Satakunnan kaasu- ja vetytaloussuunnitelma 2030

Satakunnan kaasu- ja vetytaloussuunnitelma 2030

Matti Luhtanen & Jarkko Vuorela, Prizztech Oy

Sisällysluettelo  Johdanto  Kaasujen tuotanto ja kulutus Satakunnassa 2023  Satakunnan sähköntuotanto mahdollistaa vetytalouden  Kaasu- ja vetytalouden potentiaali vuonna 2030 • • • • • •

Vety Hiilidioksidi Metaani Typpi Happi Nestekaasu LPG

 Johtopäätökset 2

Johdanto Satakuntaan laadittiin vuonna 2019 julkistettu Satakunnan kaasutaloussuunnitelma 2025, jossa keskityttiin LNG-terminaalin ja maakuntaan rakennettujen ja suunniteltujen biokaasulaitosten myötä metaaniin. Tässä päivitetyssä kaasu- ja vetytaloussuunnitelmassa laajennetaan näkökulmaa metaanikaasusta myös muihin energiakaasuihin, kuten vetyyn ja nestekaasuun, sekä teollisuuskaasuihin happeen, typpeen, argoniin ja hiilidioksidiin.

Lopullisen Kaasu- ja vetytaloussuunnitelma 2030 laatimisessa huomioitiin laajasti tiedossa olevat teollisuuden tuotannon lisäykset, uusien toteutuvien tuotantolaitosten rakentamiset sekä investointisuunnitelmat liittyen vetyyn tai muiden kaasujen käyttöön. Suunnitelmassa kuvataan, miten ja miksi kaasu- ja vetytaloutta Satakunnassa voidaan kehittää sekä arvioidaan kaasujen käytön määriä ja potentiaaleja vuodelle 2030.

Kaasujen käyttö teollisessa Satakunnassa on laajaa. Suunnitelman valmisteluvaiheen kartoitustyössä on kerätty julkisiin lähteisiin perustuen eri kaasujen tuotantokohteita, niiden käyttökohteita sekä etsitty suurimmat erilliset varastokohteet. Tämä kartoitustyö loi pohjan suunnitelman nykytilan kuvaukseen. Nykytilanteen kuvauksessa kaasujen tuotanto- ja käyttömäärät ovat ilmoitettu tonnia/vuosi.

Suunnitelma on tehty Satakunnan maakuntaliiton (AKKE) alueiden kestävän kasvun ja elinvoiman tukeminen –määrärahalla. Suunnitelman on laatinut Prizztech Oy:n työryhmä, jossa olivat Matti Luhtanen, Jarkko Vuorela, Anne Autioniemi sekä taustatukena Vihreän kasvun tiimi. Työtä on ohjannut Kaasu- ja vetytaloussuunnitelma 2030 -hankkeen ohjausryhmä.

Kaasujen tuotanto ja kulutus Satakunnassa 2023

Kaasutalouden nykytila Satakunnassa Satakunta on teollisuusmaakunta, jossa toimii monta teollisuuden alaa ja sektoria. Satakunnasta löytyy tehtaita kemian-, metallinjalostus-, metsä-, elintarvike- kuin sahateollisuuden aloilta. Satakunnan teollisuuden vienti on koko Suomen kannalta todella merkittävää; esimerkiksi vuonna 2022 Satakunnan teollisuuden viennin arvo oli 6,5 mrd. €, joka on Tullin kirjanpidon mukaan noin 8% Suomen viennin arvosta. Kaasut ja niiden käyttö ovat osa normaalia päivittäistä toimintaa Satakunnassa. Tässä kaasu- ja vetytaloussuunnitelmassa tarkastellaan perinteisiä teollisuuskaasuja vetyä, hiilidioksidia, metaania, typpeä, happea sekä propaania. Seuraavassa osiossa esitetään kaasun tuotanto- ja kulutuslukuja koko maakunnan osalta, eli Satakunnan teollisuuskaasujen kaasutase.

Kaasutaseen lukujen perusteella Satakunta on kaasujen suhteen omavarainen lähes kokonaan. Metaanin osalta alueen oma tuotanto ei riitä kattamaan kulutusta. Satakuntaan tuodaankin metaania LNG-muodossa. Nestekaasun teolliset kohteet Satakunnassa ovat kaikki Suomen ulkoa tulevan öljyn ja sen jalostuksen varassa. Nestekaasu on lähtökohtaisesti fossiilinen polttoaine ja sen tulevaisuus on epävarma. Nestekaasu tullaankin korvaamaan joko sähköllä tai metaanilla riippuen kohteesta. Sama koskee myös muita fossiilisia polttoaineita, jotka tullaan korvaamaan uusiutuvilla energiamuodoilla ajan myötä.

Satakunnan kaasukohteet ja -tase

KAASU CH4, metaani

Tuotanto t/a Kulutus t/a Tuotanto t/a Kulutus t/a Yli-alijäämä t/a Yli-alijäämä t/a 2023 2023 2030 2030 2023 2030 8419 13141 47779 30168 -4722 17611

H2, vety

1500

1006

16566

O2, happi neste O2, happi

45000 412950

N, typpi neste

40000

N, typpi Argon CO2 LPG

355000

31250

355000

15500 0

100 0 11764

15500 167600

14012

494

2554

45000

45000

80484

138012

40000

40000

38625

323750

316375

100 153600 ??

