Antti Lehtniemi 11.3.2022 – 18.4.2023
Vetyyn perustuvaa taloutta markkinoidaan tulevaisuuden puhtaana ratkaisuna, kun pyritään kovalla kiireellä eroon fossiilisista polttoaineista. Kuitenkin vetyä valmistetaan edelleen fossiilisista polttoaineista, pääasiassa maakaasusta. Suunnitelmissa on tuottaa uusiutuvalla energialla vetyä ja myös syntetisoida siitä esimerkiksi metaania. Vedyn mahdollisuuksista ja ongelmista on kattava selostus alla olevassa linkissä:
https://www.thegwpf.org/content/uploads/2020/06/Hydrogen-Fuel.pdf
Miten tuotetaan täysin fossiilivapaata, päästötöntä vihreää vetyä? Alla olevassa kuvassa on tällaisen tuotannon vuokaavio.
1. Sähköenergiaa otetaan vain tuuli- ja aurinkovoimasta. Siirtoyhteyksien vuoksi vetytehtaan on hyvä sijaita mahdollisimman lähellä sähkön tuotantoa. Merituulivoimaa ajatellen vettäkin on sopivasti lähellä. Tehdas voi olla integroitu osa tuulipuistoa tai oma yksikkönsä. Jälkimmäisessä tapauksessa tehdas ostaa kaiken sähkönsä tuuli- ja/tai aurinkopuistolta.
2. Koska tuuli ja aurinko tuottavat sähköä epätasaisesti, tarvitaan sähkövarasto. Tämä hoidetaan tyypillisimmin suurilla litiumakuilla.
3. Tehtaan tulee toimia saamallaan sähköenergialla: tuuli/aurinkosähkö + akku (+ kohta 5). Prosessin pääosat ovat veden elektrolyysi hapeksi ja vedyksi, nesteiden ja kaasujen puhdistus, siirto ja paineistus ja nesteytettyjen kaasujen varastotankit: happi -183C ja vety -253C. Jos vedystä syntetoidaan metaania tai ammoniakkia, sähkön tarve kasvaa kertaluokkaa suuremmaksi (ammoniakki: Haber-Bosch-synteesi).
4. Tehdas tuottaa voittoa sijoitetulle pääomalle myymällä happea ja vetyä ja syntetoimiaan kaasuja. Annetaan sen verran armoa, että logistiikka tehtaalta eteenpäin voidaan hoitaa muulla kuin tehtaan tuottamalla vedyllä, esimerkiksi akkukäyttöisillä tankkiautoilla. Vedyn vaatimien erikoisputkien hinta pitää ainakin osittain sisällyttää vetytalouden kustannuksiin, jos paineistettua vetyä siirretään kaasuputkissa.
5. Tehtaan tuotannon on oltava katkotonta, sillä koko prosessi ja nesteytetyt happi ja vety edellyttävät jatkuvaa energiansaantia. Varavoima on siten tarpeen. Sen tuottaa tehtaan omalla vedyllä toimiva kaasuturbiini-generaattori. Tähän käytetty vety vähentää myytävissä olevan vedyn määrää.
6. Jos tehdasta uhkaa sähköpula, se saa ostaa verkkosähköä maksaen siitä normaalin sähköpörssin hinnan. Ostosähkönkin pitää olla vihreää: vesivoima, tuuli, aurinko, myös ydinvoima kelpaa. Sähkön osto vähentää vedyn ja hapen myyntituloja.
Kaavion avulla voidaan laskea energeettinen hyötysuhde ja investoinnin taloudellinen kannattavuus eli tehtaan tuottama voitto. Alijäämää ei voida pitkällä tähtäimellä maksattaa subventioilla kuten hiiliveroilla: päästömaksujen tulothan loppuvat kun fossiilisten käyttö loppuu suunnitellusti kokonaan vuonna 2050…
Tässä ei kuitenkaan ole vielä kaikki
Seuraavan polven vetytehtaiden materiaali ja laitteet tulee valmistaa käyttäen vain vihreää vetyä. Saman periaatteen mukaan myös kaikki muu yhteiskunnassa tarvittava materiaali tulee valmistaa vihreän vedyn voimalla. Logistiikka tulee hoitaa joko vetykäyttöisillä tai tuuli- tai aurinkovoimalla ladatuilla sähköautoilla.
