Vedyn standardointi tuotannosta käyttöön

Ilmastokriisi pakottaa irtautumaan fossiilisista energianlähteistä. Vedyllä on keskeinen rooli ilmastokriisin ratkaisijana ja vihreän siirtymän mahdollistajana. EU julkaisi vuonna 2020 vetystrategian, jossa vetyinfrastruktuurin ja -markkinoiden kehittäminen on nostettu keskeiseksi osaksi energiajärjestelmää.

Suomessa hallitus teki vuoden 2023 alussa periaatepäätöksen vetytalouden edistämisestä. Tavoitteena on saavuttaa Suomelle Euroopan johtava asemaa vetytaloudessa läpi koko arvoketjun.

Vihreä vety

Vetyä voidaan valmistaa monella tavalla. Perinteisesti vetyä on tuotettu maakaasusta, jolloin ilmakehään vapautuu hiilidioksidia. Näin tuotettu vety on niin sanottua harmaata vetyä. Tavoitteena on tulevaisuudessa tuottaa ainoastaan vihreää eli uusiutuvalla sähköllä tuotettua vetyä. Vihreän vedyn poltosta syntyvä energia on päästötöntä.

Vihreällä vedyllä on monia mahdollisia käyttökohteita teollisuudessa, liikenteessä, sähköntuotannossa ja rakennusalalla. Sitä voidaan käyttää monipuolisesti raaka-aineena, polttoaineena, energian kantajana ja energian varastointiin. Energiavarastona vety auttaa tasaamaan energiantuotannon ja -kulutuksen vaihteluja.

Vihreän vedyn valmistaminen on huomattavasti kalliimpaa kuin fossiiliperäisen vedyn. Edellytyksenä onkin edullinen ja runsas uusiutuva energia.

Vedyn standardointi

The European Clean Hydrogen Alliance , ECH2A, perustettiin vuonna 2020 tukemaan puhtaan vedyn teknologioiden laajamittaista käyttöönottoa vuoteen 2030 mennessä. Sen jäsenet edustavat teollisuutta, viranomaisia, kansalaisyhteiskuntaa ja muita sidosryhmiä.

ECH2A:n vetystandardoinnin työryhmä koosti vedyn standardointia koskevan tiekartan, joka julkaistiin maaliskuussa 2023. Tiekartta antaa kattavan yleiskuvan ECH2A:n jäsenten tunnistamista standardoinnin puutteista, haasteista ja tarpeista maailmanlaajuisesti. Puutteet ovat merkittävä este vetyteknologioiden, sovellusten ja investointien käyttöönotolle. Tiekartta kattaa standardointitarpeet koko vedyn arvoketjussa tuotannosta, jakelusta, kuljetuksesta ja varastoinnista loppusovelluksiin.

Vuonna 2023 Euroopan komissio nosti vedyn työohjelmaansa. Se määritteli vedyn standardoinnin yhdeksi poliittiseksi painopisteekseen. Vedyn arvoketjun eri osiin – tuotannosta käyttöön – on jo standardeja mutta myös uusia valmistellaan parhaillaan tai ollaan suunnittelemassa. Lisäksi muille kaasuille, kuten metaanille, sovellettavia standardeja päivitetään vedylle sopiviksi.

Vedyn maailmanlaajuisessa standardoinnissa esimerkiksi Kanada on merkittävä toimija, mutta myös muut maat ovat aktiivisesti mukana ISOn eri komiteoiden vetyyn liittyvässä standardointityössä. Kansainvälisen yhteistyön tavoitteena on standardeilla tukea vetyteknologioiden käyttöönottoa maailmanlaajuisesti ja mahdollistaa uusien globaalien markkinoiden syntyminen sekä niiden vakaa toiminta.

Suomessa vedyn standardointi on jakautunut usean toimialayhteisön vastuulle. Tältä sivulta saat tietoa siitä, mikä toimialayhteisö vastaa minkäkin arvoketjun osan standardoinnista.

Vetyyn liittyviin standardeihin voit tutustua verkkokaupassamme.

1 Vedyn tuotanto

Vetyä voidaan tuottaa eri teknologioilla ja eri lähteistä. Elektrolyysi on menetelmä, jossa vesi hajotetaan elektrolyyserissä sähkövirran avulla vedyksi ja hapeksi. Kun elektrolyyserissä käytetään uusiutuvista lähteistä tuotettua sähköä, kuten tuuli- tai aurinkoenergiaa, on vedyn tuotanto päästötöntä.

Elektrolyysereiden rakenteen, turvallisuuden ja toiminnallisuuden vaatimukset on standardoitu ja useita muita standardeja ollaan suunnittelemassa, jotta liittäminen energiansiirtoverkkoon olisi mahdollista.

Tuotannon yhteydessä vety puhdistetaan ja sille asetetaan laatuvaatimuksia, jotka esitetään standardeissa. Lisäksi suunnitelmissa on tuotannossa käytettävien materiaalien soveltuvuuden ja kaasun hajustuksen standardointi samoin kuin muiden tuotantomenetelmien, kuten höyryreformoinnin ja pyrolyysin, standardointi.

Merituulivoiman avulla tuotetun sähkön hyödyntämistä vedyn tuotannossa ja siihen liittyvää standardointia ollaan suunnittelemassa.

2 Vedyn siirto ja jakelu

Vedyn siirtoon ja jakeluun tarvittava infrastruktuuri vaatii tarkkoja suunnitelmia, investointeja ja standardeja. Standardeilla pyritään varmistamaan, että vedyn siirto ja jakelu tapahtuvat turvallisesti ja ympäristöystävällisesti.