15400 0 -11764

15400 14000 ??

45000 332466

545478

407466

40000

LPG fossiilisena polttoaineena tulee korvautumaan joko sähköllä tai e-polttoaineilla.

Porin keskusta-alue, Kupariteollisuuspuisto ja Ulvila Luotsinmäellä on toiminnassa biokaasulaitos ja liikennekaasun jalostusyksikkö, jossa syntyy myös hiilidioksidia. Kupariteollisuuspuistossa on 3000 t/a nestekaasua mahdollisesti muuttumassa metaanipohjaiseksi tai sähkökäytöksi. Alueen kautta on tehty myös metaaniputkisuunnitelma (Aittaluoto-Kuparipuisto-Tiilimäki). Alueella käytetään myös vetyä (suojakaasuna) joitakin tonneja vuodessa. Kuparielektrolyysi tuottaa vetyä, mutta se tuuletetaan ilmaan. Alueella ja alueen läpi kulkee kaukolämpöverkko, mikä on hyvä asia mahdollisen P2X-tuotannon kannalta. Pori Energia ja Nordic Ren-Gas Oy suunnittelevatkin vihreän vedyn ja e-metaanin tuotantolaitosta, jossa tuotetaan kaukolämpöä. Samalla Aittaluodon CHP-voimalaan ollaan suunnittelemassa hiilidioksidin talteenottolaitosta. Hiilidioksidia saatetaan tuottaa myös Novana Oy tarpeeseen (150 000 t/a). Alueen teollisuusrakennuksien katoille tehty 4 MW aurinkoenergiasuunnitelma  Mahdollinen kytkös P2X-tuotantoon Alueella on myös kohtuullisesti hapen ja typen kulutusta.

Porin keskusta-alue, Kupariteollisuuspuisto ja Ulvila, kaasuluvut

Kaasulaji

Tuotanto t/a 2023

Kulutus t/a 2023

Tuotanto t/a 2030

Kulutus t/a 2030

CH4, metaani

2200

2165

26200

2165

CO2

600

100600

200

O2, happi

1001

108000

1001

H2, vety

6

12000

12006

N2, typpi

6250

6250

LPG, propaani

4764

4764?

Argon

100

100

Meri-Porin alue Suomen ensimmäinen LNG-tuontiterminaali on Tahkoluodossa, ja sieltä on rakennettu kaasuputki Kaanaankorven teollisuusalueelle. Novana Oy suunnittelee vanadiinitehdasinvestointia, joka käyttäisi 150 000 t/a CO2 ja merkittävästi metaania. BioEnergo Oy suunnittelee rakentavansa biokonversiolaitoksen, joka tuottaisi bioetanolin lisäksi metaania ja CO2. Meri-Pori on tuulivoimapuistojen ympäröimä ja otollinen paikka sähkön varastoinniksi vetyyn/metaaniin/ammoniakkiin. Meri-Porin P2Xsuunnitelma on laadittu ja sen mahdollinen toteutus jatkuu yritysvetoisena. Meri-Porin kemikaalisatama ja valmis kaasulogistiikka luo edellytyksiä kaasutalouden laajentumiselle. Venatorin tehdasalue on yksi mahdollinen paikka, jonne voisi sijoittua esimerkiksi P2X-laitos. CO2-talteenottoa on suunniteltu Porin Prosessivoiman voimalaitokseen. Alueen tulevissa suunnitelmissa tulee ottaa huomioon, mikä on Fortumin hiilivoimalaitoksen kohtalo huoltovarmuuskeskuksen kanssa tehdyn sopimuksen päättymisen jälkeen (31.12.2026).

Meri-Porin alue, kaasuluvut

Kaasulaji

CH4, metaani

Tuotanto t/a 2023

Kulutus t/a 2023

700

CO2 O2, happi H2, vety N2, typpi LPG, propaani Argon

2500

Tuotanto t/a Kulutus t/a 2030 2030

22360

12700

67000

170000

25000

Harjavalta ja Suurteollisuuspuisto Vedyn raaka-aineena käytetään metaania, joka toimitetaan tehtaalle LNG-muodossa (alueella LNG-terminaali). Metallien pelkistysprosesseissa on merkittävää ja kasvavaa vedyn käyttöä, ja laitosten tuotantomäärät tuplaantuvat. Suomen ensimmäinen kaupallinen vihreän vedyn laitos (20 MW, P2X Solutions Oy) otetaan käyttöön kesällä 2024. Alueella on merkittävää hapen, typen ja argonin käyttöä, joita kaksi suurta ilmakaasutehdasta (Linde ja AirLiquide) tuottavat. Alueelle on suunniteltu yli 20MW aurinkovoimala  Mahdollisesti P2X-käyttöön? Uleofosin valimo on siirtymässä koksista metaaniin suunnitteilla olevan vihreän siirtymän investointinsa kautta (valimo sijaitsee Harjavallassa, muttei teollisuuspuistossa). Ilmakaasutehtaiden typen ylijäämä: Voitaisiinko hyödyntää elintarviketeollisuuden käytössä tai P2X-ammoniakki tuotannossa? Linde on hakenut TEM-investointitukea vihreän vedyn tuotantolaitokselle Harjavaltaan.

