöautoilua, mutta vain TEN-T-väylien varrella.

Tilahaasteita ja turvallisuuskysymyksiä

Vaikka monet tekniset kysymykset on vedyn liikennekäytön suhteen jo ratkaistu, riittää niissäkin vielä tekemistä. Vetytankit ovat suhteellisen kevyitä, mutta samalla tilaa vieviä, mikä tuo omat haasteensa autojen muotoiluun ja rakenteeseen.

Tämä korostuu Euroopassa, jossa raskaan liikenteen ajoneuvojen dimensiot ovat pienempiä kuin Suomessa. Lisäksi vetysäiliöt ovat akkukapasiteettia edullisempinakin melko kalliita.

– Tuleva haaste on sekin, että EU:ssa ollaan kieltämässä fluorikomponenttien käyttö. Niistä on siis päästävä vetypolttokennoissa eroon viimeistään säädöksen siirtymäaikana.

Vety on aineena helposti syttyvää ja räjähdysherkkää, joten monen mieleen nousee myös kysymys turvallisuudesta. Ihonen muistuttaa, että markkinoille tulevat alan tuotteet käyvät läpi hyvin tarkan seulan, mutta omia virityksiä ei pidä tietenkään tehdä. Lisäksi vetyvuotoihin tulee suhtautua vakavasti ja toimia tarkasti turvallisuusohjeiden mukaan.

– Kaasumaiset polttoaineet ovat riskejä ennen kaikkea tunneleissa ja muissa suljetuissa tiloissa, joissa pääsee muodostumaan syttyvä seos. Ajoneuvoissa on moninkertaiset varmennukset sekä anturoinnin että venttiilien osalta. Itse vetytankit ovat myös kestäviä, mutta kovassa törmäyksessä ja palon syttyessä niiden lämpölaukeava varoventtiili päästää vetyä ulkoilmaan, mistä aiheutuu suljetussa tilassa räjähdysriski.

Ihanteena järkevä työnjako akkusähkön ja vedyn välillä

Suomi kulkee vetyliikenteen kehityksessä vielä jälkijoukoissa, sillä siihen ovat panostaneet luonnollisesti eniten maat, joilla on omaa ajoneuvoteollisuutta. Toisaalta iso osa kotimaisesta liikennesuoritteestamme on juuri vedystä hyötyvää raskasta liikennettä, kuten hyvinkin raskaita metsäteollisuuden puukuljetuksia.

– Akuilla ei tuollaisia kuljetuksia etenkään pitkillä matkoilla tehdä, joten vedyn käytölle löytyy täällä erinomaiset edellytykset ja markkinapotentiaalia. Hidasteena ovat tosin ajoneuvojen dimensiot, joissa maksimipaino on Suomessa 76 tonnia. Meillä tuskin on kovin nopeasti saatavana vetykäyttöön esimerkiksi metsäteollisuuden suosimia täysperävaunuyhdistelmiä, pohtii Ihonen.

Kaiken kaikkiaan hän povaa, että tulevaisuudessa vedyn osuus liikenteen energianlähteenä voi nousta parhaimmillaan 10–20 prosenttiin. Henkilöautoissa päästäisiin tällöin raskaan liikenteen vetoavulla korkeintaan muutamaan prosenttiin, ja busseissakin akku säilyisi edelleen ehdottomana ykkösvaihtoehtona.

– Mitä paremmin saamme käyttöön lisää akku- ja latausinfraa, sitä pienemmäksi vetypuoli jää. Mutta se on vain positiivinen juttu, sillä tällöin käytössä yleistyy se paras vaihtoehto.

Kaiken mahdollisen korvaaminen akuilla tulisi kuitenkin liian kalliiksi, joten vedylle jää silti oma tärkeä rooli niitä täydentävänä energiamuotona.

 

Teksti: Harde Kovasiipi
Kuva: Shutterstock