Power-to-X – ratkaisuja energian varastointiin

Power-to-X tai P2X tarkoittaa sähkön muuntamista toisiksi tuotteiksi, kuten energiatuotteiksi, kemikaaleiksi tai jopa proteiineiksi. Suomeksi voidaan puhua sähköstä tuotteeksi -ratkaisuista. Motiivina uusien P2X-ratkaisujen kehittämiseen on hiilidioksidipäästöjen vähentäminen ja ilmastonmuutoksen pysäyttäminen.

– Päästöttömän sähköenergian kysyntä on jo nyt valtavan suurta, ja se kasvaa kovaa vauhtia globaalisti. P2X auttaa puhtaan energian tuotantoa siirto- ja varastoratkaisuna. Sen avulla esimerkiksi aurinko- tai tuulivoimalan tuottamaa energiaa voidaan siirtää toiseen aikaan ja paikkaan. Erilaisten energiatuotteiden lisäksi P2X:n avulla voidaan synnyttää myös esimerkiksi hiilineutraaleja kemianteollisuuden tuotteita, VTT:n vanhempi tutkija Janne Kärki toteaa.

Kilpailu vety-tuotteiden kehittämiseksi kiihtyy

Yksi merkittävimpiä P2X-ratkaisuja on valmistaa vetyä elektrolyysillä. Erilaisiin vetyä käyttäviin ratkaisuihin panostetaan nyt merkittävästi ympäri maailmaa.

– Teollisuudessa vetyä käytetään muun muassa ammoniakin valmistuksessa ja öljynjalostuksessa. Teollisuuden käyttämä vety tehdään vielä fossiilisista polttoaineista, mutta elektrolyysin avulla sitä voi tuottaa vedestä sähköenergialla. Useissa P2X-tuotteissa yhdistetään vetyä ja hiilidioksidia, jota voidaan sitoa esimerkiksi tehtaiden piipuista tai suoraan ilmasta, Kärki selittää.

Vetyä ja hiilidioksidia yhdistäviä tuotteita voisi valmistaa menestyksekkäästi myös Suomessa.

– Elektrolyysin tarvitsemaa puhdasta vettä meillä on runsaasti. Samalla prosessissa erottuu happea, jota voidaan käyttää esimerkiksi teollisuudessa. Tulevaisuudessa Suomessa voisi olla ns. CHH-laitoksia (combined heat and hydrogen), jotka tuottavat vedyn lisäksi kaukolämpöä elektrolyysin hukkalämmöistä. Suomen ja suomalaisten yritysten kannattaa nyt olla mukana kehittämässä vetyyn perustuvia tuotteita. Kilpajuoksu kiihtyy, ja nyt on aika tarttua tilaisuuksiin, Kärki kannustaa.

Kantaverkko hyötyisi joustomahdollisuuksista

Fingridin kannalta katsottuna P2X:n tarjoamat energian varastointiin liittyvät mahdollisuudet voivat tarjota merkittäviä uusia keinoja sähköenergiajärjestelmän tehotasapainon ylläpitoon ja kantaverkon siirtojen hallintaan. Rinnakkain sektori-integraation kanssa sähköstä tuotteeksi -ratkaisut tukevat kantaverkkoa uusiutuvien energiamuotojen sähköntuotannon vaihteluissa.

– Sähkön pidempiaikaisen varastoinnin kannattavuus – alkaen jo vuorokautta pidemmistä ajanjaksoista – on tähän asti ollut ongelma, joten P2X voi tulevaisuudessa olla keskeisessä roolissa tehotasapainon ja siirtojen hallinnassa. Samalla sektori-integraatio yhdistää energiasektorit, jolloin P2X:n tuomien mahdollisuuksien lisäksi tuulisina kausina voidaan myös ladata muita energiavarastoja, kuten sähköautojen akkuja ja lämpövarastoja. Talven kylminä, pimeinä ja tuulettomina kausina P2X-tuotteilla voi olla keskeinen rooli sähkönsaannin varmistamisen kannalta, Fingridin markkinainnovaatiot-yksikön päällikkö Tuomas Rauhala kertoo.

Esimerkiksi tuulivoimalla voidaan valmistaa vetyä silloin, kun tuulee ja sähköä syntyy yli sen hetken kulutustarpeen. Janne Kärki kuitenkin muistuttaa, että jää nähtäväksi, kuinka moni laitoksista tarjoaa säätöpalvelua pidemmän päälle.

– Elektrolyysilaitokset soveltuvat tekniikaltaan erittäin hyvin nopeaan säätöpalveluun. P2X-tuotantolaitosten täytyy kuitenkin pystyä toimimaan myös kalliimpien sähkötuntien aikana, jotta investointi kannattaa. Poliittisella ohjauksella voidaan vaikuttaa P2X-tuotteiden kannattavuuteen. Lähtökohta kuitenkin on, että päästöttömän sähkön on oltavaa halpaa ja lopputuotteen on oltava riittävän arvokasta, jotta P2X-tuotteita kannattaa valmistaa, Kärki pohtii.

Rauhala huomauttaa, että energiantuotannon ja -kulutuksen rakenne tulee muuttumaan radikaalisti.

– Uusilla P2X-tuotantolaitoksilla on potentiaali sekä tuottaa että kuluttaa suuria määriä energiaa, joten sähkö tulee kulkemaan kahteen suuntaan. Kun sähköä on tuulisina ja aurinkoisina kausina tarjolla runsaasti, sitä siirretään sinne, missä sitä voidaan varastoida, mikäli paikallinen varastointi ei ole mahdollista. Kun uusiutuva tuotanto on vähäistä, sähköä siirretään varastoista kulutukseen.

Tulevat muutokset huomioidaan kantaverkon suunnittelussa

Fingridin vanhempi asiantuntija Risto Kuusi strategisen verkkosuunnittelun yksiköstä toteaa, että ilmastoneutraalin Euroopan saavuttaminen sovitussa aikataulussa vaatii merkittävän määrän P2X-investointeja.

– Sähkönkulutus tulee joka tapauksessa kasvamaan, koska muita kilpailukykyisiä vaihtoehtoja päästöttömälle energiantuotannolle ei ole. Kantaverkon suunnitteluun vaikuttaa se, kuinka iso osa globaaleista P2X-investoinneista saadaan Suomeen, ja mihin ne täällä sijoittuvat. Sähkönsiirron kannalta olisi tietysti edullisempaa, että tuotanto ja kulutus olisivat lähellä toisiaan, mutta investoinneissa on huomioitava aina useita tekijöitä, Kuusi sanoo.

Verkkovisiota tehdessään Fingrid luo useita erilaisia tulevaisuusskenaarioita.

– Etsimme ratkaisuja, jotka vastaavat mahdollisimman monen erilaisen skenaarion tarpeisiin. Kantaverkon luotettavuudesta ei tingitä, vaikka muutoksen vauhti on kova, Kuusi vakuuttaa.

Tutustu tarkemmin Fingridin kantaverkon kehittämiseen ja ylläpitoon täällä.