Harjavalta ja Suurteollisuuspuisto, kaasuluvut

Kaasulaji

CH4, metaani CO2 O2, happi H2, vety N2, typpi LPG, propaani Argon

Tuotanto t/a 2023

437150 1500 395000 15500

Kulutus t/a 2023

Tuotanto t/a 2030

Kulutus t/a 2030

?

1500

1362

308100 1000 16000 2000

461678 4566 395000

383100 2000 23375 2000?

Rauma ja Lakarin alue Raumalla metsä- ja elintarviketeollisuus ovat pääkäyttäjiä kaasujen suhteen. Metsäteollisuusalueella on Linden On-site -happitehdas, joka tuottaa tarvittavan määrän happea Metsä Fibren sellutehtaalle. LNG on otettu käyttöön Forchemin tuotantolaitoksella, ja alueella on myös LNG-varasto. Alueen metsäteollisuus käyttää metaania, propaania, happea ja hiilidioksidia merkittäviä määriä. Tiedossa ei ole merkittäviä kapasiteettimuutoksia, joten kaasujen nykyisen käytön määrissä ei ole odotettavissa muutosta. Lakarin alueella elintarviketeollisuus käyttää happea ja hiilidioksidia. Alueen soveltuvuutta P2X –tuotantoon selvitetään.

Rauma ja Lakarin alue, kaasuluvut

Kaasulaji

CH4, metaani CO2 O2, happi H2, vety N2, typpi LPG, propaani Argon

Tuotanto t/a 2023

Kulutus t/a 2023

20800

4170 5900 20865 6500

Tuotanto t/a 2030

Kulutus t/a 2030

20800

4170 5900 20865 6500?

Satakunnan sähköntuotanto mahdollistaa vetytalouden

Satakunnan sähkötase 45 000 40 000 35 000 30 000 GWh

25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0

2013

2014

2015

KULUTUS GWh * ** **

2016

2017

2018

2019

TUOTANTO GWh

2020

2021

2022 *2023 **2030

YLIMÄÄRÄ GWh

Arvioitu OL3 sähköntuotanto mukaan Arvioitu tuotanto OL3+uusiutuva (12 + 8 = 20 TWh), josta kulutusta 8 TWh vihreän vedyn tuotantoon Ei sisällä Suomen talousvesialueelle suunniteltuja merituulipuistoja

Satakunta on vetytalouden HOT-SPOT 

Satakunnassa tuotetaan 40 % Suomen sähköstä ja alueella on kattavasti 400 kV siirtolinjoja.



Satakuntaan on rakenteilla ja suunnitteilla uusiutuvan sähköntuotannon kapasiteettia runsaasti vuoteen 2030 mennessä: Maatuulivoimaa 3,6 TWh, aurinkovoimaa 2 TWh ja merituulivoimaa 2,6 TWh.



Satakunnan sähkön tuotannon ja kulutuksen ylimäärä on huomattava, 33,5 TWh, josta voitaisiin käyttää ainakin 8 TWh puhtaan vedyn ja e-polttoaineiden valmistukseen.



Kantaverkon siirtokapasiteetin kannalta on erityisen tärkeää, että Satakuntaan syntyisi merkittävää sähköä käyttävää teollisuutta, kuten esimerkiksi vedyn ja jatkojalosteiden tuotantoa.



Uusiutuvan energian investointien toteutumisen kannalta edellä mainittu kehitys on elintärkeää.



Satakunnassa on merkittäviä teollisia synergiaetuja epolttoaineiden valmistamiseksi, joita avataan kaasujen osalta tässä suunnitelmassa.

Kaasu- ja vetytalouden kehittyminen vuoteen 2030

Vetytalous Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Uusiutuvat energialähteet

Öljy / jalostus Biomassa Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit

Kaasuinfrastruktuuri

Lämpö / sähkönjakelu 19

Vetytalouden värit Väri

Raaka-aine

Prosessi

Tuotteet

Musta

Hiili

Höyryreformointi tai kaasuttaminen

H2 + CO2

Luontainen

H2

Valkoinen Harmaa

Metaani

Höyryreformointi

H2+ CO2

Sininen

Metaani

Höyryreformointi

H2+ CO2 talteen

Turkoosi

Metaani

Pyrolyysi

H2+ C kiinteä

Punainen

Vesi/ydinvoima

Korkealämpö katalyyttinen hajottaminen

H2 + O2

Vaaleanpunainen

Vesi/ydinvoima

Elektrolyysi

H2 + O2

Keltainen

Vesi/aurinko

Valokatalyyttinen

H2 + O2

Vihreä

Vesi/uusiutuva

Elektrolyysi

H2 + O2

EU:n regulaatio luo uusiutuvalle vedylle markkinat Ilmastoneutraalius edellyttää siirtymistä puhtaampiin energiamuotoihin. Vuoteen 2050 mennessä valtaosan EU:ssa kulutettavasta energiasta on oltava peräisin uusiutuvista lähteistä. EU aikoo 55-valmiuspaketin avulla lisätä uusiutuvan energian osuutta vuoteen 2030 mennessä vuonna 2018 sovittuun nykyiseen tavoitteeseen verrattuna.