Vetyä suunnitellaan siirrettäväksi ja jaettavaksi vetyverkossa, joka alkaa vedyn syöttämisestä putkistoon ja päättyy kaasua käyttävien laitteiden liitäntöihin. Tähän kokonaisuuteen kuuluvat muun muassa kaasun komprimointi, paineensäätö, mittaukset ja asennukset. Vedyn loppukäyttäjä voi olla teollisuus, kaupallinen toimija tai kotitalous.

Osa maakaasun infrastruktuurille valmistelluista standardeista voidaan päivittää myös vedylle sopiviksi. Tulevaisuudessa rakennettavien maakaasuputkistojen tulisi olla sellaisia, että niissä voidaan siirtää vetyä sekä metaanin (maakaasu tai biometaani) kanssa seoksina että puhtaana vetynä.

Vetysovelluksissa käytettäville painesäiliöille, putkistoille ja venttileille ollaan laatimassa standardeja, joissa otetaan huomioon vedyn asettamat erityisvaatimukset.

3 Vedyn varastointi

Vety on erittäin helposti syttyvä kaasu, ja sen varastointi on erittäin haastavaa. Vetyä varastoidaan kaasupulloissa tai säiliöissä. Ennen vetysäiliöiden standardointia on tutkittava ja tunnistettava niiden teknisiä tietoja koskevien säädösten ja standardien puutteet.

Varastointiin käytettävät säiliöt ovat joko kryogeenisia säiliöitä (vety nesteytetty alhaisen lämpötilan avulla) tai painesäilöitä (vety paineistettu korkeaan paineeseen). Vetysäiliöille standardeja ollaan vasta valmistelemassa.  

Vetypulloille ja niiden varusteille standardeja on jo julkaistu. 

4 Vedyn käyttö

Vedystä voidaan tuottaa sähköä polttokennossa, jossa vety reagoi ilmasta saadun hapen kanssa. Reaktiosta vapautuva energia muunnetaan sähköksi. Polttokennoteknologian sekä Power to X-teknologioiden, eli käänteisten polttokennojen standardointia tehdään sekä maailmanlaajuisella että eurooppalaisella tasolla.

Teollisuus

Suurin osa vedystä käytetään eri tavoin teollisuudessa. Sitä käytetään esimerkiksi fossiilisen maakaasun sijaan lähtöaineena teollisuuden prosesseissa, kuten ammoniakin tai teräksen valmistuksessa. Polttoaineena vedyllä voidaan korvata perinteisiä fossiilisia polttoaineita lämmön tai höyryn tuotannossa.

Standardointitarpeita vedyn käytölle lähtöaineena teollisissa prosesseissa ollaan vasta kartoittamassa. Olemassa olevista standardeista teollisuudessa käytettävien kaasupolttimien standardeja sekä venttiilejä, paineensäätimiä ja putkistoja koskevia standardeja muunnetaan myös vedylle sopiviksi.

Rakennukset

Rakennusten lämmityksen osuus koko energiankulutuksesta on huomattava, ja siksi lämmityksestä aiheutuvien hiilidioksidipäästöjen pienentämisellä on suuri merkitys. Kaasulla toimivat lämmityslaitteet ovatkin tärkeä lisä sähköllä toimiville laitteille.

Lämmityslaitteita tullaan muuttamaan sekä biometaanilla ja vedyllä että näiden seoksella toimiviksi. Tässä työssä tullaan huomioimaan sekä itse poltolle että kaasun laadulle asetettavat vaatimukset.

Liikenne

Vedyn käytöllä liikenteessä pyritään vähentämään liikenteen hiilidioksidipäästöjä. Jotta vetyä voidaan käyttää liikenteessä, on sekä ajoneuvojen polttoainejärjestelmien että polttoaineen jakeluverkoston uudistuttava. Standardointityö liikenteessä käytettävälle vetyteknologialle on suurelta osin vasta alussa.

5 Vedyn koko arvoketjuun liittyvät aiheet

Tähän on koottu aiheita, jotka liittyvät vedyn koko arvoketjuun. Nämä tekijät vaikuttavat esimerkiksi vetyyn globaalina kauppatavarana. Tällaisia ovat muun muassa

• vety eri muodoissa energian kantajana (kaasumaisena, nestemäisenä, nestemäinen orgaaninen vedyn kantaja (LOHC), nestemäinen epäorgaaninen vedyn kantaja (LIHC)) 
• vedyn kestävyyskriteerit ja alkuperätakuu 
• päästöhyvitys 
• valvontaketju/alkuperäketjun sertifiointi 
• metrologia (mittausdata)  
• henkilökunnan koulutus 
• turvallisuus 

Monen edellä mainitun aiheen kohdalla standardointia vasta suunnitellaan. Turvallisuuteen, kuten riskinarviointiin ja räjähdysvaarallisten tilojen sähkölaitteisiin ja -asennuksiin, liittyviä uusia standardeja on jo julkaistu ja olemassa olevia päivitetään vedylle soveltuviksi. Myös kestävyyteen ja alkuperätakuuseen liittyville ympäristöjohtamisen standardeille suunnitellaan päivitystä niin, että ne soveltuvat myös vedylle.   

Lisätietoja

Virpi Nummisalo

Standardoinnin asiantuntija

Soita: +358 40 516 5874

Viesti: virpi.nummisalo@sfs.fi