Kiteyttäen: Teräksen tie kaivoksen rautamalmista ratakiskoksi tulee hoitaa vihreällä vedyllä, tukenaan vain tuuli- ja aurinkosähkö.
Koko yllä oleva tuotanto- ja siirtoketju sekä sitä hyödyntävä laitteisto pitäisi olla testattuna ja tuotantovalmiina ennen kuin panostetaan massiivisesti vetytalouteen. Jos yksikin osa puuttuu välistä (esim. erikoismuoviset siirtoputket tai kylmätankit) tai laskelmat on tehty liian optimistisesti, siirtymä ei onnistu ja menemme ojasta allikkoon. Otaniemen syväporakaivo oli hyvä esimerkki: pilotti osoitti menetelmän toimimattomuuden, joten menetelmään ei uhrata jatkossa enempää rajallisia voimavaroja ainakaan Suomessa. Vedyn suhteen pitää menetellä samoin: ensin koko ketjun suunnittelu, testaus, toimivuus ja kannattavuuslaskelmat ja teolliseen mittakaavaan siirtymisen tarkka analyysi kustannus- ja päästölaskelmineen turvallisuustekijöitä unohtamatta.
Kokonaisuus tulee hallita alusta loppuun. Vasta sen jälkeen meillä on vetyyn perustuva ”fossiilivapaa” tulevaisuus. Onnistuvatko pilotit, esimerkiksi Kristiinankaupunkiin suunniteltu tehdas? Onko meillä malttia odottaa tuloksia ja vetää tuloksista oikeat johtopäätökset ennen ”täyttä ryntäystä vetytalouteen”, ettemme toistaisi samaa virhettä kuin ”rynnätessämme tuuli- ja aurinkovoimaan”? Kuitenkin EU kiristää kaiken aikaa muun muassa perinteisten autojen päästörajoja painostaakseen siirtymistä sähkö- ja vetyautoihin, siis jo ennen kuin polttoaineena käytettävän vedyn tuotanto toimii fossiilivapaasti ja vetyä on yleisesti saatavilla nestemäisten polttoaineiden tavoin.
”They can’t make green energy using only green energy”
Vaikeuksia on kuitenkin edessä, vieläpä varsin hankalia ja mittavia.
hhtps://wattsupwiththat.com/2022/10/18/they-cant-make-green-energy-using-only-green-energy/
Aurinkopaneelitehdas siirtää tuotantonsa Kiinaan halvan hiilisähkön vuoksi. Edes omien paneelien käyttö tehtaan energiansaantiin ei riitä kannattavaan tuotantoon. Tuulivoimayritykset tekevät miljardin vuositappioita, vaikka myyvät täyttä häkää laitteitaan niin kauan kun niille vielä on kysyntää. Kiinassa hiilivoimalla valmistetut tuulivoimalat valtaavat jo markkinoita. Euroopan autotehtaat siirtävät tuotantoaan USA:aan ja Kiinaan Euroopan liian kalliin energian vuoksi. Kiinalaiset hiilivoiman avulla tuotetut sähköautot valtaavat markkinat. Voidaan hyvällä syyllä olettaa, ettei aidosti vihreä vetytehdaskaan ole kannattava laitos, sillä hiilivoimalla tuotettu megawatti on aina halvempi kuin uusiutuvilla tuotettu, mukaan lukien vetytalous.
Kiina voittaa käyttäessään estottomasti hiilivoimaa tuotantoonsa, sillä maa ei kärsi uusiutuvien epäsuorasta tuesta eli hiilivoiman päästömaksuista kuten EU-alue. Kiina käynnistää (2023) joka viikko kaksi uutta hiilivoimalaa. Tämä kaikki tietää synkkiä pilviä EU:n ja muiden länsimaiden vihreän siirtymän ja vetytekniikan taivaalle ja siten näiden maiden väestön taloudelle ja hyvinvoinnille.