Esimerkiksi liikenteen ja teollisuuden sitovat tavoitteet: 

Liikenteessä kehittyneille biopolttoaineille (peräisin yleensä muista kuin ravintokasvipohjaisista raaka-aineista) ja muuta kuin biologista alkuperää oleville uusiutuville polttoaineille (pääasiassa uusiutuva vety ja vetypohjaiset synteettiset polttoaineet) asetetaan sitovaksi yhdistetyksi alatavoitteeksi 5,5 % liikennealalle toimitettavan uusiutuvan energian osuudesta. Tämän tavoitteen puitteissa liikennealalle vuonna 2030 toimitettavan uusiutuvan energian osuudesta vähintään 1 %:n on oltava muuta kuin biologista alkuperää olevia uusiutuvia polttoaineita (RFNBO*).



Teollisuus lisää uusiutuvan energian käyttöään vuosittain 1,6 %:lla. Sovittiin myös, että teollisuudessa käytetystä vedystä 42 % olisi tuotettava muuta kuin biologista alkuperää olevilla uusiutuvilla polttoaineilla vuoteen 2030 mennessä ja 60 % vuoteen 2035 mennessä.

REPowerEU-suunnitelma esitettiin toukokuussa 2022. Suunnitelmalla pyritään sekä lopettamaan EU:n riippuvuus Venäjän fossiilisista polttoaineista että edistämään uusiutuvan energian käyttöä nopeuttamalla myös uusiutuvan energian hankkeiden lupamenettelyä. Maaliskuussa 2023 Euroopan parlamentin kanssa päästiin alustavaan sopuun uusiutuvaa energiaa koskevasta direktiivistä, johon kuuluu osatekijöitä myös RepowerEU-suunnitelmasta. Neuvosto hyväksyi uudet säännöt lokakuussa 2023. Uusiutuvan energian käyttöönotossa on tähän mennessä edistytty eri talouden aloilla vaihtelevasti. Uusien sääntöjen tavoitteena on vahvistaa uusia EU:n laajuisia alakohtaisia tavoitteita ja toimenpiteitä vuodelle 2030.

Lähde: Euroopan komissio * Renewable fuels of non-biological origin

Vihreän vedyn tuotannon säännöt Jotta elektrolyysillä tuotettu vety voidaan luokitella vihreäksi, valmistuksessa käytettävän sähkön tulee täyttää seuraavat vaatimukset:

Emissions trading for road transport and buildings

JOKO

 Uusiutuvan sähkön suorakytkentä laitoksesta, joka on rakennettu enintään kolme vuotta aikaisemmin

Energy Taxation Directive

TAI

 Sähkö otetaan siirtoverkosta • Lisäisyysvaatimus: verkkoon on liitetty uutta uusiutuvaa sähkön tuotantoa

enintään kolme vuotta aiemmin, laitokset eivät ole saaneet julkista tukea (1.1.2028 alkaen) • Ajallinen vaatimus: uusiutuva sähkö on tuotettu saman kuukauden aikana, vuodesta 2030 alkaen saman tunnin aikana • Maantieteellinen korrelaatio: sähkö tuotettu samalla hinta-alueella

TAI

 Sähkön käyttö tasoittaa hinta-alueella tuotannon ylikapasiteetin aiheuttamaa

epätasapainoa sähköverkkoon. Tällöin on todistettava sähköverkon omistajan kanssa, että vedyn tuotanto auttoi verkon tasapainotuksessa, ja vedyn tuotanto vastaa tasapainotuksen määrää.

FuelEU Maritime Initiative ReFuelEU Aviation Initiative

CO2 emiissions standards for cars and vans

Carbon Border Adjustment Mechanism

Effort Sharing Reguation

EU Emissions Trading System for power, industry Maritome & Land Use, aviation Land Use Change and Forestry Regulation

Fit for 55

Alternative Fuels Infrastructure Regulation

Renewable Energy Directive

EU Forest Strategy Social Climate Fund

Source: European Comission and Carbon Brief

Energy Efficiency Directive

Vety Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Öljy / jalostus Biomassa

Uusiutuvat energialähteet Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kaasuinfrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit Lämpö / sähkönjakelu

Vedyn tuotanto ja kulutus 2023 

Satakunnassa valmistetaan vetyä Harjavallassa suurteollisuuden tarpeisiin. Tuotantokapasiteetti on 1500 t/a ja vedyn raaka-aineena käytetään metaania, joka toimitetaan tehtaalle LNG-muodossa.



Kulutus Satakunnassa on runsas 1000 t/a. Vetyä käytetään pääosin metallien pelkistämiseen ja muihin metalliteollisuuden tarpeisiin.

Vetyyn liittyvät uudet investoinnit ja suunnitelmat Satakunnassa 



P2X Solutions Oy on rakentamassa omaa vihreän vedyn ja synteettisen metaanin tuotantolaitostaan Harjavaltaan Suurteollisuuspuiston viereen. Laitokselle tulee 20 MW elektrolyysilaitteisto, jonka tuotantokapasiteetti on noin 3 800 tn vetyä vuodessa. Valmistetusta vedystä on tarkoitus metanoida 30 % eli metaania syntyy noin 1 500 t/a. Nordic Ren-gas Oy suunnittelee 40 MW Power-to-Gas tuotantolaitosta Poriin. Hankkeen tavoitteena on rakentaa tuotantolaitos, joka tuottaa uusiutuvaa synteettistä metaania, vetyä ja hukkalämmöstä tuotettua kaukolämpöä. Metaanin määrä on 12 000 t/a ja elektrolyysin sivutuotteena syntyy happea 108 000 t/a. Tarkoituksena on hyödyntää talteen otettavaa hiilidioksidia metaanin tuotannossa 100 000 t/a.



Linde Oy on hakenut TEM-tukea vihreän vedyn tuotantolaitokselle Harjavaltaan.



Nikkelin tuotantoon on suunnitteilla merkittävää kasvua, mikä tarkoittaa myös vedyn kulutuksen kasvua.



Propaania käytetään eri yrityksissä metallien pelkistämiseen, ja selvitykset siirtymisestä esimerkiksi vetyyn ovat käynnissä.



Useissa Satakunnan kunnissa ja kaupungeissa on invest in kyselyitä vetyyn ja e-polttoaineisiin liittyen.

Vedyn tuotantoon liittyvä potentiaali 

Suurin potentiaali liittyy e-polttoaineiden valmistamiseen (RFNBO), sillä Satakunnassa tuotetaan nyt noin 40 % Suomen sähköstä. Satakuntaan arvioidaan tulevan 8 TWh uutta uusiutuvan sähkön tuotantoa vuoteen 2030 mennessä.



Tällä sähkömäärällä voitaisiin tuottaa vetyä 150 000 t/a, joka tarvitsee noin 1000 MW elektrolyysitehoa.



Nykytilaan verrattuna vedyn tuotantomäärä on satakertainen.



Tällainen vedyn tuotantomäärä vaatii useita vedyntuotantolaitoksia, jotka sijoittuvat synergisesti Satakunnan alueelle.



Samalla on mietittävä vedyn siirtoon ja varastointiin liittyviä ratkaisuja. Satakuntaan on laadittu erillinen vetykaasuputken linjaussuunnitelma Prizztech/Ramboll Finland:

https://www.prizz.fi/media/energiaratkaisut/energiaratkaisut-materiaalit/prizztechoy_energiakaasuputken-linjaus-satakunnassa-selvitys_raportti_12.7.2023-final.pdf

Vetyputkilinjausehdotus Linjaus on laadittu ottaen huomioon optimaaliset vedyn tuotantoalueet Satakunnassa. 

Sijainti tuulivoimaan ja muuhun sähkön tuotantoon Satakunnassa



Sijainti energiaintensiiviseen tai vetyä ja/tai metaania raaka-aineenaan käyttävään teollisuuteen (nyt ja tulevaisuudessa)



Sijainti sähköverkkoon ja sen solmupisteisiin



Sijainti vedensaantiin (raaka-aine + jäähdytys)



Sijainti metaani/bio/maakaasu infraan ja tuotantoon



Sijainti taajamiin ja kaukolämpöverkkoihin



Sijainti suhteessa rataverkkoon, maanteihin ja satamiin



Lähimaakuntien liitynnät näissä aiheissa



P2X-tuotantoon liittyvät pää- ja sivuvirrat

Vetyputken suunnittelusta ja toteuttamisesta Suomessa on päävastuussa Gasgrid Finland Oy. Satakuntaliitto on määrittelemässä tulevassa maakuntakaavassa mahdollista putkilinjausta.

Hiilidioksidi Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Öljy / jalostus Biomassa

Uusiutuvat energialähteet Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kaasuinfrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit Lämpö / sähkönjakelu

Hiilidioksidin rooli vetytaloudessa 

Hiilidioksidilla on merkittävä rooli ja potentiaalinen markkina vetytaloudessa. Hiilidioksidin talteenotto, hyötykäyttö ja varastointi tarjoavat merkittäviä mahdollisuuksia sekä saavuttaa hiilineutraaliustavoite että luoda uutta liiketoimintaa. Hiilidioksidin talteenotto, varastointi ja hyödyntäminen (CCS* ja CCU**) ovat keskeisiä tekniikoita hiilidioksidin päästöjen vähentämisessä.



Hiilidioksidia voidaan myös käyttää e-polttoaineiden tuotannossa yhdessä vedyn kanssa, jolloin voidaan valmistaa eripituisia hiilivetyjä esimerkiksi metaania.



Suomessa ja Satakunnassa on hyvät mahdollisuudet e-polttoaineiden tekoon, koska tarjolla on sekä edullista uusiutuvaa sähköä että biopohjaista hiilidioksidia.

* Carbon Capture and Storage ** Carbon Capture and Utilization

Hiilidioksidin CCS- ja CCU-suunnitelmat Satakunnassa 

Satakuntaan on suunnitteilla merkittäviä hiilidioksidia tarvitsevia teollisia investointeja: Novanan vanadiini-tuotantolaitos sekä Nordic Ren-Gas:n power-to-gas -tuotantolaitos.



Hiilidioksidin tarve on käynnistänyt merkittäviä CCS/CCU suunnitelmia esimerkiksi Pori Energian Aittaluodon ja Porin Prosessivoiman Kaanankorven voimalaitoksilla.



Bioenergon biokonversiolaitoksessa on tarkoituksena ottaa merkittäviä määriä hiilidioksidia talteen. Lisäksi useilla Satakunnan biokaasulaitoksilla on hiilidioksidin talteenottoon liittyviä suunnitelmia.