Kansainvälinen ilmastopolitiikka ei ole onnistunut vähentämään päästöjä
Virallisten mittauksien perusteella hiilidioksidipäästöt vain kasvavat. Liitekuva osoittaa IPCC:n ilmastopolitiikan kokoukset ja niissä laadittujen sopimuksien ja vihreään teknologiaan siirtymisen todelliset vaikutukset ilmakehän hiilidioksidipitoisuuteen: 30 vuoden ilmastopolitiikalla ei ole ollut pienintäkään vaikutusta! Päästöt kasvavat samaa vauhtia kuin ennen ilmastopolitiikan aloitusta.
Kymmenessä vuodessa 2011-21 länsimaat ovat käyttäneet 3800 miljardia dollaria uusiutuvaan energiaan. Maapallon kokonaisenergian kulutuksessa fossiilisten osuus on samaan aikaan laskenut 82 prosentista 81 prosenttiin, siis yhden vaivaisen prosentin: erittäin kallis yksi prosentti! Hiuksia nostattavaa on laskea näistä luvuista, paljonko maksaisi fossiilien käytön lopettaminen kokonaan. Lähde: Goldman Sachs
Tuon summan murto-osalla olisi voitu järjestää esimerkiksi kaikille afrikkalaisille naisille kipeästi kaipaamansa luotettava ehkäisy. Samoin moni muu ihmiskunnan ongelma, esimerkiksi köyhyys olisi poistettu pysyvästi. Nyt järjettömän kalliilla hinnalla saatu vaivainen yhden prosentin vähenemä länsimaiden fossiilisten polttoaineiden kulutuksessa ei ole saanut aikaan mitään myönteistä, ainoastaan elintasoa laskevat kohonneet energian hinnat ja alkavan pitkäaikaisen ja syvän lamakauden.
Vihreällä ilmastonmuutoskeisarilla ei ollutkaan vaatteita!!
Kauanko vielä hakataan päätä kiviseinään? On syytä tunnustaa tosiasiat: nykyinen ilmastopolitiikka ei vähennä hiilipäästöjä vaan aiheuttaa suunnattomat kustannukset sekä romuttaa hyvinvoinnin. Voisimme vihdoinkin palata takaisin reaalimaailmaan ja lopettaa erittäin kallis ja haitallinen äärivihreä seikkailu. Keskeytetään järjenvastainen hiilidioksidin ja fossiilien vastainen sota. Lakataan pelottelemasta lapsia ilmastonmuutoksella. Lakkautetaan turhiksi ja tehottomiksi osoittautuneet päästökaupat ja vihreät tukiaiset. Jatketaan fossiilisten, etenkin kaasun käyttöä, rakennetaan lisää ydinvoimaa ja pidetään elintaso niiden avulla kohdallaan, jolloin köyhyys vähenee. Kehitetään rauhassa ja johdonmukaisesti aivan uudenlaisia energialähteitä.
Sopeudutaan tuleviin muutoksiin, niin lämpenemiseen kuin kylmenemiseen. Niinhän ihmiskunta on joutunut tekemään koko olemassa olon aikansa sopeutumalla jääkausiin ja lämpökausiin. Miksi lämpeneminen sitä paitsi olisi nyt tällä kertaa elämälle vaarallista? Suurin osa maapallon väestöstä asuu kuumalla päiväntasaajavyöhykkeellä kääntöpiirien välissä ja voi hyvin vieläpä lisääntyen nopeaa tahtia. Lämpimiltä alueilta pohjoiseen suuntautuvan muuttoliikkeen syy ei ole ilmastonmuutos vaan kasvava väestöpaine: ihmisiä on jo kahdeksan miljardia. Sen sijaan etenkin varakkaiden muuttoliikettä tapahtuu kylmästä pohjoisesta etelään (Florida, Karibia, Kanarian saaret, Välimeren alue, Thaimaa).