Satakunnassa on arvioitu, että vuonna 2030 hiilidioksidin tuotanto olisi noin 170 000 t/a.

Hiilidioksidin potentiaali vetytaloudessa 

Vuonna 2021 Satakunnassa syntyi 2 466 000 t biogeenistä hiilidioksidia yhteensä kuudelta eri laitokselta*.



Biogeenisestä hiilidioksidista on CCU-suunnitelmia 170 000 t/a.



Tässä suunnitelmassa arvioidaan, että biogeenisestä hiilidioksidista voitaisiin käyttää noin 10 % e-polttoaineiden valmistukseen eli 250 000 t/a.



Vuonna 2021 Satakunnassa päästökaupan alaiset fossiiliset CO2 päästöt olivat yhteensä 402 885 t CO2*.



Satakunnassa fossiilisen hiilidioksidin päästöt tulevat pienenemään tulevaisuudessa (4 % vuodessa), mikä tulee lisäämään sähkönkulutusta ja e-polttoaineiden kysyntää.

* Lähde: SYKE ** Lähde Energiavirasto

Metaani Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Öljy / jalostus Biomassa

Uusiutuvat energialähteet Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kaasuinfrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit Lämpö / sähkönjakelu

Metaanin tuotanto ja kulutus 2023 

Satakunnan teollinen metaanitalous lähti kehittymään LNGterminaalin myötä 2017. Vuonna 2019 julkaistussa Satakunnan kaasutalous-suunnitelmassa 2025 arvioitiin, että maakunnassa olisi neljä uutta toimivaa biokaasulaitosta vuoteen 2025 mennessä. Näistä ovat toteutunut VSS Biovoiman Säkylän ja Envor Pori Oy nykyisen Nevel Oy Porin laitokset. Näiden lisäksi Satakunnassa toimivat Gasumin Honkajoki ja Huittinen, Apetit Oy:n sekä Huittisten Emomyllyn biokaasulaitokset.



Satakunnassa on Gasumin hallinnoima LNG-terminaali Porin Tahkoluodossa, josta on rakennettu putkiyhteys Meri-Porin teollisuusalueiden kautta Kaanankorven teollisuuspuistoon.



Teollisia LNG-varastoja on Harjavallassa, Raumalla ja Säkylässä teollisuusalueiden yhteydessä.



Nykyään Satakunnassa tuotetaan biometaania 8 914 t/a, ja metaanin yhteiskulutus on 13 141 t/a.





Metaanin tuotanto 2030

Metaanin kulutus 2030

Satakunnan Harjavaltaan on valmistumassa P2X Solutions Oy vihreän vedyn tuotantolaitos, jonka vedyn tuotannosta 30 % on tarkoitus metanoida suomalaisella Q-Power teknologialla. Bioenergon biokonversiolaitos ja Nordic Ren-Gas ovat myös tuottamassa metaania. Valmistuessaan näiden kolmen laitoksen tuotantolisäys on noin 39 000 t/a metaania.



Satakuntaan on suunnitteilla ja rakennettu useita metaania käyttäviä laitoksia esim. BASF, Novana tai korvaamaan muita fossiilisia polttoaineita kuten Sucros, Uleofos ja Forchem.



Tässä suunnitelmassa arvioidaan, että metaanin kulutus Satakunnassa vuonna 2030 on 30 000 t/a (vain julkistetut hankkeet). Kulutus voi olla merkittävästi suurempi energiamurroksen vuoksi.



Vuonna 2030 näillä arvioilla Satakunnassa syntyy metaanin tuotannon ylijäämää 17 000 t/a

Tässä suunnitelmassa arvioidaan, että metaanin tuotanto Satakunnassa vuonna 2030 on noin 47 000 t/a.

Metaanin potentiaali vetytaloudessa 2030 

Vetytaloudessa metaani on yksi jatkojaloste, jota valmistettaessa tarvitaan vetyä ja hiilidioksidia.



Satakunnan puhtaan vedyn tuotantopotentiaaliksi arvioitiin aiemmin 150 000 t/a ja talteen otetun vetytalouteen tarkoitetun biogeenisen hiilidioksidin määräksi 250 000 t/a.



Jos Satakunnan biogeeninen talteen otettu hiilidioksidi käytettäisiin e-polttoaineen valmistamiseen, saataisiin 290 000 t/a e-metaania (Sabatier prosessi) ja vetyä kuluisi 45 000 t/a.



Satakunnan kokonaismetaanin tuotanto lähes kolmekymmenkertaistuisi.



Saadulla e-metaanilla voitaisiin korvata esim. polttoöljyjä yhteensä 191 366 m3, joka vastaa Satakunnan öljynkulutusta.

Typpi Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Öljy / jalostus Biomassa

Uusiutuvat energialähteet Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kaasuinfrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit Lämpö / sähkönjakelu

Typen tuotanto ja kulutus 2023  Typpeä valmistetaan ilmasta, josta sen osuus on 78 %. Satakunnassa yhteenlaskettu typen valmistuskapasiteetti on 355 000 t kaasuna ja 40 000 t nestemäisenä typpenä. Uutta valmistus kapasiteettiä ei ole ilmoitettu, joten vuonna 2030 tuotantoluvut ovat samat.  Nykykulutusmäärät ovat alle 50 000 t vuodessa, joten typpeä valmistetaan Satakunnan tarpeisiin nähden ylimäärin. Typpeä kuljetetaan muualle käyttöön.

Typen potentiaali vetytaloudessa 2030  Typen ylimäärää voitaisiin hyödyntää Satakunnan vetytaloudessa esimerkiksi vihreän ammoniakin valmistuksessa. Yleinen ammoniakin valmistusprosessi on Haber-Bosch -menetelmä, jossa voidaan käyttää raaka-aineina myös vihreää vetyä ja valmista typpeä.  Suurin typen käytön potentiaali vetytaloudessa on juuri e-ammoniakin valmistuksessa.  Jos Satakunnassa käytettäisiin koko alueella jo olevan typen valmistuskapasiteetin ylimäärä, jota arvioidaan olevan 320 000 t/a, voitaisiin siitä valmistaa vihreää ammoniakkia 390 000 t/a (Haber-Bosch). Tähän kuluisi vetyä 70 000 t/a.  Satakuntaan syntyisi merkittävä uusi kemianteollisuuden tuotantohaara.  E-ammoniakin kysyntä tulevaisuudessa liittyy polttoainekäyttöön meriliikenteessä sekä lannoitteiden raaka-aineeksi.  Satakunnan teollisuus käyttää ammoniakkia vuosittain.

Happi Tavanomainen varastointi

Liikenne Synteettiset polttoaineet

Energiantuotanto

Öljy / jalostus Biomassa

Uusiutuvat energialähteet Jäte

O2

Ammoniakki / lannoite

Ydinvoima

CCUS:lla tuotetut fossiiliset

Vedyn Lämpö tuotanto

Metallien tuotanto

Sähköverkon infrastruktuuri

Kaasuinfrastruktuuri

Kemialliset / teolliset prosessit Lämpö / sähkönjakelu

Hapen tuotanto ja kulutus 2023 

Happea tuotetaan Satakunnassa vuodessa noin 412 900 t/a kaasuna ja 45 000 t/a nestemäisenä. Happea saadaan ilmasta kryogeenisella tislauksella.



Teollisuuden hapen käyttö Satakunnassa on noin 332 466 t/a, joten kapasiteettia on käytössä yli alueen tarpeen. Happea käytetään varsinkin metalli- ja kemianteollisuudessa sekä metsäteollisuudessa.

Hapen potentiaali vetytaloudessa 2030 

Vuonna 2030 P2X Solutions ja Nordic Ren-Gas tuottavat vetyvalmistuslaitoksissaan noin 130 000 t/a happea lisää.



Vihreän vedyn tuotannossa syntyy 9 kg happea 1 kg vetyä kohti, joten uusien vetytuotantolaitosten myötä happea saadaan sivutuotteena.



Jos Satakunnan koko uusiutuvan energian lisäys 8 TWh käytettäisiin 150 000 t/a vihreän vedyn tuotantoon, syntyisi samalla 1 350 000 t/a happea vuodessa sivutuotteena.



Hapen tuotanto Satakunnassa lähes kolmenkertaistuisi.



Hapen lisäkäyttönä voisi olla happipoltto, jossa polttoprosessiin johdetaan ilman sijasta puhdasta happea. Tällöin NOx-päästöt pienenevät ja saadaan puhdasta CO2 talteen otettavaksi.

Nestekaasu LPG

LPG-nestekaasun kulutus 2023 

Nestekaasu on lähtökohtaisesti fossiilinen polttoaine, jota syntyy öljynjalostuksen prosesseissa.



Satakunnan teollisuudessa propaania käytetään monipuolisesti eri energiatarveratkaisuissa.



Teollisuuskohteiden yhteenlaskettu kulutus on 11 764 t/a.



Nestekaasu tullaan korvaamaan tulevaisuudessa joko sähköllä tai metaanilla riippuen kohteesta.



Satakuntaan suunniteltu metaanin lisätuotanto 39 000 t/a riittäisi hyvin kattamaan nestekaasun kulutuksen.

Johtopäätökset

Johtopäätökset 1/2 

Satakunnassa on sähkötuotannon ylimäärää runsaasti, vuonna 2030 arviolta jopa 33,5 TWh, josta uusiutuvaa 8 TWh. Uutta merituulikapasiteettia on 2030-luvulla suunnitteilla 16 TWh.



Satakunnan runsas sähköntuotannon ylimäärä, sähkönsiirron infra ja teolliset ekosysteemit mahdollistavat vetytalouden välittömän liikkeellelähdön.



Satakunta on monipuolinen teollisuus- ja energiakaasujen tuotanto- ja käyttökeskittymä, mikä tukee vetytalouden kehittymistä, sillä useilla kaasuilla on tärkeä liityntäpinta vetytalouteen.



Satakunnassa on merkittävä määrä biogeenistä hiilidioksidia talteen otettavissa. Se ei rajoita e-polttoaineiden valmistamista alueella. Lisäksi biogeenisen hiilidioksidin osalta Satakunnassa on useita CCS/CCU-hankkeita suunnitteilla.



Saatavilla olevan sähkön ja hiilidioksidin määrät mahdollistavat globaalin e-polttoaineiden (esim. metaanin) valmistukseen liittyvän liiketoiminnan, jota mm. RFNBO-asetus vauhdittaa.