Meillä ei todellakaan ole minkäänlaista hätätilaa tai kiirettä vihreiden väitteistä ja tietokone-ennusteista huolimatta. Rauhoitutaan ja palataan tunnepohjalla tehdyistä päätöksistä takaisin rationaaliseen ajatteluun ja loogiseen suunnitteluun. Se on kaikkien, niin nykyisten kuin tulevien kansalaisten ja myös luonnon etu, kun huomioidaan vihreään siirtymään tarvittavien materiaalien louhiminen ja vihreän energian tarvitsema erittäin suuri maapinnan ala. Tässä on suuri ristiriita EU:n luonnon ennallistamistavoitteiden ja uusiutuvan energian lisärakentamisen raivauksien välillä.
18.4.2023 Ilmastofoorumin artikkeli ( http://www.ilmastofoorumi.fi/foorumi/viewtopic.php?f=7&t=2739 ) on pohjana alla olevalle täydennykselle tietyin lisäyksin.
- Sähköä ei voi varastoida suuria määriä. Akkuihin voidaan varata kohtuullisia määriä, jopa sähköllä kulkeviin autoihin. Vetyä voisi varastoida suuriakin määriä nesteytettynä, mutta tila vaatii joko 101,3325 kPa (10100 bar) paineen tai 20,28 K (−252,87 °C) lämpötilan. Paine on epärealistinen mutta nesteytyslämpötila on realistinen. Sen saavuttaminen kuitenkin vaatii energiaa 3 kertaa sen verran kuin vedyn polttaminen tuottaa. Varastoimiseen tarvitaan siis kolminkertainen sähkön määrä varastosta aikanaan saatavaan määrään verrattuna.
- Sähköä siirretään kuluttajille johtimia pitkin ja sähköenergian tarve riippuu käyttäjien kulutuksesta, mikä vaihtelee. Sähköä on siten oltava aina saatavissa todennäköisen huippukulutuksen verran. Eri generaattoreiden, tuulimyllyjen ja auringon on tuotettava yhteensä maksimin eli huippukulutuksen verran. Tuuli- ja aurinkoenergian tuotantomäärät riippuvat jyrkästi vaihdellen tuulista ja auringon paisteesta. Niistä on siten vain vähäinen apu verkon ylläpitoon, pikemminkin haitta (kohta 3).
- Tarvitaan suuren liike-energian (massan) omaavia generaattoreita, jotka tasoittavat kulutuksen huippuja ilman, että verkko kaatuu. Generaattoreita tulee olla riittävä määrä pyörimässä, jotta huippukulutuspiikki ei kaada järjestelmää. Generaattoreiden tulee pysyä samassa tahdissa 0,001 sekunnin tarkkuudella, muutoin systeemi voi romahtaa jaksoluvun häiriön vuoksi. Systeemin uudelleen käynnistys on hyvin hidas prosessi ja vaatii päiväkausia, pahimmillaan viikkoja. Sitä ennen ja sen aikana saattaa syntyä pahoja vahinkoja. Siksi sähköt on katkaistava nopeasti tarvittavalta määrältä kuluttajia, ellei huippukulutusta pystytä varmistamaan millään tuotantotavalla. Tuulen nopea tyyntyminen tai voimistunut myrsky sekä pakkasjaksot (tuulivoima käytännössä kokonaan pois pelistä) ovat suuri haaste.
- On arvioitu, että tuulivoimalla voidaan tuottaa vain muutamia prosentteja sähkön kulutuksesta turvallisesti ilman vaaraa verkon kaatumisesta, jos muu tuotanto hoidetaan inertiaa omaavilla menetelmillä. Tämä tarkoittaa ydin-, vesi-, hiili- ja kaasuvoimaa eli tuotantotapoja, joissa höyry- tai vesiturbiini pyörittää massiivista generaattoria. Tuulivoiman siipien inertia ei siihen riitä.