Satakunnassa on suunnitteilla useita uusia merkittäviä metaanin tuotantolaitoksia ja LNG-infraa, mikä edesauttaa Satakunnan teollisuuden siirtymistä pois fossiilista polttoaineista (koksi, öljy ja propaani).



Satakunnassa on ilmakaasutehtaita, joiden tuotantoprosessista syntyy ”ylijäämä” typpeä huomattavia määriä. Vetytalouteen liittyvässä ammoniakin valmistuksessa tarvitaan puhdasta typpeä. Mikäli tämä satakuntalainen typpi hyödynnetään, ammoniakkilaitoksen yhteyteen ei tarvita erillistä typen valmistusta.



Elektrolyyttisessä vedynvalmistusprosessissa syntyy happea yhdeksänkertaisesti suhteessa vedyn määrään. Satakunnan vuoden 2030 sähkön ylimäärällä syntyisi happea kolminkertaisesti nykytuotantoon verrattuna. Teoriassa ilmakaasutehtaita hapen tuotantoon ei enää tarvittaisi. Käytännössä hapelle on haastavaa löytää käyttökohteita suuren mittaluokan vedynvalmistuksessa. CCS:ään liittyvä happipoltto on yksi mahdollisuus.

Johtopäätökset 2/2 

Elektrolyyttinen vedynvalmistus tarvitsee raaka-aineekseen ja jäähdytykseen huomattavia määriä vettä. Satakunnassa on mainiot edellytykset veden saannille (mm. Kokemäenjoki ja meri).



Elektrolyysi- ja e-polttoaineprosesseissa syntyy huomattavia määriä ylijäämälämpöä, jota voitaisiin hyödyntää esim. kaukolämpöverkoissa.



Satakunnassa on laadittu kansallisen vetysiirtoputken linjausesitys ja suotuisat vedyn ja e-polttoaineiden tuotantopaikat. Linjausesityksessä on huomioitu vetytalouden vedynvalmistusprosessien raaka-aineiden saatavuus (sähkö ja vesi) ja sivu- jatkojalostustuotteiden (lämpö & kaasut) hyödynnettävyys sekä globaaliin liiketoimintaan liittyvä logistiikka.

Satakunnan vetytalouspotentiaali ja esimerkkilaskelmia Biopohjaista CO2-kaasua Satakunnassa syntyy 2,4 Mt/ vuosi, jos siitä otetaan Vetyä talteen (CCU) 10%, niin 45 kt/ vuosi

Uutta uusiutuvan sähkön tuotantoa Satakunnassa vuonna 2030 arviolta 8 TWh/vuosi Synteettisten e-polttoaineiden valmistus

Vihreää vetyä 150 kt/ vuosi

Sivutuote Happi

Puhdistettua vettä esim. Kokemäenjoesta 1 500 000 m3/vuosi. +runsaasti jäähdytysvettä

3 kertaa Satakunnan nykytuotanto !

Happea 1350 kt/vuosi

e-metaania 290 kt/vuosi

35 kt/vuosi

Vetyä muuhun käyttöön

Vetyä 70 kt/ vuosi

ammoniakkia 390 kt/vuosi

Ylijäämätyppeä* Satakunnassa syntyy 320 kt/vuosi. Jos tämä käytettäisiin kaikki

Satakunnan vetytalouden potentiaali KAASU CH4, metaani H2, vety O2, happi neste O2, happi N, typpi neste N, typpi Argon CO2 LPG e-vety e-happi e-metaani e-ammoniakki

Tuotanto t/a 2023

Kulutus t/a 2023

Tuotanto t/a 2030

Kulutus t/a 2030

Yli-alijäämä t/a 2023

Yli-alijäämä t/a 2030

8419

13141

47779

30168

-4722

17611

1500

1006

16566

14012

494

2554

45000

45000

80484

138012

40000

40000

45000 412950

45000 332466

40000

545478

407466

40000

355000

31250

355000

358625

323750

-3625

15500

100

15500

100

15400

15400

0

0

417600

403600

0

14000

??

-11764

0

11764 150000

115000

35000

1350000

1350000

290000

290000

390000

390000

Vetyputkilinjausehdotus Linjaus on laadittu ottaen huomioon optimaaliset vedyn tuotantoalueet Satakunnassa. 

Sijainti tuulivoimaan ja muuhun sähkön tuotantoon Satakunnassa



Sijainti energiaintensiiviseen tai vetyä ja/tai metaania raaka-aineenaan käyttävään teollisuuteen (nyt ja tulevaisuudessa)



Sijainti sähköverkkoon ja sen solmupisteisiin



Sijainti vedensaantiin (raaka-aine + jäähdytys)



Sijainti metaani/bio/maakaasu infraan ja tuotantoon



Sijainti taajamiin ja kaukolämpöverkkoihin



Sijainti suhteessa rataverkkoon, maanteihin ja satamiin



Lähimaakuntien liitynnät näissä aiheissa



P2X-tuotantoon liittyvät pää- ja sivuvirrat

Vetyputken suunnittelusta ja toteuttamisesta Suomessa on päävastuussa Gasgrid Finland Oy. Satakuntaliitto on määrittelemässä tulevassa maakuntakaavassa mahdollista putkilinjausta.

Kiitos!